高中物理静电场（二）第5节学案

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1、高中物理静电场（二）第5节学案高中物理 静电场（二）第5节学习目标1理解电势差的概念，知道电势差与电势零点的选择无关。2掌握两点间电势差的表达式，知道两点之间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系。3知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系，会应用静电力做功的公式进行相关的计算。知识点一 电势差典例探究1. 如图所示，回答以下问题。(1) A、B哪点的电势比较高？负电荷在哪点的电势能比较大？(2) 负电荷由B移动到A时，静电力做正功还是负功？(3) A、B两点的电势差UAB是正的还是负的？UBA呢？【审题指导】知识点一 电势差自主学习1电场中两点间电势的 叫做电势差。2

2、电势与电势差都是反映电场中 的物理量3电势与电势差都是 ，数值都有正负，单位相同4电场中两点的电势差公式：设电场中A点的电势为A，B点的电势为B，则AB间的电势差表示成UAB= ，因为UBA= 所以UAB=UBA。电场中某点的电势与零电势的选取 关，电场中两点间的电势差与零电势的选取 关。名师点睛1. 对电势差的理解(1) 电场中两点的电势差，由电场本身的初末位置决定在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值(2) 讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点(两位置)的电势差A、B间的电势差记为UAB、而B、A间的电势差记为UBA.(3) 电势差有正负，电势差的正负表示电场中两点

3、电势的高低，如UAB6 V说明B点的电势比A点的电势高6 V.2. 电势与电势差的区别与联系电势 电势差UABA-B区别 电场中某点的电势与零电势点的选取有关(一般取无限远处或大地电势为零) 电势由电场本身决定，反映电场的能的性质 相对量 可正可负，标量 电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关 电势差由电场和这两点间的位置决定 绝对量 可正可负，标量 联系 电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差 电势与电势差的单位相同，皆为伏特(V) 先从电场线的走势判断出A、B两点电势的高低，再用公式Epq、WBAqUBA、UABA-B求解。挑战自我2 在电场中A、B两点间电势差为UAB7

4、5 V，B、C两点间电势差UBC200 V，则A、B、C三点的电势高低关系为( )AABC BACBCCAB DCBA3如图，某电场的等势面用实线表示，各等势面的电势分别为10 V、6 V和2 V，则UAB_，UBC_，UCA_【学霸提示】电势的正负表示比零电势高或低。当取无穷远处为零电势时：正点电荷的电场中各点电势都大于零，负点电荷的电场中各点电势都小于零。电势差的正负表示电场中两点电势的高低：若A、B两点间电势差UAB=A-B0，则表明A点电势高于B点电势；若A、B两点间电势差UAB=A-B0，则表明A点电势低于B点电势。知识点二 静电力做功与电势差的关系典例探究1. 如图所示表示某静电场

5、等势面的分布，电荷量为1.6109 C的正电荷从A经B、C到达D点从A到D，电场力对电荷做的功为() A4.8108 J B4.8108 JC8.0108 J D8.0108 J【审题指导】本题要抓住“电场力做功与电荷运动的路径无关，只与电荷的起始位置有关。”这一关键，运用公式WqU解题。2把带电荷量2108 C的正点电荷从无限远处移到电场中的A点，要克服电场力做功8106 J，若把该电荷从无限远处移到电场中的B点，需克服电场力做功2106 J，取无限远处电势为零求：(1) A点的电势。(2) A、B两点的电势差。(3 )若把2105 C的负电荷由A点移动到B点，电场力做的功。挑战自我3.有一

6、带电荷量q3106 C的点电荷，知识点二 静电力做功与电势差的关系名声点睛1UAB 的推导电荷q从电场中从A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得WABEpAEpB，由电势能与电势的关系 可得EpAqA，EpBqB.所以WABq(AB)qUAB，所以有UAB。 即电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与试探电荷q的比值。2有关UAB 的说明(1) 电势差UAB与q、WAB及移动电荷的路径均无关，仅与电场中A、B的位置有关，故电势差反映了电场本身的性质不能认为UAB与WAB成正比，与q成反比，但可以利用WAB、q来测量A、B两点间的电势差UAB.(2)UAB 中，WAB为q从初位置A

