【本节知识引入】
如图,描述空间位置时,我们说B点高过 点;且A、B、C各点高度 (填“相同”或“不同”),一般认为地面的高度为
一.电势φ概念引入 1.如图,在电场中,也有类似的“高度”,它称为电势,其中A、B、C各点电势 (填“相同”或“不同”); 点最高, 点最低。
【知识点】沿电场线箭头方向,电势逐渐降低。
2.如果C点接地,则C点电势为 ;A点电势为正,B点电势为 ; 零电势可以任意选择,若让A点接地,则A点电势为 ;B点和C点电势都为 ;
3.电势定义:如果在电场中选定一个参考点P,规定该点电势为零,则电场中任意一点A的电势,数值上等于把单位正电荷从A点移到参考点P时电场力所做的功.用φA表示A点的电势,
定义式:φA=______,电势的单位是________.
二.电势差UAB概念引入
1.在左上图中,选地面为零高度,若A点高度hA=80米,B点高度hB=55米,则AB高度差hAB= 米;若选C点为零高度,A和B的高度当然改变了,但AB之间高度差 (填“不变”或“变化”),仍为hAB= 米; 【知识点】空间中,零高度选择不同,各点的高度变化,但空间任意两点间的高度差不变。
2.在上图所示的电场中,选C点为零电势(即接地),若A点电势φA=80伏,B点电势φB=-50伏,则AB间电势差UAB= 伏;
若选B点为零电势(即接地),若A点电势φA= 伏,C点电势φC= 伏,但AB间电势差UAB (填“不变”或“变化”),仍为UAB= 伏; 【知识点】在电场中,零电势选择不同,各点的电势变化,但任意两点间的电势差不变。
3.电势差定义:将电荷从A点移到B点的过程中,电场力做的________与所移动的电荷的__________的比值为电场中A、B两点间电势差UAB,
电势差定义式为:UAB=________,其单位为________.电势差又称________. 4.电势与电势差的关系:电势差U还可以根据电势φ求解,UAB=_____ ___, 若UAB为正值,表示A点的电势比B点的电势______.若UAB为负值,表示A点的电势比B点电势________,电势只有大小,没有方向,是________. 三.电场力做功:电荷在电场中移动时,由于受到电场力,所以电场力可能对电荷做功。
1.电场力做功的特点:电场力的功跟电荷移动的路径__________,只由电荷的________决定.(与重做功相似)
例1.如图所示,在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点,连线AB与电场线的夹角为θ,将一带电量为q的正电荷从A点移到B点,若沿直线AB移动该电荷,电场力做的功W1= ;沿路径ACB移动该电荷,电场力做的功W2= ;若沿曲线ADB移动该电荷,电场力做的功W3= 。由此可知,电荷在电场中移动时,电场力做 功与电荷移动的路径 (填“有关”或“无关”)。
2.【高一己学】重力做了功,重力势能就会变化:
①重力做正功,高度下降,重力势能 ;(填“增大”或“减少”); ②重力做负功,高度 ,重力势能 ;(填“增大”或“减少”); 3.电场力做了功,与之相对应的能也会变化,这种能称为电势能Ep,电场力做了功与电势能变化的关系:
①电场力做正功,电势能 ;(填“增大”或“减少”); ②电场力做负功,电势能 ;(填“增大”或“减少”);
电场力所做的功等于电势能的____________,即WAB=________-________.
例2.(单)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。
例3. A和B为电场中某条电场线上的点,如图:将q=4×10-9的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5×10-7J,则 ⑴电场方向由A→B还是B→A? ⑵电荷在哪点时电势能大?大多少?
[要点提炼一]
1.电场力做功的特点:电场力的功跟电荷移动的路径无关,只由电荷的______决定.
2.电势能:指电荷在电场中具有的势能,用Ep表示.
3.电场力做功与电势能变化的关系:电场力所做的功等于________的减少量. 即WAB=______-________.
若电场力做正功,电势能__________;电场力做负功,电势能__________. 4.电势差:电场力的________与所移动电荷的__________的比值,我们定义为电场中A、B两点间的电势差,即UAB=________.
