高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 电势差课前预习ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册2 电势差课前预习ppt课件，共56页。PPT课件主要包含了课前自主预习，电势差，φA－φB，φB－φA，－UBA，代数法，微思考，EpA－EpB，qUAB，电场力等内容，欢迎下载使用。

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__________，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________相加．
电场中两点间电势差的正负是否表示方向？其含义是什么？【答案】电势差是标量，不表示方向，其含义是表示两点间电势的高低．若UAB>0，表示φA>φB；若UAB<0，表示φA<φB．
在电场中A、B两点间电势差为UAB＝75 V，B、C两点间电势差UBC＝－200 V，则A、B、C三点的电势高低关系为(　　)A．φA>φB>φC　　　B．φA<φC<φBC．φC>φA>φB　D．φC>φB>φA【答案】C【解析】因为UAB＝φA－φB＝75 V>0，所以φA>φB，因为UBC＝φB－φC＝－200 V<0，所以φB<φC，又UAC＝UAB＋UBC＝75 V＋(－200) V＝－125 V<0，所以φA<φC，则φC>φA>φB，C正确．
静电力做功与电势差的关系
3．物理意义．电场中A、B两点间的电势差等于将电荷由A点移到B点的过程中________做的功与电荷量q的比值．
我们知道重力做正功时，物体的重力势能减小，当重力做负功时，物体的重力势能增大．那么当电场力做正功(或负功)时，其电势能又是怎样变化的呢？若仅有电场力做功，其动能又是如何变化呢？【答案】电场力做正功电势能减小，电场力做负功电势能增加．若仅有电场力做功，动能可能增加，也可能减小．
如图所示，a、b是电场线上的两点，将一点电荷q从a点移到b点，电场力做功为W，且已知a、b间的距离为d，以下说法中正确的是 (　　)
1．定义：电场中电势________的各点构成的面叫作等势面．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．
沿等势面移动电荷，电场力做功吗？【答案】不做功．
(多选)如图所示，曲线表示一簇关于x轴对称的等势面，在x轴上有A、B两点，则(　　)A．A点场强小于B点场强B．A点场强方向指向x轴负方向C．A点场强大于B点场强D．A点电势高于B点电势
【答案】AD【解析】由于电场线与等势面垂直，所以B点处的电场线比A点处的密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误；电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误，D正确．
例1　(多选)关于电势差UAB和电势φA、φB的理解，正确的是(　　)A．UAB表示B点与A点之间的电势差，即UAB＝φB－φAB．UAB和UBA是不同的，它们之间的关系为UAB＝－UBAC．φA、φB都有正负，所以电势是矢量D．零电势点的规定虽然是任意的，但人们常常规定大地和无穷远处为零电势点
【答案】BD【解析】UAB表示A点相对B点的电势差，即UAB＝φA－φB，A错误；UAB和UBA是不同的，它们的关系为UAB＝－UBA，B正确；电势虽有正负之分，但电势是标量，C错误；零电势点的规定虽然是任意的，但人们常常规定大地和无限远处为零电势，D正确．
变式1　把电荷量q＝5×10－5 C的点电荷从电场中的a点移到b点，电场力做功为3×10－2 J，则a、b两点间的电势差和减少的电势能为(　　)A．600 V，3×10－2 JB．600 V，－3×10－2 JC．－600 V，3×10－2 JD．－600 V，－3×10－2 J
理解电势差时应注意的两点1．电场中两点的电势差，由电场本身的初、末位置决定，与在这两点间移动电荷的电荷量、电场力的大小无关．2．讲到电势差时，必须指出是哪两点间的电势差，A、B间的电势差记为UAB，B、A间的电势差记为UBA，且UAB＝－UBA．
1．静电力做功的四种求法．
2.应用公式WAB＝qUAB时注意两点．(1)WAB、UAB、q均可正可负，WAB取负号表示从A点移动到B点时静电力对电荷做负功，UAB取负号表示φA<φB，q取负号表示试探电荷为负电荷．(2)应用公式WAB＝qUAB求解时，可将各量的正负号及数值一并代入进行计算．也可以将各物理量都取绝对值，先计算大小，再根据电荷的移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定电场力做功的正负．
例2　(多选)一个带电小球在从空中a点运动到b点的过程中，重力做功3 J，电场力做功1 J，克服空气阻力做功0.5 J，则小球(　　)A．在a点的重力势能比在b点的重力势能大3 JB．在a点的动能比在b点的动能小3.5 JC．在a点的电势能比在b点的电势能小1 JD．在a点的机械能比在b点的机械能小0.5 J
【答案】ABD【解析】重力做正功，重力势能减小；电场力做正功，电势能减小；电场力和空气阻力做功的代数和等于小球机械能的变化量．
变式2　(多选)若在某电场中将5.0×10－8 C的正电荷由A点移到B点，静电力做功6.0×10－3 J，则(　　)A．A、B两点间的电势差是1.2×105 VB．A、B两点间的电势差是3.0×10－10 VC．若在A、B两点间由A至B移动2.5×10－8 C的正电荷，则静电力做功3.0×10－3 JD．若在A、B两点间由A至B移动1.0×10－7 C的正电荷，则静电力做功3.0×10－17 J【答案】AC
1．等势面的特点．(1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功．(2)在空间中两等势面不相交．(3)电场线总是与等势面垂直，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．
2．几种常见电场的等势面．
例3　某电场中的等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是(　　)A．负电荷在A点的电势能比在B点的电势能大B．电荷沿等势面AB移动的过程中，静电力始终不做功C．负电荷在A点的电势能比在C点的电势能大D．正电荷由A移动到C，静电力做负功
【答案】B【解析】A点和B点在同一等势面上，所以负电荷在A点的电势能和在B点的电势能一样大，故A错误；电荷沿等势面AB移动的过程中，静电力始终不做功，故B正确；负电荷在电势越低的地方电势能越大，所以负电荷在A点的电势能比在C点的电势能小，故C错误；根据WAC＝qUAC>0.所以正电荷由A移动到C，静电力做正功，故D错误．
变式3　如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为φM、φN、φP、φQ，一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等，则(　　)A．直线a位于某一等势面内，φM>φQB．直线c位于某一等势面内，φM>φNC．若电子由M点运动到Q点，电场力做正功D．若电子由P点运动到Q点，电场力做负功
【答案】B【解析】由电子从M点分别运动到N点和P点的过程中电场力所做的负功相等可知，N、P两点在同一等势面上，且电场线方向为M→N，B正确，A错误．M点与Q点在同一等势面上，电子由M点运动到Q点，电场力不做功，C错误．电子由P点运动到Q点，电场力做正功，D错误．
变式4　如图中虚线所示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在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8 eV时，它的动能应为(　　)A．8 eV　B．13 eV　C．20 eV　　D．34 eV
【答案】C【解析】由题图可判断b点电势高于a点电势，设各等势面间电势差为U，则由能量守恒，－2Uq＋26 eV＝Uq＋5 eV，所以Uq＝7 eV，所以点电荷能量为7 eV＋5 eV＝12 eV，所以，当电势能为－8 eV时，动能为12 eV－(－8 eV)＝20 eV.
