20xx粵教版高中物理選修3-114電勢(shì)和電勢(shì)差(編輯修改稿)
2024-12-23 18:13 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于任何電場(chǎng)．靜電力做的功 W AB 與移動(dòng)電荷 q 的路徑無(wú)關(guān)．只與初、末位置的電勢(shì)差有關(guān)． 2 ． 描述電勢(shì)差的兩個(gè)公式 UAB＝WABq和 UAB＝ φA－ φB的區(qū)別 電場(chǎng)具有多種屬性，我們可以從不同角度描述電場(chǎng)的屬性，公式 UAB＝WABq是從靜電力做功的角度，而 UAB＝ φA－ φB是從電勢(shì)出發(fā)來(lái)定義電勢(shì)差． UAB＝WABq中， WAB為 q 從初位置 A 移動(dòng)到末位置 B 靜電力做的功， WAB可為正值，也可為負(fù)值； q 為電荷所帶電荷量，正電荷取正值，負(fù)電荷取負(fù)值． 由 U AB ＝W ABq可以看出， U AB 在數(shù)值上等于單位正電荷由 A 移到 B 點(diǎn)時(shí)靜電力所做的功 W AB ，若靜電力對(duì)單位正電荷做正功，U AB 為正值；若靜電力對(duì)單位正電荷做負(fù)功，則 U AB 為負(fù)值 . 【典例 1 】 如圖 1 － 4 － 2 所示，空間有一水平勻強(qiáng)電場(chǎng)，在豎直平面內(nèi)有初速度為 v 0 的帶電微粒，沿圖中虛線由 A 運(yùn)動(dòng)至 B ，其能量變化情況是 ( ) ． 圖 1 － 4 － 2 A ．動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能減少 B ．動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能增加 C ．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能減少 D ．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加，電勢(shì)能減少 解析 微粒沿直線運(yùn)動(dòng)，受到的電場(chǎng)力水平向左，合力與 v0反向，由 A→B電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，重力做負(fù)功，重力勢(shì)能增加，合外力與 v0反向，對(duì)粒子做負(fù)功，動(dòng)能減少，故選 B. 答案 B 借題發(fā)揮 功是能量轉(zhuǎn)化的量度，但要理解并區(qū)別電場(chǎng)力的功與電勢(shì)能變化的關(guān)系、合外力的功與動(dòng)能變化的關(guān)系 (動(dòng)能定理 )，即搞清功與能的變化的對(duì)應(yīng)關(guān)系． 【變式 1 】 如果把 q ＝ 1 .0 10－ 8 C 的電荷從無(wú)窮遠(yuǎn)處移到電場(chǎng)中的 A 點(diǎn)，需要克服電場(chǎng)力做功 W ＝ 10－ 4 J ，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 在未移入電場(chǎng)前 A 點(diǎn)的電勢(shì)是多少？ 解析 ( 1) 電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加，無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零，電荷在無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能也為零，電勢(shì)能的變化量等于 電場(chǎng)力做的功，即 W ∞ A ＝ E p ∞ － E p A ＝ 0 － E p A . 所以 E p A ＝－ W ∞ A ＝ W ＝ 10－ 4 J ， φ A ＝E p Aq＝ 10－ 4 10－ 8 V ＝ 104 V . ( 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(wú)關(guān)，所以 q 在移入電場(chǎng)前， A 點(diǎn)的電勢(shì)仍為 1 .2 10 4 V . 答案 ( 1) 10 － 4 J 10 4 V ( 2) 10 4 V 【典例 2 】 有一帶電荷量 q ＝－ 3 10－ 6 C 的點(diǎn)電荷，從電場(chǎng)中的 A 點(diǎn)移到 B 點(diǎn)時(shí)，克服電場(chǎng)力做功 6 10－ 4 J ．從 B 點(diǎn)移到 C 點(diǎn)電場(chǎng)力做功 9 10－ 4 J. ( 1) AB 、 BC 、 C A 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？ 解析 ( 1) 法一 先求電勢(shì)差的絕對(duì)值，再判斷正、負(fù) | UAB|＝| WAB|| q |＝6 10－ 43 10－ 6 V ＝ 200 V . 因負(fù)電荷從 A 移到 B 克服電場(chǎng)力做功，必是從高電勢(shì)點(diǎn)移向低電勢(shì)點(diǎn)，即 φA φB， UAB＝ 200 V .
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