1.5电势差教案-经典教学教辅文档.docx

适用学科高中物理适用年级高二适用区域人教版区域课不时长(分钟)2课时知识点电势差教学目标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 .掌握电势差的表达式，知道电势差的正、负号与电势高低之间的对应关系.3 .会用UAB=a-B及URB=%进行有关计算.q教学重点1、理解掌握电势差的概念及意义I2、运用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。I教学难点运用电势差的概念求解静电力对电荷所做的功。教学过程一、导入利电场中的重要组成重要组成部分，也是难点部分。我们在第三讲学习过了电势和电势能以后，知道了电荷在电场中具有能量，也知道了电场力做功与路径无关等知识。这些知识都为本节课的内容打好了基础，那么电场力做功，本节课我们来学习电势能和电势。基础知识回顾(一)电场力做功的特点和电势能1 .电场力做功与路径无关电荷在电场中挪动时，静电力做功跟重力做功类似，只与电荷的起始地位和终止地位有关，与电荷经过的路径无关。2 .电场力做功与电荷电势能变化的关系电场力对电荷做正功时，电荷电势能减少；电场力对电荷做负功时,电荷电势能添加。电势能添加或减少的数值等于电场力做功的数值C3 .电场中某点的电势，等于单位正电荷由该点挪动到参考点(零电势点)"_叼。_£时电场力所做的功.电势用字母表示.a=二qq4 .表达式：单位：伏特(V),且有1V=1JC二知识讲解(一再点解读对电势差的理解(1)电势差：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压.电场中两点间的电势差与零电势点的选择无差(填“有关”或“无关”).公式：电场中力点的电势为血，6点的电势为b,则us=一B,½4=Hf可见f.(4)电势差是标量,若心为正值，则力点的电势比3点的电势也；若心为负值，则力点的电势比5点的电势低(5)电势差的单位和电势的单位相反，均为伏特,符号是上二、静电力做功与电势差的关系1 .公式WAB=里狐或iUAB=.2 .公式Ms=Q匹中/与的角标要对应，不要构成混乱，由于UAB=Uba,WAB=一.考点1对电势和电势差的理解电势差的客观性：电势差虽然可以由砺=峋表示，但电势差UabQ由电场本身决定，与在这两点间挪动电荷°的电荷量、静电力做的功%均无关.电势差的绝对性：电场中两点间的电势差与零电势点的拔取无关.2.电势和电势差的比较概念比较内电势电势差U区别定义电势能与电荷量比值力以=Q电场力做功与电荷量比值u=-Q决定要素由电场和在电场中的地位决定由电场和场内两点地位决定绝对性与零电势点的拔取有关与零电势点的拔取无关联系数值关系Uab=AB，当B=O时，UAB=A单位相反，均是伏特(V),常用单位还有kV、InV等标矢性都是标量，但均具有正负物理意义均是描述电场能的性质的物理量考点2电场力做功与电势差的关系1.公式婚=二或Q心=q纵中符号的处理方法：（1）带正、负号进行运算：把电荷,的电性和电势差的正负代入;功为正，阐明静电力做正功，电荷的电势能减小；功为负，阐明静电力做负功，电荷的电势能增大.只将绝对值代入公式运算：计算时，都取绝对值，算出的功也是绝对值，至于静电力做的是正功还是负功，可以根据电荷的正、负及电荷挪动的方向与电场线方向的关系进行判断.2.公式物=,如适用于任何电场，其中如为电场中48两点间的电势差，心仅是电场力做的功，不包括从/到8挪动电荷时，其他力所做的功.【题十】（多选）下方关于电势、电势差和电势能的关系，正确的是（）A.电荷在某点的电势能越大，该点的电势越高B.在电场中的两点之间挪动电荷，电场力做功越多，这两点的电势差越大C.由于零电势点的拔取是任意的，所以电场中两点间的电势差也是不确定的D.