20xx秋高中物理第一章靜電場(chǎng)4電勢(shì)能電勢(shì)與電勢(shì)差導(dǎo)學(xué)案教科版選修(文件)
【正文】 到B點(diǎn)的過程中克服靜電力做功610－8J，故電荷電勢(shì)能應(yīng)該是增加了610－8J，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤.二、電勢(shì)、電勢(shì)差的理解與計(jì)算電勢(shì)和電勢(shì)差的比較比較內(nèi)容概念電勢(shì)φ電勢(shì)差U區(qū)別定義電勢(shì)能與電荷量比值φ＝電場(chǎng)力做功與電荷量比值U＝?jīng)Q定因素由電場(chǎng)和在電場(chǎng)中的位置決定由電場(chǎng)和場(chǎng)內(nèi)兩點(diǎn)位置決定相對(duì)性與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)與零電勢(shì)點(diǎn)的選取無關(guān)聯(lián)系數(shù)值關(guān)系UAB＝φA－φB，當(dāng)φB＝0時(shí)，UAB＝φA單位相同，均是伏特(V)，常用單位還有kV、mV等標(biāo)矢性都是標(biāo)量，但均具有正負(fù)物理意義均是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量例2 如果把電荷量為q＝10－8C的電荷從無限遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的A點(diǎn)，需要克服靜電力做功W＝10－4J，那么：(1)q在A點(diǎn)的電勢(shì)能和A點(diǎn)的電勢(shì)各是多少？(2)q未移入電場(chǎng)前，A點(diǎn)的電勢(shì)是多少？答案 (1)10－4J 104V(2)104V解析 (1)靜電力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，電荷在無限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能也為零，即φ∞＝0，Ep∞＝0.由W∞A＝Ep∞－EpA得EpA＝Ep∞－W∞A＝0－(－10－4J)＝10－4J再由φA＝得φA＝104V(2)A點(diǎn)的電勢(shì)是由電場(chǎng)本身決定的，跟A點(diǎn)是否有電荷存在無關(guān)，所以q未移入電場(chǎng)前，104V.例3 有一個(gè)帶電荷量q＝－310－6C的點(diǎn)電荷，從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電荷克服靜電力做610－4J的功，從B點(diǎn)移到C點(diǎn)，靜電力對(duì)電荷做910－4J的功，問：(1)AB、BC、CA間電勢(shì)差各為多少？(2)如以B點(diǎn)電勢(shì)為零，則A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少？電荷在A、C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少？答案 見解析解析 (1)解法一：先求電勢(shì)差的絕對(duì)值，再判斷正、負(fù).|UAB|＝＝V＝200V，因負(fù)電荷從A移到B克服靜電力做功，必是從高電勢(shì)點(diǎn)移到低電勢(shì)點(diǎn)，即φA＞φB，UAB＝200V.|UBC|＝＝V＝300V，因負(fù)電荷從B移到C靜電力做正功，必是從低電勢(shì)點(diǎn)移到高電勢(shì)點(diǎn)，即φB＜φC，UBC＝－300V.UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300V－200V＝100V.解法二：直接代取數(shù)值求.電荷由A移向B克服靜電力做功即靜電力做負(fù)功，WAB＝－610－4J，UAB＝＝V＝200V.UBC＝＝V＝－300V.UCA＝UCB＋UBA＝－UBC＋(－UAB)＝300V－200V＝100V.(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB，得φA＝UAB＝200V.由UBC＝φB－φC，得φC＝φB－UBC＝0－(－300) V＝300V.電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能EpA＝qφA＝－310－6200J＝－610－4J.電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能EpC＝qφC＝－310－6300J＝－910－4J.＝qUAB適用于任何電場(chǎng)，其中UAB為電場(chǎng)中A、B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差，WAB僅是電場(chǎng)力做的功，不包括從A到B移動(dòng)電荷時(shí)，其他力所做的功.：(1)帶正、負(fù)號(hào)進(jìn)行運(yùn)算：把電荷q的電性和電勢(shì)差U的正負(fù)代入；功為正，說明靜電力做正功，電荷的電勢(shì)能減?。还樨?fù)，說明靜電力做負(fù)功，電荷的電勢(shì)能增大.(2)只將絕對(duì)值代入公式運(yùn)算：計(jì)算時(shí)，q、U都取絕對(duì)值，算出的功也是絕對(duì)值，至于靜電力做的是正功還是負(fù)功，可以根據(jù)電荷的正、負(fù)及電荷移動(dòng)的方向與電場(chǎng)線方向的關(guān)系進(jìn)行判斷.(3)公式WAB＝qUAB中W與U的角標(biāo)要對(duì)應(yīng)，不要造成混亂，因?yàn)閁AB＝－UBA，WAB＝－WBA.三、等勢(shì)面的特點(diǎn)及應(yīng)用，靜電力不做功，電荷的電勢(shì)能不變.，因?yàn)殡妶?chǎng)線總和等勢(shì)面垂直，已知等勢(shì)面的形狀分布，可以繪制電場(chǎng)線，從而確定電場(chǎng)大體分布.，可以定性地確定場(chǎng)強(qiáng)的大小，等勢(shì)面較密處，場(chǎng)強(qiáng)較大.例4 關(guān)于靜電場(chǎng)的等勢(shì)面，下列說法正確的是( )，電場(chǎng)力做正功答案 B解析 若兩個(gè)不同的等勢(shì)面相交，則在交點(diǎn)處存在兩個(gè)不同電勢(shì)數(shù)值，與事實(shí)不符，A錯(cuò)；電場(chǎng)線一定與等勢(shì)面垂直，B對(duì)；同一等勢(shì)面上的電勢(shì)相同，但電場(chǎng)強(qiáng)度不一定相同，C錯(cuò)；將一負(fù)電荷從電勢(shì)較高的等勢(shì)面移至電勢(shì)較低的等勢(shì)面，電場(chǎng)力做負(fù)功，故D錯(cuò).
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