資源簡介

10.2 電勢差
【學習目標】
知道電勢差概念，知道電勢差的正負表示兩點間電勢的高低關系。
推導靜電力做功跟電勢差的關系式，會用公式WAB =qUAB計算靜電力所做的功。
理解等勢面的概念。會畫常見電場的等勢面。通過論證等勢面一定垂直于電場線，體會反證法在推理 過程中的應用。
【開啟新探索】
我們選取不同的0勢能面，某一物體對應的高度、重力勢能相同嗎？物體在兩個位置間移動時的高度差、重力勢能的變化量相同嗎？
我們在電場中選取不同的位置作為0電勢點，電荷所對應的電勢、電勢能相同嗎？
【質疑提升1】
1. 什么是電勢差？為什么引入電勢差這個概念？
2. 設電場中A點的電勢為φA，B點的電勢為φB，則它們之間的電勢差UAB為多少？UBA呢？
如圖所示，A、B是電場線上的兩點，A點的電勢φA＝15V，B點的電勢φB＝6V，則A、B兩點間的電勢差UAB為多少，B、A兩點間的電勢差UBA為多少？
3. 通過（3）的計算，我們可以發現電勢差可以是正值也可以是負值，那么電勢差的正負有什么物理意義？
4. 試推導電荷q從電場中A點移到B點，靜電力做功WAB與電勢差UAB的關系。
5. 結合你的理解說明，UAB由什么決定？跟WAB、q有關嗎？
【學以致用1】
在勻強電場中把電荷量為 2.0×10-9 C 的點電荷從 A 點移動到 B 點，靜電力做的功為 1.6 × 10-7 J。再 把這個電荷從 B 點移動到 C 點，靜電力做的功為－4.0×10-7 J。
（1） A、B 間 ，B、C 間 ，A、C 間的電勢差各是多大？
（2） A、B、C 三點中，哪點電勢最高？哪點電勢最低？在一條電場線上定性地標出三點相對位置。
（3）把電荷量為－1.5×10-9 C 的點電荷從 A 點移動到 C 點，靜電力做的功是多少？
【質疑提升2】等勢面
什么是等勢面？
答：在電場中 相同的 構成的 叫做等勢面。類似于地圖中的等高線。等勢面也可以形象描繪電場。
如圖所示，為一勻強電場的電場線，M、N、P、Q是電場中的四個位置，AB是過M、Q兩點并與電場線垂直的直線，則：
M、N是勻強電場中同一條電場線上的兩點，兩點電勢高低關系？
M、Q是勻強電場中與電場線垂直的直線上兩點，不在同一條電場線上，兩點電勢高低關系？（從M沿直線到Q，或任意路徑從M到Q。）
（3） M、P是勻強電場中不在同一條電場線上的兩點，則M、P兩點哪點電勢高？
通過上例，以及閱讀課本P33、觀察點電荷的等勢面，說明：等勢面具備怎樣的特點？
【學以致用2】
1. 某電場的等勢面如圖所示，試畫出電場線的大致分布。若是電子沿任一路徑從A點移動到B點，靜電力做功是多少？將電子從A點移動到C點，跟從B點移動到C點，靜電力做功是否相等，說明原因。
2．如圖所示，請結合圖回答以下問題。
（1）A、B哪點的電勢比較高？負電荷在哪點的電勢能比較大？
（2）負電荷由B點移動到A點時，靜電力做正功還是負功？
（3）A、B兩點的電勢差UAB是正的還是負的？ UBA呢？
3．如圖所示，在與紙面平行的勻強電場中有A、B、C三個點，其電勢分別為6 V、 2 V和2 V。試畫出經過A點的一條電場線。
【素養提升專練】
1．關于電勢差和電場力做功的說法中，正確的是（ ）
A．電勢差是矢量，電場力做的功是標量
B．在兩點間移動電荷，電場力不做功，則兩點間的電勢差為零
C．在兩點間被移動電荷的電荷量越少，則兩點間的電勢差越大
D．在兩點間移動電荷時，電場力做正功，則兩點間的電勢差大于零
2．如圖所示的電場中有A、B兩點，下列判斷正確的是（ ）