电场中力点电势比8点高1V,则电荷量为IOTC的正电荷从/移到5电势能减少了IOTJ【答案】BD【解析】根据电势能的公式或=4。可知：电场中电势越高的地方，正电荷在该点具有的电势能越大，负电荷在该点具有的电势能越小，故A错误；根据公式：=,在电场中的两点之间挪动电荷，Q电场力做功越多，这两点的电势差越大，故B正确；电势差与零电势点的拔取无关，零电势点的拔取是任意的，但是电场中两点间的电势差是确定的，故C错误；电场中力点电势比5点高1V,则电荷量为W2C的正电荷从A移到B电场力做功102J,电势能减少了102J,故D正确.【点睛】考查电势、电势差和电势能的关系【题干】有一个带电荷量7=-3×106C的点电荷，从某电场中的力点移到6点，电荷克服静电力做6X1()7j的功，从8点移到C点,静电力对电荷做9X10TJ的功，问：(1)47、BC,。间电势差各为多少？如以8点电势为零，则力、C两点的电势各为多少？电荷在4、。两点的电势能各为多少？【解析】（1）解法一：先求电势差的绝对值，再判断正、负.,rl6×104l-j=Q7-6V-200V,QoiU因负电荷从A移到8克服静电力做功，必是从高电势点移到低电势点，即>r,%=200V.,rlWbc9×104=IIQV16V=300V,Q|oiU因负电荷从方移到C静电力做正功,必是从低电势点移到高电势点,即b<c,=-300V.UCA=IkB+4产一Ubc+(UQ=300V200V=100V.解法二：直接取代数值求.电荷由力移向8克服静电力做功即静电力做负功,=-6×104J,V=200 V.rWab6X1OTU.A8=O/1n-q3×10%9XlOTbc¢-3×106V=-300V.Uca=+¼a=-c+(-)=300V-200V=100V.若血=0,由Uab=lfi,得次=砺=200V.由UBC=BC，得Oc=以一&=0(-300)V=300V.电荷在/点的电势能扁力=-3X10-6200J=-6×10,J.电荷在。点的电势能Epc=qc=-3×106×300J=-9×104J.【点睛】电场力做功，与路径无关，只与两点间的电势差有关【题干】在电场中48两点间的电势差幅=75V,B、。两点间的电势差族=-200V,则力、B、。三点的电势高低关系为（）A.0,70斤CB.A0°VBC.（0力BD.（0目A【答案】C【解析】根据即=75V可得，lb=75V,所以血=0+75V;根据UBC=-200V,可得B（200V,所以c=0&+200V；比较可知，ca【点睛】考查判断电势高低、课堂运用1、【题干】（多选）关于对应=寸和必产q如的理解,正确的是（）A.电场中46两点的电势差和两点间挪动电荷的电荷量,成反比B,在电场中力、鸟两点挪动不同的电荷，电场力的功心和电荷量q成反比C,痂与Q、%无关，与能否挪动电荷也没有关系D.皖与小如无关，与电荷挪动的路径无关【答案】BC2.如图所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10-9C的误点电荷从力经氏C到达点，则从/至电场力对电荷做的功为（）A. 4.8×10JB. -4.8×108JC. 8.0×108JD. -8.0×108J【答案】B【解析】Uad=-0=40(10)V=30V.所以Wad=qUAD=1.6×109×(-30)J=-4.8×108J.3.【题干】一个带正电的质点，电荷量q=2.OXIO-'C,在静电场中由。点挪动到8点.在这个过程中，除电场力外，其他外力做的功为6.OX1(5j,质点的动能添加了&0义10-5j,则仄力两点间的电势差爆为(B. -l×104 VD. -7×104 VA.1X10,VC.4XlO4V【答案】A【解析】设电场力做功为队由动能定理知：T+6.OX10TJ=8.o×105J,可求得”=2.0><10一5j,因而外。