电势差学案Word下载.doc
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电势与电势差
如图甲所示,竖直线上有A、B两点,若取地面为参考平面,则A点的高度为hA=0.7m,B点的高度为hB=2.3m,A、B两点间的高度差为Δh=hB-hA=1.6m;
若取桌面为参考平面,则A点的高度为hA'
=-0.2m,B点的高度为hB'
=1.4m,A、B两点之间的高度差为Δh'
=hB'
-hA'
=1.6m,由此可见,选择不同的参考平面,A、B两点的高度是不同的,即某一位置的高度具有相对性,但两点之间的高度差是一定的,跟参考平面的选择无关。
(1)如图乙所示,把B板接地(即φB=0),A板电势φA=8V,M点电势φM=6V,N点电势φN=2V,则M、N两点间电势差UMN是多少?
(2)在
(1)问中,如果将A板接地(即φA=0),则B、M、N点电势各是多少?
M、N两点间电势差UMN是多少?
(3)什么是电势的相对性?
两点间的电势差的数值与零电势的位置选取有关吗?
同一等势面上两点的电势差是多少?
(4)UMN与UNM有什么关系?
电势差的正负表示什么意义?
主题2:
电势差与电荷
如图所示的匀强电场中,电荷+q从A点移动到B点,设AB间距离为s。
静电力的大小F=Eq为恒力。
(1)将+q从A点移到B点,静电力做功为 ,功与电荷量的比值为 ;
将电荷量改为-q,从A点移到B点,静电力做功为 ,功与电荷量的比值为 ;
将电荷量改为+nq,从A点移到B点,静电力做功为 ,功与电荷量的比值为 ;
将电荷量改为-nq,从A点移到B点,静电力做功为 ,功与电荷量的比值为 。
(2)通过上面的计算你发现了什么规律?
主题3:
静电力做功与电势差的关系
如图所示,在电场中将电荷q从A移动到B,静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。
(1)阅读教材相关内容,推导静电力做功与电势差的关系。
(2)A、B两点电势差UAB跟WAB、q有关吗?
由什么决定?
静电力做功WAB跟q、UAB有关吗?
(3)说说计算静电力做功的方法有哪些。
一
1.下列关于电势差的说法中,正确的是( )。
A.两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时,静电力所做的功
B.1C的正电荷从电场中一点移到另一点,如果静电力做了1J的功,那么这两点间的电势差就是1V
C.在两点间移动电荷时,静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关
D.两点间的电势差跟放入这两点的电荷的电荷量成反比
2.在电场中,已知A、B两点间的电势差UAB>
0,那么( )。
A.把负电荷从A点移到B点,静电力做负功
B.把负电荷从A点移到B点,静电力做正功
C.把正电荷从B点移到A点,静电力做负功
D.把正电荷从B点移到A点,静电力做正功
3.如图所示,某电场的等势面用实线表示,各等势面的电势分别为10V、6V和-2V,则UAB= ,UBC= ,UCA= 。
4.电荷量为3×
10-8C的试探电荷从电场中的A点移到B点时,它的电势能减少了6×
10-7J,则在这个过程中,静电力对试探电荷做了 J的 (填“正”或“负”)功,A、B两点之间的电势差为 V。
二
1.有一带电荷量q=-3×
10-6C的点电荷,从电场中的A点移到B点时,克服静电力做功6×
10-4J。
从B点移到C点时,静电力做功9×
问:
(1)AB、BC、CA间电势差各为多少?
(2)如以B点电势为零,则A、C两点的电势各为多少?
电荷在A、C两点的电势能各为多少?
2.图示虚线为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0。
一带正电的点电荷仅在静电力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV。
当这一点电荷运动到某一位置,其电势能变为-8eV时,它的动能应为( )。
A.8eV B.13eV C.20eV D.34eV
3.如图所示,质量为m、带电荷量为q的小球,以初速度v0从A点竖直向上射入真空中的沿水平方向的匀强电场中,小球通过电场中B点时,速率vB=2v0,方向与电场的方向一致。
(1)小球沿竖直方向做什么运动?
B点竖直高度h为多大?
(2)A、B两点间电势差为多大?