A．電勢 φA>φB，場強EA>EB
B．電勢 φA>φB，場強 EA＝EB
C．將電荷量為q的正電荷從A點移到B點，電場力做正功，電勢能減少
D．將電荷量為q的負電荷分別放在A、B兩點，電荷具有電勢能 EpA>EpB
3．關于對UAB =WAB/q 和WAB = qUAB的理解，正確的是（ ）
A．電場中A、B兩點的電勢差和兩點間移動電荷的電量q成反比
B．在電場中A、B兩點移動不同的電荷，電場力的功WAB與電量q無關
C．UAB與q、WAB無關，與是否移動電荷都沒有關系
D．WAB與q、UAB無關，與電荷移動的路徑無關
4． 如圖，電場中a，b兩點的電場強度大小分別為已知Ea和Eb，電勢分別為φa和φb，則（ ）
A.Ea >Eb，φa>φb B.Ea >Eb，φa<φb
C.Ea φb D.Ea 5．如圖所示為某示波管內的聚焦電場，實線和虛線分別表示電 場線和等勢線。兩電子分別從a、b兩點運動到c點，設電場力對兩電子做的功分別為Wa和Wb，a、b兩點的電場強度大小分別為Ea和Eb，則（ ）
A．Wa =Wb，Ea >Eb
B．Wa≠Wb，Ea >Eb
C．Wa=Wb，Ea D．Wa≠Wb，Ea 6．將一電荷量為+Q的小球放在原來不帶電的金屬球附近，最終所形成的電場線分布圖。a、b為電場中的兩點， c為金屬球表面上一點（未標出），金屬球的表面及內部電勢均相同（等勢體），則（ ）
A. a點的電場強度比b點的小
B. a點的電勢比c點的高，c點的電勢比b點的高
C. 檢驗電荷-q 在a點的電勢能比在b點的大
D. 將檢驗電荷-q 從a點移到b點的過程中，電場力做正功
7．如圖所示，a、b為電場中同一電場線上的兩點，兩點的電勢分別為φa＝8 V，φb＝6 V．將一個帶電量為1.6×10－19 C的質子放在電場中的a點．
(1） 該質子在a點具有的電勢能為_1.28×10-18_______J；
(2） 該質子從a點運動到b點，電場力做功為__3.2×10-19___J。
8. 如圖所示，A、B是電場中的兩點，試結合圖像判定：
（1） B 點的電勢比較高，UAB < 0；
（2）負電荷在 A 點的電勢能比較大；
（3）負電荷由B移到A時，靜電力做 負 功。
9. 在電場中已知A、B兩點間的電勢差UAB＝20V，q=-2×10-9C的電荷由A點移動到B點，靜電力做了多少功？電勢能是增加還是減小，增加或減小多少？
增 _4×10-8J__
在電場中，A、B兩點的電勢差UAB＝－10V，將一電量為Q＝1.5×10－9C的電荷由A點移到B點，靜電力做功為多少？電荷的電勢能是增加還是減小，增加或減小多少？
增 _1.5×10-8J__
11．電量為-3.0×10-6C的粒子先后經過電場中A、B兩點，電場力做功6.0×10－4J，已知B點電勢為50V， 則
（l）A.B間兩點間的電勢差UAB？
（2）A點的電勢？
（3）帶電量為3.0×10－６C的負電荷放在A點的電勢能是多少？
-200V -150V 4.5×10-4J
12. 一電場中有 A、B 兩點，電荷量 q1 為2×10-9 C 的試探電荷放在電場中的 A 點，具有－4×10-8 J 的電勢能； q2為－3×10-9 C 的試探電荷放在電場中的 B 點，具有 9×10-8 J 的電勢能。現把 q3 為－5×10-9 C 的試探電荷由 A點移到 B 點，靜電力做正功還是負功？數值是多少？
-5×10-8J
13．在研究微觀粒子時常用電子伏（eV）作為能量的單位。1 eV等于一個電子經過1 V電壓加速后所增加的動能，那么，1 eV等于多少焦耳？
