《电势和电势差》参考课件

第一章电场

第四节电势和电势差

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接1．理解电场能的性质，理解静电力做功的特点，建立电势能的概念．

2．了解电势能变化与电场力做功的关系．

3．了解电势的概念，体验用比值定义物理量的方法．

4．理解电势差的概念及其定义式，并能进行有关的计算．

5．了解电势差、电势、电势能之间的区别和联系．

6．了解等势面的概念，知道在等势面上移动电荷电场力不做功．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接1．电场力做功的特点：电场力做功跟电荷移动的路径____，只由电荷的____________．

2．电势能．

(1)电荷在电场中具有的______________________叫做电势能．

(2)电荷在电场中从A点移动到B点，电场力对该电荷做功，同时电荷的电势能改变，而且电场力所做的功WAB等于电势能Ep的减少量．公式：______________.

当电场力做正功时，电势能_____；电荷克服电场力做功时，电势能_____．

无关始末位置决定与电荷的位置有关的势能WAB＝EpA—EpB减少增加

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接(3)求电场中某点的电势能应选择_________位置．

(4)电荷在某点具有的电势能，等于电场力把它从该点移到__________所做的功．

3．电势差：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，________________与___________________的比值，叫做A、B两点间的电势差．公式：________.两点间电势差也叫做____，电势差与参考点的选取______．零电势点零电势点电场力做的功WAB所移动电荷的电荷量q电压无关

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接4．电势：电场中任意一点A的电势，在数值上等于____________由A点移到参考点时，______所做的功．用符号____表示．公式：______.电势是______．电场中某点的电势与______________有关，通常选择______________为零电势的位置．

5．等势面：___________________________叫做等势面．把单位正电荷电场力标量零电势点的选择无穷远处或大地电场中电势相等的点构成的面

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接考点一电势能1．电场力做的功：W＝F·scosα.α是F与s的夹角，根据F、s的方向决定电场力做正功或是负功．如右图所示，在电场中将电荷Q沿不同路径从A移到B，电场力做功相同．电场力做功与路径无关只跟始末位置有关．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接2．电势能：电荷在电场中所具有的与电荷位置有关的势能称为电势能．用Ep表示，单位：焦耳(J)．

(1)电势能是标量，有正负，无方向．电势能的正负仅表示大小，正值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能．

(2)电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们常习惯说成电场中的电荷所具有的．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接(3)电势能是一个相对量，其数值与零电势能的选择有关，因此确定电荷的电势能首先确定参考点，也就是零电势能位置，即零电势位置．

3．电场力做功和电荷电势能的变化关系．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)．电场力做功的多少，等于电势能的变化：

WAB＝EpA－EpB.

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接4．电势能高低的四种判断方法判断角度判断方法做功判断法电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加电荷电势法正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大公式法由Ep＝qp将q、p的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大，Ep的负值越小，电势能越大能量守恒法在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之电势能增加

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

例1在场强为4×105V/m的匀强电场中，一质子从A点移动到B点，如图所示．已知AB间的距离为20cm，AB连线与电场线方向成30°夹角，求电场力做的功以及质子电势能的变化．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

解析：质子从A到B电场力做正功，所做的功与质子所经过的路径无关，可由功的公式求解．电场力对质子做的功为：

W＝qEdcosθ＝1.6×10－19×4×105×0.2×J＝1.11×10－14J.

电场力做正功，质子的电势能减少了1.11×10－14J.

答案：1.11×10－14J减少了1.11×10－14J

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接练习1．如图所示，在真空中有两个带正电的点电荷，分别置于M、N两点．M处正电荷的电荷量大于N处正电荷的电荷量，A、B为M、N连线的中垂线上的两点．现将一负点电荷q由A点沿中垂线移动到B点，在此过程中，下列说法正确的是(

)

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接练习A．q的电势能逐渐减小

B．q的电势能逐渐增大

C．q的电势能先增大后减小

D．q的电势能先减小后增大

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接练习

解析：负电荷从A到B的过程中，电场力一直做负功，电势能增大，所以A、C、D均错，B对．答案：B

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接考点二电势差1．定义：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，电场力做的功WAB与电荷量的q的比值，叫做A、B两点间的电势差．公式：UAB＝.单位：伏特(简称伏)．

2．标量性：电势差是标量，但有正负，其正负表示两点电势的高低，不表示电场中两点间电势差的大小．如：－8V与8V表示的电势差的大小是一样的，可表示为UAB＝－UBA.两点间电势差也叫做电压．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接3．绝对性：电场中两点间的电势差只与两点的位置有关，与零电势点的选取无关，只要两点确定了，两点间的电势差就确定了．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

例2对于电场中的A、B两点，下列说法中正确的是(

)A．电势差定义式U＝说明两点间的电势差与电场力做功W成正比，与移动电荷电量Q成反比

B．两点间的电势差等于将正电荷从A点移动B点电场力做的功

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接C．将1C的电荷从A点移动到B点，电场力做1J的功，这两点间的电势差为1VD．若电荷由A点移动到B点的过程中，除受电场力外，还受其他力的作用，公式U＝中的W就不再等于电场力做的功

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

解析：电场中两点的电势差，由这两点本身的初、末位置决定，与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关．在确定的电场中，即使不放入电荷，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，A错．两点间的电势差等于单位电荷从其中一点移到另一点电场力所做的功，B错．根据电势差的定义，C正确D错．答案：C

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接考点三电势1．定义．

(1)参考点：规定电势为零的点(P点电势为零)．

(2)电势：电场中某点A的电势就是A点与参考点P的电势差：A＝UAP＝WAP/q.