两点间的电势差为W=-=l×IO1V,故选A.Q】对于电场中力、8两点，以下说法中正确的是()A.电势差的定义式匹=一,阐明两点间的电势差心与电场力做功Q%成反比，与挪动电荷的电荷量g成反比B.A8两点间的电势差心与挪动电荷的电荷量,无关C.把负电荷从力点移到5点电场力做正功，则有应0D.电场中/、夕两点间的电势差幅等于把正电荷0从力点挪动到B点时静电力做的功【答案】B【解析】根据电势差的定义，电场中两点间的电势差等于将单位正电荷从一点移到另一点时静电力所做的功，仅由电场及两点的地位决定，与挪动的电荷量及做功的多少无关，故应选B.2 .【题干】一个点电荷，从静电场中的4点移到6点的过程中，电场力做功为零，贝J()A.A、夕两点的电场强度必然相等B.作用于该点电荷的电场力与其挪动方向总是垂直的C.A.夕两点的电势差为零D.点电荷必然沿直线从A点移到8点【答案】C【解析】由公式心=g砺可知，若厢=0,则必然是砺=0.选项C正确.3 .【题干】有一带电荷量,=-3X10TC的点电荷，从电场中的力点移到夕点时，克服静电力做功6X1OTj,从月点移到。点时静电力做功9X1()TJ。求：(1)4?、BC,。间电势差各为多少？若以5点为电势零点，则力、。两点的电势各为多少？点电荷在力、C两点的电势能各为多少？【答案】(1)200V-300V100V(2)200V300V-6XlO4J-9XlO4J【解析】(1)设/氏BaCA间电势差分别为如、4则心一6X1OTwT-3×10-gV=200 VWBC9XlOT几=%=3X10-V=300Uca=-Uac=(+)=100VUAB=a-勿=200V,UBe=b-0C=-300V若08=0,则a=2Q0V,Oc=300V/点电势能反月=0.q=2OOX(-3X106)j=-6×104J同理EM=0e=300X(3Xl()i)j=-9×io4JoKL三T)将一电荷量为一3X106C的负电荷从电场中的/点挪动到8点，克服电场力做了3X1OTJ的功，再将该电荷从8点挪动到。点，电场力做了L2X1()Tj的功，则4C间的电势差为多少？电荷从力点挪动到8点再从8点挪动到C点的过程中，电势能变化了多少？【答案】6V添加了L8X1()Tj【解析】48间的电势差为：Uah=Qv1-6V-10Vq3×10%1.2×105勿问的电势差为：e=9v1V=-4Vq3×10所以有：=+=(10-4)V=6V；电荷从/点挪动到8点再从月点挪动到C点的过程中，电势能的变化等于电场力做的功，即：=+Wlic=(-3×105+1.2×105)J=-1.8×105J电场力做负功，电荷的电势能增大，添加量为L8XlTj.2.【题干】如图所示，B、a三点都在以点电荷+0为圆心的某同心圆弧上，将一摸索电荷从1点分别移到反a各点时，电场力做功大小比较()A. >睨B. %>C./C=WADD.%=Wc【答案】CD【解析】点电荷的等势面为同心球面，故8、a三点位于同一等势面上，故UM=UAC=Uad,将同一摸索电荷从4点分别移到反aD各点，由功的计算公式W=Q可得电场力做功相反.3、【题干】某静电场的电场线分布如图所示，一负点电荷只在电场力作用下前后经过场中的秋N两点，过N点的虚线是电场中的一条等势线，贝h)A."点的电场强度小于N点的电场强度B.点的电势低于N点的电势C.负点电荷在点的电势能小于在N点的电势能D.负点电荷在点的动能小于在N点的动能【答案】C【解析】试题分析：电场线的疏密反映了电场的强弱.顺着电场线的方向电势降低.负电荷从低等势面运动到高等势面，电场力做正功，电势能减少.只需电场力做功时，电荷总能量不变，即电势能和运动的和不变.电势能小的地方动能大，动能大.