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人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量2 电势差课堂教学课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修 第三册第十章 静电场中的能量2 电势差课堂教学课件ppt,共30页。PPT课件主要包含了φA-φB,φB-φA,-UBA,电势高,电势低,图102-6,答案A等内容,欢迎下载使用。
1.填一填(1)定义:电场中两点之间电势的 叫作电势差,也叫作 。(2)公式设电场中A点的电势为φA,B点的电势为φB,则A、B两点之间的电势差为UAB= 。B、A两点之间的电势差为UBA= 。所以UAB= 。
(3)电势差的正负电势差是标量,但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加。
2.判断(1)电场中A、B两点的电势差,不仅与A、B两点的位置有关,还与零电势点的选取有关。 ( )(2)电场中任意两点的电势差,均与是否放入试探电荷无关。 ( )(3)若UAB>0,说明φA>φB,但无法判断φA、φB的正负。 ( )
3.想一想把电荷从电场中电势较高的地方移动到电势较低的地方,电场力做正功还是负功?提示:根据UAB=φA-φB,电势差为正。由WAB=qUAB,若q为负电荷,电场力做负功;若q为正电荷,则电场力做正功。
1.填一填(1)定义:在电场中电势 的各点构成的面。(2)等势面与电场线的关系①电场线跟等势面 。②电场线由 的等势面指向 的等势面。
2.判断(1)等势面与电场线一定相互垂直。 ( )(2)同一等势面上各点的电势和电场强度都相同。 ( )(3)两个等势面不可能相交。 ( )
3.想一想如图10.2-1所示,同一条电场线上的A、B、O三点电势值分别为4 V、1 V、0。图10.2-1A、B两点间的电势差UAB和B、A两点间的电势差UBA分别为多少?二者有什么关系?提示:UAB=φA-φB=3 VUBA=φB-φA=-3 VUAB=-UBA。
[问题驱动]电场中A、B、C、D四点的电势如图10.2-2所示。图10.2-2
(1)A、C及A、B间的电势差各为多少?哪个较大?提示:UAC=15 V,UAB=10 V,UAC>UAB。(2)若取D点电势为零,则A、B、C三点的电势各为多少?A、C及A、B间的电势差各为多少?通过以上计算说明电势、电势差各具有什么特点?提示:φA=18 V,φB=8 V,φC=3 V,UAC=15 V,UAB=10 V电势的大小与零电势点的选取有关,电势差的大小与零电势点的选取无关。
(2)若φB=0,由UAB=φA-φB,得φA=UAB+φB=200 V由UBC=φB-φC得φC=φB-UBC=0-(-300)V=300 V。点电荷在A点的电势能EpA=qφA=-3×10-6×200 J=-6×10-4 J点电荷在C点的电势能EpC=qφC=-3×10-6×300 J=-9×10-4 J。[答案] (1)UAB=200 V UBC=-300 V UCA=100 V(2)φA=200 V φC=300 V EpA=-6×10-4 J EpC=-9×10-4 J
【素养训练】1.(多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解,下列说法正确的是( )A.电势与电势差均是相对量,均与零电势点的选取有关B.UAB和UBA是不同的,它们存在关系:UAB=-UBAC.φA、φB都有正负,所以电势是矢量D.若φB=0,则φA=UAB解析:电势差与零电势点的选取无关,A错误;UAB=-UBA,B正确;电势虽有正、负之分,但电势是标量,C错误;由UAB=φA-φB知,若φB=0,则φA=UAB,D正确。答案:BD
2.在电场中A、B两点间的电势差UAB=75 V,B、C两点间的电势差UBC=-200 V,则A、B、C三点的电势高低关系为 ( )A.φA>φB>φC B.φAφB D.φC>φB>φA解析:由UAB=φA-φB=75 V,可知φA比φB高75 V,UBC=-200 V,表示φC比φB高200 V,所以三点电势高低为φC>φA>φB,故选C。答案:C
【重难释解】1.等势面的特点(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时,静电力不做功。(2)空间两等势面不相交。(3)电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面。(4)在电场线密集的地方,等差等势面密集。在电场线稀疏的地方,等差等势面稀疏。(5)等势面是虚拟的,是为描述电场能的性质而假想的面。
