电势 电势差.pdf

http:/ 1 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 静电场静电场 必修必修 3 3-1 1 同步提高班同步提高班 同步提高名师课程同步提高名师课程 第一讲第一讲库仑定律库仑定律 电场强度电场强度 第二讲第二讲电势电势 电势差电势差 第三讲第三讲 电容电容 电容器电容器 带电粒子在匀强磁场中的运动带电粒子在匀强磁场中的运动 http:/ 2 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 目目 录录 一、课标要求.3 二、学习目标.3 知识目标.3 能力目标.4 三、内容安排.4 四、学习内容.4 学习建议.4 知识导图.5 第一讲：电势 电势差.7 基本内容.7 释疑解惑.9 典型题析.11 巩固与拓展练习.12 动画探究.19 主讲名师主讲名师 周誉蔼周誉蔼 北京市第十五中学，北京教育学院兼职教授，考试杂志编委，著名高考研究专家。田威田威 原北京市八一中学教务处主任。http:/ 3 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 一、课标要求一、课标要求 1了解静电场及其在生活和生产中的应用。用原子结构和电荷守恒的知识分析静电现象。2 知道点电荷，体会科学研究中的理想模型方法。知道两个点电荷间相互作用的规律。通过静电力与万有引力的对比，体会自然规律的多样性和统一性。3了解静电场，初步了解场是物质存在的形式之一。理解电场强度。会用电场线描述电场。4知道电势能、电势、理解电势差。了解电势差与电场强度的关系。5观察常见电容器的构造，了解电容器的电容。举例就明电容器在技术中的应用。二、学习目标二、学习目标 知识目标知识目标 1库仑定律电场中力的性质 掌握电荷及电荷守恒定律、库仑定律、电场强度、电场线、匀强电场等基本概念和基本规律，会应用它们解决电场中力的问题，如电场强度大小的判断、电场强度的有关计算、库仑力的计算等 2电场中能的性质 掌握电势能、电势差、电势、等势面、电场力做功等基本概念，会应用它们解决电场中能的问题，如电势高低的判断、电势差的计算、做功的多少、电势能高低的判断等 3电场中的导体电容电容器 掌握静电感应现象的特点、静电平衡状态的特征，了解电容器的基本结构和电容的含义，掌握平行板电容器的电容和平行板的正对面积、板间距离、电介质之间的关系 4带电粒子在匀强电场中的运动 学会应用电场中的有关知识解决带电粒子在电场中的平衡问题、带电粒子在电场中的加速问题、带电粒子在电场中的偏转问题 http:/ 4 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 能力目标能力目标 1要求在理解电场、电场强度、电势、电势差、电容等基本概念的基础上，培养学生的科学素养，即便是能力考察十分突出的试题，也绝离不开基本知识和基本概念 2重视物理学的科学研究方法本专题的物理科学方法主要有理想化模型，如点电荷等；比值法，如电场强度的定义、电势的定义、电容的定义等；类比法等 3理论联系实际，培养学生解决实际问题的能力如电场中导体的性质和特点、带电粒子在电场中的加速和偏转以及电容器的一些知识在实际生产、生活中都有广泛应用 三、内容安排三、内容安排 第一讲：库仑定律 电场强度 第二讲：电势 电势差 第三讲：电容 电容器 带电粒子在匀强磁场中的运动 四、学习内容四、学习内容 学习建议学习建议 静电场主要是研究静电场的基本性质及带电粒子在静电场中的运动问题。电场强度和电势是分别描述电场力的性质和能的性质的两个物理量，正确理解电场强度和电势的物理意义，是掌握好静电场知识的关键。电势、电场力的功、电势能的变化等是电场能的性质讨论的延伸，带电粒子在电场中的运动问题则是电场上述两个性质的综合应用。学习中重视对基本概念、定义的理解；注重知识的实际应用，如带电粒子在电场中的加速、偏转以及电容器的有关知识在生产、生活中的应用等。学习时要根据下面建议进行学习：带着问题听课。选择适合自己的内容听。主要听教师对问题的分析，特别是如何理解概念，如何读题、寻找解题的切入点等等。http:/ 5 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 采用听练结合办法，对一些知识类或基础类的问题先进行阅读和简单演练。在学习过程中要做到主动动手、动脑。对于一些高考题或难度较大的题，可先进行练习，并注重学习方法的领悟，然后再听主讲教师的相关讲解，认真体会、领悟自己的学习与教师讲解的异同，从对比中体会物理知识和学习方法，在学生中培养物理思维能力。