1.6×10--19J10.2 電勢差
【學習目標】
知道電勢差概念，知道電勢差的正負表示兩點間電勢的高低關系。
推導靜電力做功跟電勢差的關系式，會用公式WAB =qUAB計算靜電力所做的功。
理解等勢面的概念。會畫常見電場的等勢面。通過論證等勢面一定垂直于電場線，體會反證法在推理 過程中的應用。
【開啟新探索】
我們選取不同的0勢能面，某一物體對應的高度、重力勢能相同嗎？物體在兩個位置間移動時的高度差、重力勢能的變化量相同嗎？
我們在電場中選取不同的位置作為0電勢點，電荷所對應的電勢、電勢能相同嗎？
【質疑提升1】
1. 什么是電勢差？為什么引入電勢差這個概念？
2. 設電場中A點的電勢為φA，B點的電勢為φB，則它們之間的電勢差UAB為多少？UBA呢？
如圖所示，A、B是電場線上的兩點，A點的電勢φA＝15V，B點的電勢φB＝6V，則A、B兩點間的電勢差UAB為多少，B、A兩點間的電勢差UBA為多少？
3. 通過（3）的計算，我們可以發現電勢差可以是正值也可以是負值，那么電勢差的正負有什么物理意義？
4. 試推導電荷q從電場中A點移到B點，靜電力做功WAB與電勢差UAB的關系。
5. 結合你的理解說明，UAB由什么決定？跟WAB、q有關嗎？
【學以致用1】
在勻強電場中把電荷量為 2.0×10-9 C 的點電荷從 A 點移動到 B 點，靜電力做的功為 1.6 × 10-7 J。再 把這個電荷從 B 點移動到 C 點，靜電力做的功為－4.0×10-7 J。
（1） A、B 間 ，B、C 間 ，A、C 間的電勢差各是多大？
（2） A、B、C 三點中，哪點電勢最高？哪點電勢最低？在一條電場線上定性地標出三點相對位置。
（3）把電荷量為－1.5×10-9 C 的點電荷從 A 點移動到 C 點，靜電力做的功是多少？
【質疑提升2】等勢面
什么是等勢面？
答：在電場中 相同的 構成的 叫做等勢面。類似于地圖中的等高線。等勢面也可以形象描繪電場。
如圖所示，為一勻強電場的電場線，M、N、P、Q是電場中的四個位置，AB是過M、Q兩點并與電場線垂直的直線，則：
M、N是勻強電場中同一條電場線上的兩點，兩點電勢高低關系？
M、Q是勻強電場中與電場線垂直的直線上兩點，不在同一條電場線上，兩點電勢高低關系？（從M沿直線到Q，或任意路徑從M到Q。）
（3） M、P是勻強電場中不在同一條電場線上的兩點，則M、P兩點哪點電勢高？
通過上例，以及閱讀課本P33、觀察點電荷的等勢面，說明：等勢面具備怎樣的特點？
【學以致用2】
1. 某電場的等勢面如圖所示，試畫出電場線的大致分布。若是電子沿任一路徑從A點移動到B點，靜電力做功是多少？將電子從A點移動到C點，跟從B點移動到C點，靜電力做功是否相等，說明原因。
2．如圖所示，請結合圖回答以下問題。
（1）A、B哪點的電勢比較高？負電荷在哪點的電勢能比較大？
（2）負電荷由B點移動到A點時，靜電力做正功還是負功？
（3）A、B兩點的電勢差UAB是正的還是負的？ UBA呢？
3．如圖所示，在與紙面平行的勻強電場中有A、B、C三個點，其電勢分別為6 V、 2 V和2 V。試畫出經過A點的一條電場線。
【素養提升專練】
1．關于電勢差和電場力做功的說法中，正確的是（ ）
A．電勢差是矢量，電場力做的功是標量
B．在兩點間移動電荷，電場力不做功，則兩點間的電勢差為零
C．在兩點間被移動電荷的電荷量越少，則兩點間的電勢差越大
D．在兩點間移動電荷時，電場力做正功，則兩點間的電勢差大于零
