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高二物理电势和电势差课件
第五节电势差 电势从能量的角度认识电场复习回顾功是能量转化的量度！1、功的计算： W ? FS cos? 2、重力做功有什么特点？(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定. (2)WG与重力势能的关系.WG ? EP1 ?
EP 2 ? ??EP(3)重力势能是相对的,有零势能面（人为选定） 重力势能具有系统性一、电场力做功与路径无关正电荷q在电场 强度为E的匀强 电场中由A运动 到M电场力做功 吗？做了多少功？q受力吗？多 大？A q dM EW=qE? ｜AM｜求试探电荷＋q沿直线AB移动到B时电场 力做的功： BE+qA?MW ? F cos ? ? AB ? qE ? AMBE+qAMW ? qE ? AM结论： 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功 与电荷经过的路径无关,但与电荷的起始 位置和终止位置有关。(对于非匀强电场也适用)d+qAL将+q由A移 到B的过程电 做功的过程是一个 场力对电荷做 能量转化的过程， 功为： B 那么电场力做功的 过程是什么能转化 W电＝qEd ? qEl cos? 为什么能呢？力对电荷做功为：E将-q由A移到B的过程，电场W电＝? qEd ? ?qEl cos?二、电场力做功与电势能变化的关系1、定义：电荷在电场中具有的与电荷 位置有关的能，叫电势能。电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力 做功与重力势能的关系）2、电荷在电场中具有电势能。 物体被举高具有重力势能。3、电场力对电荷做正功，电荷的电势 重力对物体做正功，物体的重力势 能减小 能减小 4、电场力对电荷做负功，电荷的电势能 重力对物体做负功，物体的重力 增大势能增大5、电场力做多少功，电荷电势能就变 重力做多少功，物体重力势能 W 化多少。 就变化多少。 G ? EP1 ? EP 2 ? ??EPWAB ? EPA ? EPB ? ??EP重力势能是相对的，与零势能面有关 6、电势能是相对的，与零电势能面有关通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势 能规定为零，或把电荷在大地表面上电势 能规定为零。 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从 该处移动到零势能位置所做的功7、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统 重力势能是物体和地球所共有的， 性 具有系统性 8、电势能是标量，但有正负 由此可见，电场力做功与重力做功，电势能 与重力势能都很相似，所以大家在学习电势 能过程中应该多联系重力做功与重力势能的 关系帮助理解电势能。重力势能和电势能类比重力场中，重力：地球和 物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之 间的作用力有重力就有重力势能Ep= mgh 有电场力就有相应的能， 叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对 EP由电荷间的相对位置决定 位置决定 重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 电场力作功，电势能改变 电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加W重 = EP1-EP2W电 = EPA-EPB尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是 存在很大差异―存在两种电荷 ? 正电荷顺电场线移动， ? 电场力做正功，电势能减少 ? 负电荷顺电场线移动， ? 电场力做负功，电势能增加 ? 正电荷逆电场线移动， ? 电场力做负功，电势能增加 ? 负电荷逆电场线移动， ? 电场力做正功，电势能减少例1．右图中MN为电场中某一条电场线方 向向右，在线取两点a、b 今将一电荷＋q 从a移到b则（ C ） A.电场力做正功，＋q的电势能增加； B.电场力做负功，＋q的电势能增加； C.电场力做正功，＋q的电势能减少； D.电场力做负功，＋q的电势能减少。三、 电势差（电压）WAB 1、定义：U AB ? 单位电荷电场力做的功。 q （WAB、q、UAB都有正负号)2、单位：伏特（V） 1V=1J/C 3、电势差是标量，但有正有负 4、决定的因素：只与电场及始末两点的位置有关，与 检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关。 5、 UAB＝－UBA， UAC＝ UAB+UBC注意：电场力做的功WAB=qUAB例2：A、B、C为电场中的点，将q=6×10-6C的负电荷从A点移到B点需克服 电场力做功3 ×10-5J，再将电荷从B点移 到C点，电场力做功1.2×10-5J，则（1）电场方向由A→B还是B→A？（2）A与B、B与C、A与C间的电势差？四、 电势1.