在国际单位制中,电势差的单位为________,简称____,符号____. [要点提炼二]
1.电势:电场中某点的电势等于把单位正电荷从该点移到___ _____时电场力所做的功,用字母________表示.
2.电势与电势差的关系:UAB=________,若UAB为正值,表示A点电势比B点电势________,若UAB为负值,表示A点电势比B点电势________.UBA=φB-φA,
UAB=________UBA.
3.电势的单位是________,电势________大小,__________方向,是______量.
四、等势面:电场中电势相等的点构成的______面
1. 电场中电势相等的点构成的曲面.
2.为了使等势面能够反映电场的强弱,通常使相邻等势面之间的电势差相等,这样的等势面称为等差等势面.
3.等势面密集处,电场较强;等势面稀疏处,电场较弱. 五.巩固训练
1.(双)对于电场中的A、B两点,下列说法正确的是( )
WABA.电势差的定义式UAB=q,说明两点间的电势差UAB与电场力做功WAB成正比,与移动电荷的电荷量q成反比
B.A、B两点间的电势差在数值上等于将正电荷从A点移到B点电场力所做的
功
C.若将1 C正电荷从A点移到B点,电场力做1 J的功,则两点间的电势差为1 V
D.若电荷由A点移到B点的过程中,除受电场力外,还受其他力的作用,则电荷电势能的变化就不再等于电场力所做的功
2.(单)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三点电势高低关系是( ) A.φA>φB>φC B.φA<φC<φB C.φC>φA>φB D.φC>φB>φA
3、(双)在正的点电荷的电场中,以下有关场强E和电势φ的说法,哪些是正确的?( )
(A)场强E大的地方,电势φ一定比场强小的地方高 (B)场强E大的地方,电势φ一定比场强小的地方低
(C)因为选无限远处电势为零,所以各点电势φ均为正值,距此正电荷越远处电势φ越低,
(D)因为选无限远处电势为零,所以各点电势φ均为负值,距此正电荷越远处电势φ越低
4、(双)在负的点电荷的电场中,以下有关场强E和电势φ的说法,哪些是正确的?( )
(A)场强E大的地方,电势φ一定比场强小的地方高 (B)场强E大的地方,电势φ一定比场强小的地方低
(C)因为选无限远处电势为零,所以各点电势φ均为正值,距此负电荷越远处电势φ越高
(D)因为选无限远处电势为零,所以各点电势φ均为负值,距此负电荷越远处电势φ越高
5、(双)在匀强电场中,以下有关场强E和电势φ的说法,哪些是正确的?( ) (A)各点场强E一样大 (B)各点场强E不同; (C)同一条电场线上,各点电势φ一样大 (D)同一条电场线上,各点电势φ不同
6. (双)如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条电场线上有A、B两点,用EA、EB表示A、B两点的场强,用φA、φB表示A、B两点的电势,则( ) A.A、B两点的场强方向相同
B.因为电场线从A指向B,所以EA>EB C. 电势φA<φB
D.不知A、B附近的电场线分布状况,EA、EB的大小关系不能确定
7.(单) 如图4所示,A、B、C为电场中同一电场线上的三点.设电荷在电场中只受电场力作用,则下列说法中正确的是( )
A.若在C点无初速地释放正电荷,则正电荷向B运动,电势能减少 B.若在C点无初速地释放正电荷,则正电荷向B运动,电势能增加 C.若在C点无初速地释放负电荷,则负电荷向A运动,电势能增加 D.若在C点无初速地释放负电荷,则负电荷向A运动,电势能不变
8. 有一个带电荷量q=-3×10-6C的点电荷从某电场中的A点移到B点,电荷克服静电力做6×10-4J的功,从B点移到C点,静电力对电荷做9×10-4 J的功,求:A、C两点的电势差,并说明A、C两点哪点的电势较高.
9.带电荷量为q=+5.0×10-8 C的点电荷从A点移到B点时,克服电场力做功3.0×10-6 J.已知B点的电势为φB=20 V.求: (1)A、B间的电势差 (2)A点的电势
(3)q从A到B的电势能变化
(4)将q=-5.0×10-8C的点电荷放在A点时它的电势能.
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