从电场线分布可见点电场线密，电场强，A错误；顺着电场线的方向电势降低，由图可见罚点在高等势面，B错误；负电荷从低等势面运动到高等势面，电场力做正功，电势能减少，也就是说负电荷在高等势面的电势能小，点电势高，负电荷在点的电势能少，C正确；只需电场力做功时，电荷总能量不变，即电势能和运动的和不变.电势能小的地方动能大，也就是说在"点的动能大，D错误.课堂小结E势差的知识，要重点理解电势差的概念，掌握电场力做功和电势差的关系，会用电势差和电场力做功的公式进行相关计算。同时经过这节课的学习也为我们下一节课学习做了铺垫。总结升华1 .电势差电场中两点间电势的差值叫做电势差，选择不同的地位作为电势零点，电场中某点的电势会改变，但电场中两点间电势差不会改变，电场中两点电势差不具备绝对性，是绝对的。2 .电势差表达式A、B间电势差四=一%;B、A间电势差砌=一见,明显UAB=UBAQ3 .静电力做功与电势差的关系,Wr“ABAB或UAB=课后作业Ib错眄一个点电荷，从静电场中的4点移到6点的过程中，电场力做功为零，贝J()A.A、夕两点的电场强度必然相等B.作用于该点电荷的电场力与其挪动方向总是垂直的C.A.夕两点的电势差为零D.点电荷必然沿直线从A点移到8点【答案】C【解析】由公式心=g砺可知，若厢=0,则必然是砺=0.选项C正确.2.在点电荷0构成的电场中有一点A9当一个电荷量为一。的检验电荷从电场的无量远处被移到电场中的力点时,静电力做的功为弘则检验电荷在1点的电势能及电场中力点到无量远的电势差分别为WA.品=%Uao=-QWB.Epa=W,Uao=-QWC.扁=W,Uao=-QWD.品=一弘UAo=一Q【答案】A【解析】依题意，一,的检验电荷从电场的无量远处被移到电场中的1点时，静电力做的功为例则电荷的电势能减小队无量远处电荷的电势能为零，则电荷在0点的电势能为扁=一队1到无量远的电势差为UAO=-Um=-=二-QQ3.误点电荷电场中有48两点，将一电荷量=+3.2×10l9C的摸索电荷从电场中的1点移至夕点，电场力做功F=+6.4×1020J,则力、6两点间的电势差等于（）A.0.5VB.0.2VD. 2 VC.5V【答案】BB.力、方两点间的电势差U=W 6.4X10-2。Z=3.2X1()T9V=O. 2 V,故选1、【题干】如图所示，两个固定的等量异种电荷，在它们连线的垂直平分线上有a、b、c三点，则以下选项正确的是（）A. a点电势比b点高B. a、b两点场强方向不同C. a、b、c三点与无量远处电势相等D. 一带电粒子（不计重力）在a点无初速释放，则它将在a、b连线上运动【答案】C【解析】根据等量异种电荷的电场分布规律可知，a、b、C三点电势相等，均为0,与无量远处电势相等，选项A错误，C正确；a、b、c三点的场强方向均相反，均为程度向右，选项B错误；因a点场强方向程度向右，则一带电粒子（不计重力）在a点无初速释放，则它不会沿着a、b连线上运动，选项D错误；故选C.点睛：此题关键是要搞清等量异种电荷的电场分布情况；知道在两电荷连线的垂直平分线上各点的电势为零，场强与两电荷连线方向平行.2.【题干】某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是（）J×MA.a点的电势高于。点的电势B.。点的电场强度大于"点的电场强度C.若将一正摸索电荷由a点移到。点，电场力做负功D.若将一负摸索电荷由C点移到d点，电势能添加【答案】C【解析】沿电场线方向电势降低，故A错；电场线密集的地方场强大，故B错；若将一正摸索电荷由a点移到b点，是逆着电场线挪动，所以电场力做负功，C对；若将一负摸索电荷由C点移到d点，电场力做正功，所以电势能减少，D错.3.【题干】在静电场中，一个电子由a点移到8点时静电力做功为5eV(leV=1.6×10-19J),则以下说法中正确的是()A.电场强度的方向必然由8沿直线指向aB.a、6两点间电势差仍=5VC.