2．如圖所示的電場中有A、B兩點，下列判斷正確的是（ ）
A．電勢 φA>φB，場強EA>EB
B．電勢 φA>φB，場強 EA＝EB
C．將電荷量為q的正電荷從A點移到B點，電場力做正功，電勢能減少
D．將電荷量為q的負電荷分別放在A、B兩點，電荷具有電勢能 EpA>EpB
3．關于對UAB =WAB/q 和WAB = qUAB的理解，正確的是（ ）
A．電場中A、B兩點的電勢差和兩點間移動電荷的電量q成反比
B．在電場中A、B兩點移動不同的電荷，電場力的功WAB與電量q無關
C．UAB與q、WAB無關，與是否移動電荷都沒有關系
D．WAB與q、UAB無關，與電荷移動的路徑無關
4． 如圖，電場中a，b兩點的電場強度大小分別為已知Ea和Eb，電勢分別為φa和φb，則（ ）
A.Ea >Eb，φa>φb B.Ea >Eb，φa<φb
C.Ea φb D.Ea 5．如圖所示為某示波管內的聚焦電場，實線和虛線分別表示電 場線和等勢線。兩電子分別從a、b兩點運動到c點，設電場力對兩電子做的功分別為Wa和Wb，a、b兩點的電場強度大小分別為Ea和Eb，則（ ）
A．Wa =Wb，Ea >Eb
B．Wa≠Wb，Ea >Eb
C．Wa=Wb，Ea D．Wa≠Wb，Ea 6．將一電荷量為+Q的小球放在原來不帶電的金屬球附近，最終所形成的電場線分布圖。a、b為電場中的兩點， c為金屬球表面上一點（未標出），金屬球的表面及內部電勢均相同（等勢體），則（ ）
A. a點的電場強度比b點的小
B. a點的電勢比c點的高，c點的電勢比b點的高
C. 檢驗電荷-q 在a點的電勢能比在b點的大
D. 將檢驗電荷-q 從a點移到b點的過程中，電場力做正功
7．如圖所示，a、b為電場中同一電場線上的兩點，兩點的電勢分別為φa＝8 V，φb＝6 V．將一個帶電量為1.6×10－19 C的質子放在電場中的a點．
(1） 該質子在a點具有的電勢能為________J；
(2） 該質子從a點運動到b點，電場力做功為________J。
8. 如圖所示，A、B是電場中的兩點，試結合圖像判定：
（1） 點的電勢比較高，UAB 0；
（2）負電荷在 點的電勢能比較大；
（3）負電荷由B移到A時，靜電力做 功。
9. 在電場中已知A、B兩點間的電勢差UAB＝20V，q=-2×10-9C的電荷由A點移動到B點，靜電力做了多少功？電勢能是增加還是減小，增加或減小多少？
在電場中，A、B兩點的電勢差UAB＝－10V，將一電量為Q＝1.5×10－9C的電荷由A點移到B點，靜電力做功為多少？電荷的電勢能是增加還是減小，增加或減小多少？
11．電量為-3.0×10-6C的粒子先后經過電場中A、B兩點，電場力做功6.0×10－4J，已知B點電勢為50V， 則
（l）A.B間兩點間的電勢差UAB？
（2）A點的電勢？
（3）帶電量為3.0×10－６C的負電荷放在A點的電勢能是多少？
12. 一電場中有 A、B 兩點，電荷量 q1 為2×10-9 C 的試探電荷放在電場中的 A 點，具有－4×10-8 J 的電勢能； q2為－3×10-9 C 的試探電荷放在電場中的 B 點，具有 9×10-8 J 的電勢能。現把 q3 為－5×10-9 C 的試探電荷由 A點移到 B 點，靜電力做正功還是負功？數值是多少？
13．在研究微觀粒子時常用電子伏（eV）作為能量的單位。1 eV等于一個電子經過1 V電壓加速后所增加的動能，那么，1 eV等于多少焦耳？

展開更多......

收起↑