知识导图知识导图 http:/ 6 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 http:/ 7 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 第第二二讲：讲：电势电势 电势差电势差 基本内容基本内容 1电势能电势能 （1）定义：电荷在电场中所具有的势能 （2）电场力做功与电势能的关系：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电荷克服电场力做功，电荷韵电势能增加电势能变化的数值等于电场力对电荷做功的数值这通常是判断电荷电势能如何变化的依据 （3）特点：电势能是电荷与所在电场共有的，且具有相对性，通常取无穷远处或大地http:/ 8 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 为电势能的零点 2电势、电势差电势、电势差 （1）电势是描述电场的能的性质的物理量：在电场中某位置放一个试探电荷 q，若它具有的电势能为，则比值/q 叫做该位置的电势定义式：U=/q 注意：电势也具有相对性，通常取无穷远处或大地的电势为零电势这样可以得出正点电荷形成的电场中各点的电势均为正值，负点电荷形成的电场中各点的电势均为负值 电势是一个标量，它的数值与正负也有关，负电势一定比正电势小 电势和电势能是两个不同的概念：电势高，正电荷在该点时电势能一定大；如果是负电荷，在该点时电势能一定小 电势和场强分别是表示电场中能的性质和力的性质的物理量；二者之间没有必然的联系，如电势为零，场强不一定为零；电势高，场强不一定大 （2）电场中两点的电势之差叫电势差，按照课本的要求，电势差取绝对值，电势的高低可以用电场力做功来判定 （3）电势相等的各点组成的面叫等势面要掌握点电荷、等量异种电荷的电场及匀强电场中等势面的形状（4）等势面的特点：等势面上各点电势相等，在等势面各点移动电荷，电场力不做功 等势面一定跟电场线垂直，而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 规定：画等势面时，相邻两等势面间的电势差相等，这样，在等势面密处场强大，等势面疏处场强小 （5）电场线与电势、等势面的关系：沿电场线方向电势降低得最快，电场线与等势面相互垂直，沿等势面移动电荷电场力对电荷不做功 （6）电场力对电荷做功的计算公式：W=qU，此公式适用于任何电场，电场力对电荷做功与路径无关，由起始位置和终了位置的电势差决定，使用此公式时可以带运算符号，也可以用绝对值，但要注意判断电场力做功的正负 （7）在匀强电场中电势差与场强的关系是 U=Ed，或者 E=U/d，公式中的 d 是沿场强方向的距离 以下视频课程是名师针对本节内容中难点和易错点的精心讲解。同学们可结合本讲基本http:/ 9 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 内容认识体会。释疑解惑释疑解惑 1引入电势差概念的重要意义引入电势差概念的重要意义 主讲：周誉蔼 视频总时间：5 分 21 秒 2.电势差与电势的区别电势差与电势的区别 主讲：周誉蔼 视频总时间：3 分 48 秒 3.电势与电场强度的关系研电势与电场强度的关系研究究 主讲：周誉蔼 视频总时间：5 分 43 秒 http:/ 10 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 4.电场中某点电势的概念是怎电场中某点电势的概念是怎样产生的样产生的 主讲：田 威 视频总时间：14 分 0 秒 5.我们能够引出电势能概念我们能够引出电势能概念的依据是什么的依据是什么 主讲：田 威 视频总时间：12 分 0 秒 6.等势面比电场线使用频繁的等势面比电场线使用频繁的原因原因 主讲：周誉蔼 视频总时间：1 分 59 秒 http:/ 11 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 7.导体屏蔽电场的原理导体屏蔽电场的原理 主讲：周誉蔼 视频总时间：9 分 51 秒 典型题析典型题析 1.在转动系统中电荷电势能在转动系统中电荷电势能的变化与电场力做功的变化与电场力做功 主讲：周誉蔼 视频总时间：2 分 58 秒 2.根据检验电荷在场中运动时根据检验电荷在场中运动时能量变化所能得出的结论能量变化所能得出的结论 主讲：周誉蔼 视频总时间：4 分 36 秒 http:/ 12 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 3.静电感应和静电平衡实例静电感应和静电平衡实例 主讲：周誉蔼 视频总时间：6 分 39 秒 4.计算感应电荷在导体内部计算感应电荷在导体内部形成的场强形成的场强 主讲：周誉蔼 视频总时间：4 分 6 秒 巩固与拓展练习巩固与拓展练习 A 组组 1下列静电学公式中F、q、E、U、r和d分别表示静电力、电荷量、场强、电势差以及距离 F=kq1q2/r2；E=kq/r2；E=F/q；U=Ed，以下叙述正确的是（）A它们都只对点电荷或点电荷的场才成立 B只对电荷或点电荷的场成立，只对匀强电场才成立 C只对点电荷成立，对任何电场都成立，只对匀强电场才成立 D只对点电荷成立，对任何电荷或静电场都成立 2下列说法中正确的是（）A电势差的定义式U=W/q说明两点间的电势差U与电场力做功W成正比，与电荷电荷量q成反比 http:/ 13 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 B两点间的电势差等于将正电荷从一点移到另一点电场力所做的功 C将1C正电荷从一点移到另一点，电场力做1J功，这两点间的电势差为1V D电荷只在电场力作用下，从静止开始，从一点移到另一点，电场力做的功等于电荷减少的电势能 