静电场中的三种功能关系1．合力做功等于物体动能的变化量，即W合＝ΔEk.这里的W合指合外力做的功．2．电场力做功决定物体电势能的变化量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp.这与重力做功和重力势能变化之间的关系类似．3．只有电场力做功时，带电体电势能与动能的总量不变，即Ep1＋Ek1＝Ep2＋Ek2.这与只有重力做功时，物体的机械能守恒类似．
功是能量转化的量度，每一种力做功必然伴随一种能量与其他能量的相互转化．1．电场力做功实现了电势能与其他形式的能的相互转化，电场力做正功，电势能减少，电势能转化为其他形式的能；电场力做负功，电势能增加，其他形式的能转化为电势能．
2．重力做功实现了重力势能与其他形式的能的相互转化，重力做正功，重力势能减少，重力势能转化为其他形式的能；重力做负功，重力势能增加，其他形式的能转化为重力势能．3．合外力做功实现了动能与其他形式的能的相互转化，合外力做正功，动能增加，其他形式的能转化为动能；合外力做负功，动能减少，动能转化为其他形式的能．
4．除重力(系统内弹力)以外的力做功实现了机械能与其他形式的能的相互转化，除重力(系统内弹力)以外的力做正功，机械能增加，其他形式的能转化为机械能；除重力(系统内弹力)以外的力做负功，机械能减少，机械能转化为其他形式的能．5．只有电场力做功，电势能与动能相互转化，二者之和保持不变．只有重力和电场力做功是重力势能、电势能和动能相互转化，三者之和保持不变．
例4　如图所示，一重力不计的带电粒子以某一速度进入负点电荷形成的电场中，且只在电场力作用下依次通过M、N、P三点，其中N点是轨迹上距离负点电荷最近的点．若粒子在M点和P点的速率相等，则(　　)A．粒子在M、P两点时的加速度相同B．粒子可能带负电且做匀速圆周运动C．粒子在N点时的加速度最大、电势能最大D．M、N两点的电势差UMN等于P、N两点的电势差UPN
【答案】D【解析】由于粒子在M、P两粒处受到的电场力方向不同，所以加速度方向不相同，加速度不同，A错误．由物体做曲线运动的条件可知，粒子带正电，要使粒子做匀速圆周运动即要粒子的速度与电场力垂直，则粒子不可能做匀速圆周运动，B错误．根据电场线的疏密可得，N点处的电场线最密，所以粒子在N点时受到的电场力最大，加速度最大，N点的电势在三点中最低，所以带正电的粒子在N点的电势能最小，C错误．由于粒子在M点和P点的速率相等，根据动能定理可知，从M点到N点，从P点到N点，电场力做功相等，即UMN＝UPN，D正确．
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将电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功B．将1 C的电荷从电场中一点移到另一点，如果静电力做了1 J的功，那么这两点间的电势差就是1 VC．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．两点间电势差的大小跟放入这两点间的电荷所带的电荷量成反比
3．一个带正电的质点，电荷量q＝2.0×10－9 C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除静电力外，其他力做的功为2.0×10－5 J，质点的动能增加了8.0×10－5 J，则a、b两点间的电势差为(　　)A．3.0×104 VB．1.0×104 VC．4.0×104 V D．7.0×104 V【答案】A
4．(多选)下列关于电势差和静电力做功的说法中，正确的是(　　)A．电势差的大小由静电力在两点间移动电荷做的功和电荷的电荷量决定B．静电力在两点间移动某电荷做功的多少由两点间的电势差和该电荷的电荷量决定C．电势差是矢量，静电力做的功是标量D．在匀强电场中与电场线垂直的平面上任意两点的电势差均为零
【答案】BD【解析】电势差表征电场的能的性质，与试探电荷无关，A错误；由W＝qU可知，B正确；电势差和静电力做的功都是标量，C错误；匀强电场中与电场线垂直的平面为等势面，等势面上任意两点的电势差为0，D正确．
5．某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d为电场中的四个点，则(　　)A．a点电势等于d点电势B．a、b、c、d四个点中，b点的电场强度最小C．一正电荷从b点运动到c点，电势能减小D．一电子从a点运动到d点，电场力做功为2 eV【答案】D