7、移动到末位置B的过程中静电力做的功，WAB可能为正值，也可能为负值；q为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值在计算UAB时，WAB和q的正负可直接代入。3电场力做功 在电场中A、B两点间移动电荷时，电场力做的功等于电荷量与两点间电势差的乘积，即WABqUAB.(1) 公式WABqUAB适用于任何电场，其中UAB为电场中A、B两点间的电势差，WAB仅是电场力做的功，不包括从A到B移动电荷时，其他力所做的功。(2) 静电力做功与路径无关，只与初、末位置的电势差有关(3) 公式WABqUAB中各量均有正负，计算时W与U的角标要对应，即WABqUAB，WBAqUBA.另外，计算时各量也可用绝对值

8、代入，而功的正负可借助于力与移动方向间的关系确定4. 静电力做功的计算方法(1) 根据电势能的变化与静电力做功的关系计算：静电力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。(2) 应用公式WABqUAB计算，可求变力做功。(3)应用功的定义式求解匀强电场中静电力做的功WqEscos.注意：此法只适用于匀强电场。(4) 由动能定理求解静电力做的功W电W其他Ek.即若已知动能的改变量和其他力做功的情况，就可由上述式子求解静电力做的功。答案与解析知识点一 电势差自主学习1. 差值 2. 能的性质 3. 能的性质 4. A-B B-A 有 无典例探究1.【答案】(1) BA(2) 负功(3)

9、 UAB是负的UBA是正的【解析】(1) 因为沿电场线方向电势降低，故BA.又q0，由Epq知，负电荷在A点的电势能大。(2) 因为BA，q0，故WBAqUBAq(BA)0，即负电荷由B到A过程中，静电力做负功。(3) 由于BA，故UABABB，UAB200 V|UBC| V300 V因负电荷从B移到C电场力做正功，必是从低电势点移向高电势点，即：BC，UBC300 VUCAUCBUBAUBC(UAB)300 V200 V100 V解法二：直接取代数值法电荷由A移向B克服电场力做功即电场力做负功，WAB6104 J(2)若B0，由UABAB得AUAB200 V由UBCBC得CBUBC0(300

10、) V300 V电荷在A点的电势能EpAqA3106200 J6104 J，电荷在C点的电势能EpCqC3106300 J9104 J. 课堂小测1.下列说法正确的是()AA、B两点的电势差，等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功B电势差是一个标量，但是有正值或负值之分C由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关DA、B两点的电势差是恒定的，不随着零电势面的不同而改变，所以UABUBA2一个带正电的质点，电荷量q2.0109 C，在静电场中由a点移动到b点在这个过程中，除静电力外，其他外力做的功为6.0105 J，质点的动能增加了8.0105

11、 J，则a、b两点间的电势差Uab为()A1104 VB1104 VC4104 V D7104V3. 带电荷量q=+5.010-8C的点电荷从A点移到B点时，克服电场力做功3.0106J已知B点的电势为UB=20V求：(1) A、B间的电势差；(2) A点的电势；(3) q从A到B的电势能变化；(4) 将q=-5.0x108C的点电荷放在A点时它的电势能4. 在某电场中的A、B两点间移动电量为q的电荷时，电荷的电势能的减少量为E，E跟电荷电量q的比值为5V，A、B两点间电势差为多少？如在A、B间移动电量为2q的电荷时，该电荷的电势能的变化为多少？这时A、B间的电势差多少？答案与解析1.【答案】BC【解析】由公式UAB知，A、B两点的电势差在数值上等于将单位正电荷从A点移到B点时静电力所做的功，故A错误；又UABUBA，D错误；B、C正确。2.【答案】A【解析】设静电力做功为W，由动能定理知：W6.0105 J8.0105 J，可求得W2.0105 J，因此a、b两点间的电势差为Uab1104 V，故选项A正确。q在A点的电势能为正值 EP=q(UA0)=5.010