第一章 靜電場(chǎng) 5電勢(shì)差 課前預(yù)習(xí) 1 定義電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)的 也叫 2 關(guān)系式設(shè)電場(chǎng)中A點(diǎn)的電勢(shì)為 A B點(diǎn)的電勢(shì)為 B 則 A B兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差為 UAB B A兩點(diǎn)之間的電勢(shì)差可以表示為 UBA 所以UAB UBA 電勢(shì)差 電壓 差值 電壓 A B B A 3 電勢(shì)差的正負(fù)電勢(shì)差是 但有正 負(fù) 電勢(shì)差的正 負(fù)表示兩點(diǎn)間電勢(shì)的高低 所以電場(chǎng)中各點(diǎn)間的電勢(shì)差可依次用 相加 4 單位在國(guó)際單位制中 電勢(shì)差與電勢(shì)的單位相同 均為 符號(hào) 標(biāo)量 代數(shù)法 伏特 V 1 關(guān)系WAB qUAB或UAB 2 證明WAB q A q B 即WAB qUAB 3 物理意義電勢(shì)差是表征 的性質(zhì)的物理量 在數(shù)值上A B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差等于 由A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)電場(chǎng)力做的功 電勢(shì)差與靜電力做功的關(guān)系 EpA EpB q A B 電場(chǎng)能 單位正電荷 判一判 1 電場(chǎng)中兩點(diǎn)的電勢(shì)越高 電勢(shì)差越大 2 UAB 0說明從A到B電勢(shì)降低 3 電勢(shì)差有正負(fù)值 是矢量 4 WAB 0說明電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)的過程中靜電力做正功 5 若UAB 0 則電場(chǎng)對(duì)電荷q做的功WAB 0 6 公式WAB qUAB適用于任何電場(chǎng) 不必考慮靜電力的大小和電荷移動(dòng)的路徑 對(duì)于靜電力是變力時(shí) 也同樣適用 選一選 2017 山東省菏澤市高二上學(xué)期學(xué)分認(rèn)定 如圖所示 是一個(gè)點(diǎn)電荷電場(chǎng)的電場(chǎng)線 箭頭線 和等勢(shì)面 虛線 兩等勢(shì)面之間的電勢(shì)差大小為2V 有一個(gè)帶電荷量為q 1 0 10 8C的電荷 從A點(diǎn)沿不規(guī)則曲線路徑移到B點(diǎn) 靜電力做功為 A 2 0 10 8JB 2 0 10 8JC 1 60 10 7JD 4 0 10 8J解析 WAB qUAB 1 0 10 8 2J 2 0 10 8J 故選A A 想一想 觀察圖片 回答圖中問題并思考 電勢(shì)零點(diǎn)改變時(shí) 各點(diǎn)間的電勢(shì)差是否改變 解析 若C點(diǎn)電勢(shì)為零 A點(diǎn)電勢(shì)為4V B點(diǎn)電勢(shì)為2V 比較可得 電勢(shì)零點(diǎn)改變時(shí) 各點(diǎn)間的電勢(shì)差不變 課內(nèi)探究 戶外的高壓輸電線 電壓高達(dá)幾十萬伏 落在高壓線上的小鳥并沒有觸電受傷 你能解釋這是為什么嗎 提示 戶外高壓線上的幾十萬伏高壓是指相鄰輸電線之間的電勢(shì)差 而小鳥是站在一根高壓線上 兩爪之間的電勢(shì)差非常小 流過小鳥的電流也非常小 當(dāng)然沒有生命危險(xiǎn) 探究一對(duì)電勢(shì)差的理解 1 1 關(guān)于電勢(shì)差的四點(diǎn)說明 1 電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 由電場(chǎng)本身決定 與在這兩點(diǎn)間移動(dòng)的電荷的電荷量 靜電力做功的大小無關(guān) 在確定的電場(chǎng)中 即使不放入電荷 任何兩點(diǎn)間的電勢(shì)差也有確定值 2 講到電勢(shì)差時(shí) 必須明確所指的是哪兩點(diǎn)的電勢(shì)差 A B間的電勢(shì)差記為UAB B A間的電勢(shì)差記為UBA 3 電勢(shì)差為標(biāo)量 有正 負(fù)之分 電勢(shì)差的正負(fù)表示電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)的高低 4 