即电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷由该点移动到零电势点时，电场力所做的功．

2．电势是标量．单位：伏特，简称伏，用V表示.1V＝1J/C.

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接(1)电势是相对的，根据公式，只有先确定了某点的电势为零以后，才能确定电场中其他点的电势．通常取离电场无穷远处或大地的电势为零．这样，正点电荷的电场中，处处电势为正；负点电荷的电场中，处处电势为负．

(2)沿电场线方向，电势降低．

3．电势与电势差的关系．

(1)电势与电势差都是反映电场本身的性质(能的性质)的物理量，与试探电荷无关．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接(2)UAB＝A－B，UBA＝B－A.(3)某点的电势与零电势点的选取有关，两点间的电势差与零电势点的选取无关．

(4)电场中各点的电势虽是由电场本身确定，但它的数值大小又与零电势点的选择有关，是相对量；两点间的电势差是由电场中两点的位置决定的，两点电势差的数值是固定不变的，它不随零电势点的不同而改变．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接4．电势高低的四种判断方法判断角度判断方法依据电场线方向沿电场线方向，电势降低依据电场力做功根据UAB＝，将WAB、q的正负号代入，由UAB的正负判断A、B的高低依据场源电荷的正负取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低依据电势能的高低正电荷在电势较高处电势能大，负电荷在电势较低处电势能大

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

例3把q1＝4×10－9C的试探电荷放在电场中的A点，具有6×10－8J的电势能，求：

(1)A点的电势．

(2)若把q1＝2×10－10C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能是多少？

(3)若把q1＝－2×10－12C的试探电荷放在电场中的A点，电荷所具有的电势能又是多少？

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

解析：(1)设场外一点P的电势为

P＝0，

从A到P，电势能减少，电场力做正功W＝EPA，

V＝15V.(2)由(1)知EPA＝qA＝2×10－10×15J＝3×10－9J.(3)EPA＝qA＝－2×10－12×15J＝－3×10－11J.

注意：电势的确定首先要确定零电势处，且电势能可以为负．答案：(1)15V

(2)3×10－9J

(3)－3×10－11J

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接练习2．有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是(

)A．由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B．由放在该点的电荷的电量多少来决定C．与放在该点的电荷的正负有关D．是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

解析：电势是反映电场本身的性质(能的性质)的物理量，与试探电荷无关．

答案：D练习

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接考点四等势面1．等势面：电场中电势相等的点构成的面．

2．在同一等势面上的任意两点间移动电荷时电场力不做功．

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

例4(双选)下列说法正确的是(

)A．在等势面上移动电荷，电场力总是不做功

B．电荷从A点移到B点，电场力做功为零，则电荷一定是沿等势面移动的

C．在同一个等势面上的各点，场强的大小必然是相等的

D．电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

解析：在同一等势面上的任意两点间移动电荷时电场力不做功，A正确．电荷从A移到B，这个过程可能不是在等势面上移动，但是最终A、B两点在同一等势面上，所以电场力做功为零，B错误．同一等势面上场强大小不一定相等，例如等量异种电荷的等势面，C错误．沿着电场线方向电势是降低的，所以电场线也是从高的等势面指向低的等势面，D正确．答案：AD

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

例5(双选)如图，在正点电荷Q形成的电场中，AD、BC是以Q为圆心的两段圆弧．正点电荷q沿A→B→C→D→A移动，则该电荷q(

)A．沿BC运动时不受电场力作用B．沿DA运动时电场力不做功C．在B点时的电势能比在D点时小D．在A点时受到的电场力比在C点时小

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

解析：在A、B、C、D各点都会受到电场力的作用，所以A错．沿DA运动，因为DA是等势线，所以电场力不做功，B正确．q由A到B，电场力做正功，电势能减小，A、D两点电势相等，q在A点、D点电势能相等，所以C对．A点场强比C点大，所以A点时受到的电场力比在C点时大，D错．答案：BC

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接考点五对电场力做功与电势及电势差关系的理解

例6将一个电荷量为－2×10－8C的点电荷，从零电势点S移到M点要反抗电场力做功4×10－8J，则M点电势M＝________，若将该电荷从M点移到N点，电场力做功14×10－8J，则N点电势N＝_________，MN两点间的电势差UMN＝________.

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

解析：本题可以根据电势差和电势的定义式解决，一般有下列两种解法：解法一：严格按各量的数值正负代入公式求解．由WSM＝qUSM得：而USM＝

S－M，所以

M＝

S－USM＝(0－2)V＝－2V.

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

由WMN＝qUMN得：而UMN＝

M－

N，所以

N＝

M－UMN＝[－2－(－7)]V＝5V.

解法二：不考虑各量的正负，只是把各量数值代入公式求解，然后再用其他方法判断出要求量的正负．由WSM＝qUSM，得

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接

因为电场力做负功，所以负电荷q受的电场力方向与移动方向大致相反，则场强方向与移动方向大致相同,故

S＞

M.而

S＝0，故

M＝－2V.

同理可知：UMN＝－7V，

N＝5V.

答案：－2V

5V－7V

目标篇

预习篇

考点篇

栏目链接考点六比较电荷在电场中电势能的大小及电势高低

例7如图，长为L、倾角为θ的光滑绝缘斜面处于电场中，一带电量为＋q、质量为m的小球以初速度v0从斜面底端A点开始沿斜面上滑，当到达斜面顶端B点时，速度仍为v0，则(

)

目标篇

预