电势 定义：电场中某点的电势，等于单位正电荷 由该点移动到参考点（零电势点）时电场力 所做的功。 WAP EPA ?A ? ? （P为零电势点） q q（? A、WAP、EPA、q都有正负）单位: 伏特 符号为V 1 V = 1 J/C2.对电势的理解（1）电势是相对的，是相对于零势面而言的，一 般选大地或无穷远为零势面。 （2）沿着电场线方向电势降低。 （3）正点电荷电场中各点电势均为正；负点电荷 电场中各点电势均为负。（4）电势是标量，但有正负（负电势表示比零电势低）?1．电势WAP EPA ?A ? ? q q?2．电势差与电势的关系U AB ? ? A ? ? B?3．电势能与电势的关系EPA ? q? A（E pA、q、都有正负号)例3. 如图所示,在同一条电场线上有A . B ?6 .C 三点,将 q ? ?6 ?10 c 的点电荷由A点移 动到B点,电场力做什么功?做多少功?电势能 变化了多少?再将该电荷由B点移到C点,电场 力做什么功?做多少功?电势能变化了多少? A? A ? 5VC?C ? 2VB?B ? 0?例4．在370JRB22彩色显像管中，阴极A与阳 极B间电势差UAB=-22.5kv，电子从阴极到阳 极加速，试求电场力做功多少？电子到达阳极 的速度为多少？五、等势面? ?1．定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。 2．等势面的性质（1）沿等势面移动电荷时，电场力不做功 （2）电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电 势低的等势面（3）电场线密的区域等势面密，电场线疏的区域等势面疏（4）任意两个电势不等的等势面不能相交3.几种常见电场的等势面分布：
电势差与电势 习题课?例1．关于电势差的说法中，正确的是（ B ）A、两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点 时，电场力所做的功 B、1C电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力 做了1J的功，这两点间的电势差就是1VC、在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两 点间的电势差无关 D、两点间的电势差的大小跟放入这两点的检验电荷 的电量成反比?例2．下列说法中正确的是（ D）A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；B、电荷在场强为零处的电势能也为零；C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等； D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势 能必为零.?例3．关于电势和电势能的关系，下列各种 说法中正确的是： （D ）A、某点电势高，说明该点电势能大；B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少， 则电势一定降低； D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作 用下运动，电势能一定减少，同时它一定 是从电势低处移向电势高处.?例4．如图，AB和CD为等势面，电势分别为 Φ和Φ′，则Φ___Φ ′(填〉、＝或〈)，负电荷 & q在M点和N点的电势能大小，εM ___εN；若 电场力 把q从M移到N是 _____（克服电场力还是电 & qU 场力）做功，做了 功. MN例5．如图所示，三条曲线为电场中三个等 势面，UB＝0，UA＝20V，UC＝-40V. ? (1)求UAB，UDB，UCD； ? (2)把电量q＝-2×10-7C的电荷从A移到C电 场力做了多少功?再从C到B做多少功?总的 做多少功? ? (3)把该电荷从A直接移到B电场力做多少 功?并与(2)中结果进行比较，说明为什么???例6．在一点电荷Q产生的电场中，一个粒 子（带正电荷）通过时的轨迹如图所示， 图中虚线则表示电场的两个等势面a、b， 以下说法中正确的是（ C ） A．点电荷Q可能为正电荷，也可能为负电 荷 B．运动中 粒子总是克服电场力做功 C． 粒子在a、b两等势面时的动能一定有 Eka&Ekb D． 粒子在经过a、b两等势面上时的电势 能一定有εa&εb?例7．在点电荷Q产生的电场中，有三个等 势面a、b、c，如图所示.Ua＝30V，Ub＝ 20V，Uc＝10V，则点电荷Q所带的电荷是 正电荷.若使一带电粒子 正电荷还是负电荷? 沿KMN路径穿过电场，则粒子所带电荷是 正电荷还是负电荷?正电荷 .若粒子所带电 量为3.2×10-19C，则从K到M电场力做功为 J，粒子从K到N电势能的变化量为 .? 例8．如图所示，在正的点电荷Q的电场中有a、b两点，它们到点电荷Q的距 离 r1&r2。（l）a、b两点哪点电势高？ （2）将一负电荷放在a、b两点，哪点 电势能较大？（3）若a、b两点问的电 势差为100V，将二价负离子由a点移到 b点是电场力对电荷做功还是电荷克服 电场力做功？做功多少？?例9．如图所示是某电场中的一簇等势面， 甲等势面的电势为90V，乙等势面的电势为 -10V，各相邻等势面间的电势差相等（l） 将 q=1×10-8C的电荷从A点移到B点，电场 力做功 ；（2）将 q=-1×10-8C的 电荷从A点移到C点，电场力做功 ； （3）在图中定性画出几条电场线．?例10．如图所示,在匀强电场中有a、b、c 三点构成一直角三角形。ac垂直于电场线， ab长40cm，电场强度为2×105N/C。现将一 个电子由b点移至a点，电场力做了_______ 的功，如果同a点移至c点，电场力做功为 _______?例11．如图所示，实线表示电场线，虚线 表示等势线，a、b两点的电势分别为 UA=50V，UB=-20V，则a、b连线的中点c的电势 应为（ ） A、UC= -35V B、 UC& -35V C、 UC& -35V D、无法判断 的高低