電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與電勢(shì)零點(diǎn)的選取無關(guān) 2 電勢(shì)差與電勢(shì)的比較 答案 5V 2V3V 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1 2016 哈爾濱六中高二上學(xué)期檢測(cè) 一個(gè)電荷量為10 6C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中A點(diǎn)移到B點(diǎn)電場(chǎng)力要做功2 10 6J 從C點(diǎn)移到D點(diǎn)要克服電場(chǎng)力做功7 10 6J 若已知C點(diǎn)比B點(diǎn)電勢(shì)高3V 且A B C D四點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線上 則下列圖中正確的是 C 帶電粒子可能在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 也可能在非勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 可能是只在靜電力作用下運(yùn)動(dòng) 也可能是在多個(gè)力作用下運(yùn)動(dòng) 可能是做直線運(yùn)動(dòng) 也可能是做曲線運(yùn)動(dòng) 探究二靜電力做功的多種求解方法 2 思考 公式WAB qUAB適用于任何電場(chǎng)嗎 適用于帶電粒子受多個(gè)力的情況嗎 功的公式W Fscos 可以用來計(jì)算靜電力做的功嗎 提示 適用 適用 可以 1 電場(chǎng)力做功的求解四法 2 應(yīng)用公式WAB qUAB時(shí)的兩點(diǎn)注意 1 公式WAB qUAB適用于任何電場(chǎng) 其中UAB為電場(chǎng)中A B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 WAB僅是靜電力做的功 不包括從A到B移動(dòng)電荷時(shí) 其他力所做的功 2 WAB UAB q均可正可負(fù) WAB取負(fù)號(hào)表示從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)靜電力對(duì)電荷做負(fù)功 UAB取負(fù)號(hào)表示 A B q取負(fù)號(hào)表示試探電荷為負(fù)電荷 解題指導(dǎo) 因?yàn)镼是正點(diǎn)電荷 所以以Q為圓心的球面是一個(gè)等勢(shì)面 這是一個(gè)重要的隱含條件 由A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中電場(chǎng)力是變力 所以不能直接用W Fl求解 只能考慮運(yùn)用功能關(guān)系 答案 1 2 5 10 5C kg 2 1 106V 素養(yǎng)提升 1 只有電場(chǎng)力做功只發(fā)生電勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化 電勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變 它們之間的大小關(guān)系為 W電 E電 Ek 2 只有電場(chǎng)力和重力做功只發(fā)生電勢(shì)能 重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化 電勢(shì)能 重力勢(shì)能 動(dòng)能三者之和保持不變 功和能的大小關(guān)系為 W電 WG E電 Ep Ek 3 多個(gè)力做功多種形式的能參與轉(zhuǎn)化 要根據(jù)不同力做功和不同形式的能轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析 總功等于動(dòng)能的變化 其關(guān)系為 W電 W其他 Ek 電場(chǎng)中的能量轉(zhuǎn)化問題 D 解析 場(chǎng)強(qiáng)方向向上 由帶電粒子軌跡的彎曲方向可知 電場(chǎng)力向上 則為正電荷 故A錯(cuò)誤 b點(diǎn)處的電勢(shì)能Eb q b 0 01 30J 0 3J 則B錯(cuò)誤 在只有靜電力做功時(shí)電勢(shì)能與動(dòng)能之和不變 粒子在a點(diǎn)處的總能量E q a Eka 0 01 10 0 5 0 6J 則b點(diǎn)處的動(dòng)能為 Ekb E q b 0 6 0 3 0 3J 則C錯(cuò)誤 C點(diǎn)處的動(dòng)能為EkC E q c 0 6 0 01 20 0 4J 則D正確