高二物理电势和电势差.ppt

复习回顾 1 功的计算 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 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 功是能量转化的量度 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 A M d W qE AM 求试探电荷 q沿直线AB移动到B时电场力做的功 M 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 将 q由A移到B的过程电场力对电荷做功为 将 q由A移到B的过程 电场力对电荷做功为 做功的过程是一个能量转化的过程 那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢 二 电场力做功与电势能变化的关系 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 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 物体被举高具有重力势能 2 电荷在电场中具有电势能 重力对物体做正功 物体的重力势能减小 3 电场力对电荷做正功 电荷的电势能减小 重力对物体做负功 物体的重力势能增大 4 电场力对电荷做负功 电荷的电势能增大 重力做多少功 物体重力势能就变化多少 5 电场力做多少功 电荷电势能就变化多少 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 重力势能是物体和地球所共有的 具有系统性 7 电势能是电荷和电场所共有的 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位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 W重 EP1 EP2 W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 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 C 1 定义 单位电荷电场力做的功 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 注意 电场力做的功WAB qUAB WAB q UAB都有正负号 5 UAB UBA UAC UAB UBC 三 电势差 电压 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 单位 伏特符号为V 1V 1J C 四 电势 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 P为零电势点 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2 电势差与电势的关系3 电势能与电势的关系 EpA q 都有正负号 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 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 B 例2 下列说法中正确的是 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 D 例3 关于电势和电势能的关系 下列各种说法中正确的是 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 D 例4 如图 AB和CD为等势面 电势分别为 和 则 填 或 负电荷q在M点和N点的电势能大小 M N 若把q从M移到N是 克服电场力还是电场力 做功 做了功 电场力 qUMN 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 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 EkbD 粒子在经过a b两等势面上时的电势能一定有 a b C 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还是负电荷 若使一带电粒子沿KMN路径穿过电场 则粒子所带电荷是正电荷还是负电荷 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 正电荷 正电荷 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 35VB UC 35VC UC 35VD 无法判断的高低