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在匀强电场中如图所示分布着A、B、C三点,当一个电量q=10-5C的正电荷从A点沿AB线移到B点时,电场力做功为零；从B移到C处时,电场力做功为－1.73×10-3J,试判断该电场的方向,算出场强的大小.&我看了答案&,答案里说：“作AB过C点的垂线交AB于D,可得：当从B运动到D点时电场力做功为0,所以电场力做的功在从D到C的过程.”& 这句话是为什么
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　　B和A在一个等势面上.C点到B和A点的电势差相等.　　电场线的方向一定和等势面垂直.　　一个电量q=10-5C的正电荷从B移到C处时,电场力做功为－1.73×10-3J,由此得-q E*BC*cos30=－1.73×10-3J　　E=1.73×10-3/10^-5*20*10^-2*√3/2=1000N/m　　电场强度的方向垂直BA指向左下方. 　　看看我解的过程,再看答案的话.就明白了.因为AB在一个等势面上,所以从B到C、从D到C和从A到C是一样的.做功都是－1.73×10-3J,
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AB是一个等势面,因为前面说了电场是匀强的所以电场线的方向要垂直等势面才对.
匀强电场的等势面与电场线垂直，因为电荷从A到B电场力做功为零，所以AB是等势面，那么电场线的方向一定与AB垂直，正电荷q从B到C电场力做负功，说明电荷B点电势低于C点电势，则，电场线要垂直于AB，且从C指向AB面。所以，这句话的意思是，做出电场线即CD，BDA在同一等势面上，移动电荷时电场力做功为零，则题中说从B到C电场力做的功，可以看做从B到D再运动到C，也就是从D到C运动的过程。...
从A到B不做功，说明两点电势相同，因为是匀强磁场，说明二者之间连线和电力线是垂直的。其实在AB上移动到任何一点，电场力均不做功。而CD连线则是和电力线平行的，现在明白了么
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如图所示，虚线表示某点电荷Q所激发电场的等势面，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在另一个等势面上.甲、乙两个带电粒子以相同的速率，沿不同的方向从同一点a射入电场，在电场中沿不同的轨迹adb曲线、acb曲线运动.则下列说法正确的是（　　）①两粒子所带的电荷符号不同②甲粒子经过c点时的速度大于乙粒子经过d点的速度③两个粒子的电势能都是先减小后增大④经过b点时，两粒子的动能一定相等. A. ①②B. ①③C. ③④D. ①④
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①由图可知电荷甲受到中心电荷的引力，而电荷乙受到中心电荷的斥力，故两粒子的电性一定不同．故①正确．②甲粒子从a到c和乙粒子从a到d，Uac=Uad，但甲、乙两粒子带异种电荷，所以甲粒子从a到c电场力做功与乙粒子从a到d电场力做功不等，所以甲粒子经过c点时的动能不等于乙粒子经过d点时的动能，甲粒子经过c点时的速度大于乙粒子经过d点的速度，故②正确．③由图可知电荷甲受到中心电荷的引力，则电场力先做正功后做负功，电势能先减小后增加；而电荷乙受到中心电荷的斥力，电场力先做负功后做正功，电势能先增加后减小，故③错误．④可知两粒子在从a向b运动过程中电场力做功情况．根据虚线为等势面，可判定acb、adb曲线过程中电场力所做的总功为0，两粒子在a点时具有相同的速率，但动能不一定相等，虽重力不计，两粒子经过b点时动能不一定相等．故④错误因此本题正确的有①②．故选：A．
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根据轨迹判定电荷甲受到中心电荷的引力，而电荷乙受到中心电荷的斥力，可知两粒子在从a向b运动过程中电场力做功情况．根据虚线为等势面，可判定acb、adb曲线过程中电场力所做的总功为0．
本题考点：
电势能；动能定理的应用．
考点点评：
根据轨迹判定“电荷甲受到中心电荷的引力，而电荷乙受到中心电荷的斥力”是解决本题的突破口．要注意电势能，电荷，电势都有正负．学会由电场力做功的正负来确定电势能的增减．
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