4答案
课时1.5 电 势 差
知识体系梳理
①差值 ②电压 ③φA-φB ④φB-φA ⑤伏特 ⑥不同 ⑦保持不变 ⑧
重点难点探究
主题1:
(1)UMN=φM-φN=6V-2V=4V。
(2)由于A板电势比B板电势高8V,所以当A板接地时B板电势为-8V,M点电势比A板低2V,所以M点电势为-2V,N点电势比A板低6V,所以N点电势为-6V,M、N两点间电势差:
UMN=φM-φN=-2V-(-6)V=4V。
(3)电势的相对性是指电场中某点的电势的数值与电势零点的选择有关。
由以上分析可以看出,虽然相对于不同的电势零点,电场中同一点的电势是不同的,但两点间的电势差却保持不变,与电势零点的选取无关。
由于同一等势面上各点电势相等,所以任意两点间的电势差都为零。
(4)由UMN=φM-φN和UNM=φN-φM可知UMN=-UNM,如果M、N两点间的电势差UMN为正,即意味着M点电势高于N点,如果M、N两点间的电势差UMN为负,即意味着M点电势低于N点。
(1)Eqscosθ Escosθ -Eqscosθ Escosθ Enqscosθ Escosθ -Enqscosθ Escosθ
(2)电荷量不同,静电力做的功也不一样,但是功与电荷量的比值是一样的,这个比值与电荷量的多少无关,只与电场中两点的初末位置有关。
主题3:
(1)WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=q(φA-φB),即WAB=qUAB或UAB=。
(2)电场中两点的电势差与在这两点间移动电荷的电荷量、静电力做功的大小无关。
在确定的电场中,即便不放入电荷,任何两点间的电势差都有确定的值,不能认为UAB与WAB成正比,与q成反比。
只是可以利用WAB、q来测量A、B两点电势差UAB,电势差只与电场中两点位置有关。
电场中两点间电势差可以与高度差类比,两点间高度差越大,物体在重力作用下做功越多;
两点间电势差越大,电荷在静电力作用下做功越多。
(3)①根据功的定义,W=Fscosθ计算。
此法只适用于匀强电场中恒定静电力做功的计算。
②根据WAB=qUAB计算。
由于静电力做功与路径无关,而仅与始末位置的电势差有关,此法适用于任何电场。
③根据功能关系,即WAB=EpA-EpB=-ΔEp,适用任何电场。
以上三个公式可以互相导出,应用时注意它们的适用条件,根据具体情况灵活选用公式。
基础智能检测
1.B 2.AC
3.0 12V -12V
4.6×
10-7 正 20
全新视角拓展
1.
(1)200V -300V 100V
(2)200V 300V -6×
10-4J -9×
10-4J
【解析】
(1)解法一:
|UAB|==V=200V
因负电荷从A→B克服静电力做功,必须是从高电势点移向低电势点,即φA>
φB,所以UAB=200V
|UBC|==V=300V
因负电荷从B→C静电力做功,必是从低电势点移到高电势点,即φB<
φC,所以UBC=-300V
UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)
UCA=300V-200V=100V。
解法二:
由U=得UAB==V=200V
UBC==V=-300V
UAC=UAB+UBC=(200-300)V=-100V
UCA=-UAC=100V。
(2)若φB=0,由UAB=φA-φB得:
φA=UAB=200V
由UBC=φB-φC,有φC=φB-UBC
φC=0-(-300)V=300V
电荷在A点电势能EpA=qφA=-3×
10-6×
200J
故EpA=-6×
电荷在C点电势能EpC=qφC=-3×
300J
故EpC=-9×
2.C 【解析】由正电荷Eka>
Ekb得Epa<
Epb,所以φa<
φb。
设各等势面之间的电势差为U,则φa=-2U,φb=U,由能量守恒定律得:
-2Uq+26eV=Uq+5eV,解得Uq=7eV,则点电荷的总能量为E=7eV+5eV=12eV。
当电势能为Ep=-8eV时动能为Ek=E-Ep=20eV。
3.
(1)匀减速直线运动
(2)
(1)因为竖直方向只受重力作用,所以小球在竖直方向做匀减速直线运动。
竖直方向上:
=2gh,所以h=。
(2)由动能定理:
qUAB-mgh=m(2v0)2-m得
UAB=。
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- 电势差