电子的电势能减少5eVD.电子的电势能减少5J【答案】CW.5pV【解析】电场强度的方向与运动路径无关，A错；Uab=-=-=qe-5V,B错；静电力做5eV的正功，电势能减少5eV=8Xl()T9j,C对，D错.4.【题干】在电场中将一带电荷量7=-l×109C的负电荷从B点移至力点时，克服电场力做功2X107j,将该电荷从力点移至C点，则需克服电场力做功3X1(P6j,则%间的电势差大小为()A.5000VB.3000VC.2000VD.1000V【答案】A【解析】电荷由夕移到C,电场力做功为½=+=-2×106J-3×106J=-5Xl()7JW由=一得:QV=5 000 VWlic-5×106IJBL7-l×10-9所以回问的电势差大小为5000V.拔高1、【题干】电场中有力、8两点，一个点电荷在力点的电势能为L2X10Tj,在8点的电势能为0.80X10-8J.已知48两点在同一条电场线上，如图2所示，该点电荷的电荷量大小为LOXlOTa那图2A.该电荷为负电荷B该电荷为正电荷C.4、6两点的电势差%=4.0VD.把该点电荷从/移到8,电场力做功为心=0.40XKF'J【答案】AD【解析】4点的电势能大于5点的电势能，将该点电荷从4点移到5点电场力做正功，所以该电荷必然为负电荷,且心=品一品=L2XIOTJ-O.80×108J=0.40×108J,故A、D正确，B错误;rWab0.40×108UE、口UAB=v1-9V4.0V,故C项专日误.q1.0×102.【题干】如果在某电场中将5.OXlOTC的电荷由力点移到B点,电场力做功为6.OXI。一？j,那么()A.A、/两点间的电势差是L2X105VB.4、8两点间的电势差是3.OX1(H)VC.若在力、8两点间挪动2.5X1()7c的电荷，电场力将做3.0X107J的功D.若在力、8两点间挪动LOXIOTC的电荷，电场力将做3.0X10l7J的功【答案】AC【解析】48两点间的电势差%=与=?,黑V=1.2×1O5V.QOUX1U故A正确，B错误；在48两点间挪动2.5X10TC的电荷时，A.8间的电势差不变.则电场力做功为四/=q,出=2.5X10TXL2×105J=3.0×103J,故C正确,在力、8两点间挪动LoXIoTC的电荷时，电场力做功为%"=q,=1.0×107×1.2×105J=1.2×102J,故D错误.3.【题干】把带电荷量2X1OfC的误点电荷从无量远处移到电场中力点，要克服电场力做功8X1()TJ,若把该电荷从无量远处移到电场中夕点，需克服电场力做功2X1()TJ,取无量远处电势为零.求：(1)4点的电势;(2)A6两点的电势差；(3)若把2×105C的负电荷由力点移到B点、电场力做的功.【答案】(1)0.04V(2)0.03V(3)-6×107J【解析】无量远处与力点间的电势差%=f=9;*6V=QZ1U0.04V,而%=08,由题可知08=0,则a=0.04V.W9×108(2)无量远处与8点间的电势差/8='=9乂6V=-O.01V,QZAlU则ILb=08b,由题可知08=0,则fi=0.01V.则从8两点的电势差为：Uab=-06=0.04V-0.01V=O.03V.电场力做的功：W=q'=-2×105×0.03J=-6×107J.4.【题干】如图所示，三条曲线表示三条等势线，其电势次=0,a=b=10V,0=30V,将电荷量为q=L2X1()7c的电荷在该电场中挪动.把这个电荷从C移到静电力做功多少？把这个电荷从移到8再移到4电势能变化多少？【答案】(D36X1C)Tj(2)添加了4.8X1OTJ【解析】1)UeD=c-6D=30V=9=1.2×106×30J=3.6×105J.及="一次=(一3010)V=-40V=7=1.2×1O6×(-4O)J=4.8X1OTJ所以电势能添加了48X1()7J