《电势差》导学案.doc
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《电势差》导学案.doc
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选修3-1静电场之《电势差》导学案班级姓名
【学习目标】
1、理解电势差的概念,知道电势差与电势零点的选择无关。
2、掌握两点间电势差的表达公式,知道两点间电势差的正负号与这两点的电势高低之间的对应关系。
3、知道在电场中移动电荷时静电力做功与两点间电势差之间的关系,会应用静电力做功的公式进行相关的计算。
【重点难点】
静电力做功公式中正负号的应用与正负号的物理意义
【学法指导】
认真阅读教材,体会电势差的特点;体会例题展示的解题方法
【知识链接】
除了电场强度,电势是又一个表征电场性质的重要物理量。
电势的定义:
用公式表示为:
应该先规定电场中某处的电势为0,然后才能确定其他各点的电势。
电场中各点的电势可以是正值,也可以是负值。
但电势只有大小,没有,是量。
选择不同的位置作为电势零点,电场中某点电势的数值也会改变。
那么有没有不随电势零点变化而变化的物理量呢?
(类比高的和高度差思考)
【学习过程】
1、电势差
(1)电势差是电场中两点间的电势的差值,
即:
UAB=或UBA=,显然UAB=-UBA
(2)电场中某一点的电势,与选取的电势零点有关;而电场中两点间的电势差,与选取的电势零点。
(3)电势和电势差单位都是,符号,都有正负值,但都是量
a.电势的正负表示该点比电势零点的电势高或低;
b.电势差的正负表示电场中两点电势的高低。
说明:
电势差也叫电压,在很多场合下电压不带正负号。
2、电势差与电场力做功的关系
(1)推导:
电荷q在电场力作用下由A点移到另一点B的过程中,电场力做的功WAB与两点间电势差UAB关系:
(2)关系式:
或
[思考]UAB由什么决定?
由WAB、q决定吗?
所以电势差反映了。
3、应用计算时,相关物理量用正、负值代入,其结果:
>0,电场力做功;<0,电场力做功(也可以说成物体克服电场力做功);
>0,表示;<0,表示(比较和的高低)
三、典型例题分析
(提示:
应用计算时,注意各物理量用正负值代入。
)
【例1】将一个电量为-2×10-9C的点电荷从电场中的N点移到M点,需克服电场力做功1.4×10-8J,N、M两点间的电势差UNM为多少?
若将该电荷从M移到N,电场力做什么功?
UMN为多少?
【例2】在电场中把2.0×10-9C的正电荷从A点移到B点,静电力做功1.5×10-7J。
再把这个电荷从B点移到C点,静电力做功-4.0×10-7J。
(1)A、B、C三点中哪点电势最高?
哪点电势最低?
(2)AB间,BC间,AC间的电势差各是多大?
(3)把-1.5×10-9C的电荷从A点移到C点,静电力做多少功?
解
(1)
(2)
(3)
【训练测试】
1.下列公式中,既适用于点电荷产生的静电场,也适用于匀强电场的有 ( )
①场强E=F/q ②场强E=U/d ③场强E=kQ/r2 ④电场力做功W=Uq
A.①③ B.②③C.②④D.①④
2.下列说法哪些是正确的 ( )
A.电势处处相等且不为零的空间中各点场强必为零
B.电势降落速度最大的方向必为场强方向
C.电场中电势高的点场强较大
D.电场中场强相等的两点间电势差一定为零
3.如下图所示,匀强电场场强E=100V/m,A、B两点相距10cm,A、B连线与电场线夹角为60°,则UBA之值为 ( )
A.-10V B.10VC.-5V D.-5V
4.A、B在两个等量异种点电荷连线的中垂线上,且到连线上中点O的距离相等,如图所示,则 ( )
A.同一电荷在A,B两点的电势能相等
B.把正电荷从A点沿直线移动到B点,电荷的电场强度先增大后减少
C.把正电荷从A点沿直线移动到B点,电荷的电势能先减少后增大
D.A、B连线上的任意两点的电势差为零
5.如图所示的匀强电场中,有a、b、c三点,ab=5cm,bc=12cm,其中ab沿电场方向,bc和电场方向成60°角,一个电量为q=4×10-8C的正电荷从a移到b电场力做功为W1=1.2×10-7J,求:
(1)匀强电场的电场强度E;
(2)电荷从b移到c,电场力做的功W2;
(3)a、c两点的电势差Uac.
【参考答案】
1.答案:
D
2.答案:
AB
解析:
沿场强方向电势必然降低,在某空间中电势处处相等且不为零,则只有场强为零才可能,故A对,由电势差与场强的关系可知B对C错D错.
3.答案:
C
解析:
UBA=-Ed=-100×0.1×cos60°V=-5V.
4.答案:
ABD
5.答案:
(1)60V/m
(2)1.44×10-7J (3)6.6V
解析:
(1)从a到b电场力做功
W1=qUab①
由匀强电场中电场强度和电势差的关系
Uab=E·dab②
所以E==V/m=60V/m
(2)把电荷从b移到c,电场力做功
W2=qUbc=qE·dbc·cos60°
=4×10-8×60×12×10-2×0.5J
=1.44×10-7J
(3)a与c间的电势差
Uac=Uab+Ubc=E·dab+E·dbc·cos60°
=(60×5×10-2+60×12×10-2×0.5)V=6.6V
Uac也可以用Uac=求解.
【学习反思】
利用电势差的概念计算静电力做功时,电荷量、电势差、功三者的符号怎样处理?
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