2.等势面的应用(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低。(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。(3)由于等势面和电场线垂直,已知等势面的形状分布,可以绘制电场线,从而确定电场大体分布。(4)由等差等势面的疏密,可以定性地比较其中两点电场强度的大小。
[解析] 由该粒子的运动轨迹知,最初粒子受到吸引力,由固定电荷带正电荷可知,该粒子一定带负电荷,故A错误;因为粒子从A到B的过程中,只受电场力且电场力先做正功后做负功,由动能定理知,动能先增大后减小,故在B点的动能不是最大,则经过B点时的速度不是最大,故B错误;B点是两点电荷连线的中点,合电场强度为零,故粒子在该点受力为零,加速度为零,故C正确;等量正点电荷连线的中垂线上,连线中点,电势最高,可知φAEpB,故D正确。[答案] CD
等势面与电场线(1)已知等势面的情况时,可作等势面的垂线来确定电场线,并由“电势降低”的方向确定电场线方向。(2)已知电场线时,可作电场线的垂线来确定等势面,并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。
【素养训练】3.关于静电场的等势面,下列说法正确的是 ( )A.两个电势不同的等势面可能相交B.电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D.将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做正功解析:若两个不同的等势面相交,则在交点处存在两个不同电势数值,与事实不符,A错误;电场线一定与等势面垂直,B正确;同一等势面上的电势相同,但电场强度不一定相同,C错误;将一负电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面,电场力做负功,故D错误。答案:B
4.如图10.2-4所示,实线为一正点电荷的电场线,虚线为其等势面。A、B是同一等势面上的两点,C为另一等势面上的一点,下列判断正确的是 ( )图10.2-4A.A点电场强度与B点电场强度相同B.C点电势高于B点电势C.将电子从A点沿虚线移到B点,电场力不做功D.将质子从A点移到C点,其电势能增加
解析:A、B两点电场强度大小相等、方向不同,A项错误;A、B两点电势相等,均高于C点电势,B项错误;A、B在同一等势面上,将电子从A点沿虚线移到B点,电势能不变,电场力不做功,C项正确;由于φA>φC,质子带正电,故将质子由A点移到C点,质子的电势能减少,D项错误。答案:C
一、培养创新意识和创新思维1.如图10.2-5所示为五个点电荷产生的电场的电场线分布情况,a、b、c、d是电场中的四个点,曲线cd是一带电粒子仅在电场力作用下的运动轨迹,则下列说法正确的是 ( )图10.2-5A.该带电粒子带正电荷B.a点的电势高于b点的电势C.带电粒子在c点的动能小于在d点的动能D.带电粒子在c点的加速度小于在d点的加速度
解析:带电粒子做曲线运动,所受的合力指向轨迹凹侧,分析可知该带电粒子带负电荷,A错误;根据等势面与电场线垂直,画出过a点的等势面,如图所示,则φa′=φa,根据沿电场线方向电势逐渐降低知φb>φa′,所以φb>φa,同理可得φcEpd,根据能量守恒定律知,带电粒子的动能EkcEd,则带电粒子受到的电场力Fc>Fd,由牛顿第二定律知带电粒子的加速度ac>ad,D错误。答案:C
二、注重学以致用和思维建模2.避雷针上方有雷雨云时,避雷针附近的电场线分布如图10.2-6所示,图中中央的竖直黑线AB代表了避雷针,CD为水平地面。MN是电场线中两个点,下列说法正确的是 ( )A.M点的电势比N点的电势高B.M点的电场强度比N点的电场强度大C.在试探电荷从M点到N点的多条路径中,沿直线MN运动电场力做功最少D.CD的电势为零,但其表面附近有些位置的电场线和地面不垂直
解析:沿电场线方向电势降低,可知M点的电势比N点的电势高,选项A正确;电场线越密集则电场强度越大,可知M点的电场强度比N点的电场强度小,选项B错误;电场力做功与路径无关,则在试探电荷从M点到N点的多条路径中,电场力做功相同,选项C错误;CD的电势为零,是等势面,电场线与等势面正交,可知CD表面附近的电场线和地面都垂直,选项D错误。
“课时跟踪检测”见“课时跟踪检测(六)” (单击进入电子文档)
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