3一个带正电的质点，电荷量q=2.0 10-9C，在静电场中由a点移动到b点在这个过程中，除电场力外，其他力做的功为6.0 10-5J质点的动能增加了8.0 10-5J，则a、b两点间的电势差Uab为（）A1 104V B-1 104V C4 104V D-7 104V 4在电场中，已知A点的电势高于B点的电势，那么（）A把负电荷从A点移到B点，电场力做负功 B把负电荷从A点移到B点，电场力做正功 C把正电荷从B点移到A点，电场力做负功 D把正电荷从B点移到A点，电场力做正功 5下列说法中，正确的是（）A沿着电场线的方向场强一定越来越弱 B沿着电场线的方向电势一定越来越低 C匀强电场中，各点的场强一定大小相等，方向相同 D匀强电场中各点的电势一定相等 6在某电场中有a、b两点，如果将一个正电荷从a沿直线移到b，电场力做了W的正功，那么以下说法正确的是（）A将该电荷从a沿某曲线移到b，电场力做的功必大于W B将该电荷从b移到a，电场力将做W的负功 C电场线一定是由a到b的直线 D电场线一定是由b到a的直线 7a和b为电场中两点，已知a点电势高于b点电势，则可知（）A负电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 B负电荷在a点的电势能小于在b点的电势能 http:/ 14 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 C正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 D正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能 8在场强E=1.0 102N/m的匀强电场中，有相距d=2.0 10-2m的a、b两点，则a、b两点间的电势差可能为A1.0V B2.0V C3.0V D4.0V 9把一个二价正离子从无穷远处移到电场中的A点，电场力做功6eV，再从A点移到电场中的B点，电场力做功负8eV，则A点电势是 V，B点电势是 V B 组组 1电荷在电场中A点具有的电势能EA=-10J，下列说法中正确的是（）A电势能不可能为负值，不存在-10J的电势能 B电荷在A点的电势能比在参考点的电势能少10J C电荷从A点到参考点，电场力做10J的功 D电荷从参考点到A点，电场力做10J的功 2如图所示，B、C、D三点都在以点电荷+Q为圆心、半径为r的圆弧上，将一个电荷从A点分别移到B、C、D各点时，电场力做功是（）AWABWAC BWADWAB CWACWAD DWAB=WAC 3关于电势与电势能的说法正确的是（）A电荷在电场中电势高的地方，具有的电势能就大 B电荷在电场中电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大 C在正点电荷电场中的任意一点处，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能 D在负点电荷电场中的任意一点处，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能 4如图所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则（）AA点场强小于B点场强 http:/ 15 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 BA点场强方向指向x轴负向 CA点场强大于B点场强 DA点电势高于B点电势 5关于等势面和电场线的关系，下列说法正确的是（）A同一等势面上各点电势相等，穿过它的电场线的密度也一定相等 B当电场中任意二等势面间所截的电场线等长时，该电场一定是匀强电场 C电场线越密的地方，相邻的电势差相等的两等势面间的距离越小 D电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 6在静电场中，下列说法正确的是（）A电场强度为零的位置电势一定为零 B电势为零的位置电场强度一定为零 C同一等势面上的各点电场强度一定相等 D电场力对电荷做了功，则电荷的初末位置一定不在同一等势面上 7关于静电场的电场线和等势面，以下说法正确的是（）A处于静电平衡的导体，内部没有电场线，它的电势也一定为零 B导体周围的电场线一定与导体表面垂直 C在同一条电场线上的两点，电势必定不等 D在同一条电场线上的两点，所在位置的场强必定不相等 8如图所示，在等量正点电荷连线的中垂线上取A、B、C、D四点，A、D两点与B、C两点均关于O点对称，令各点电势分别为A、B、C、D、则下列说法正确的是（）A=B=C=D AB、DB、CD A B C D 9对于公式Uab=Ed的理解，下列说法正确的是（）A此公式适用于计算任何电场中a、b两点间的电势差 Ba点和b点距离越大，则这两点间的电势差越大 C公式中d是指a点和b点之间的距离 http:/ 16 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 D公式中d是指匀强电场中a、b两个等势面间的垂直距离 10如图所示，相距10mm的两个方位水平的等势面AA、BB，其间有一静止的带正电的油滴P，已知它的重力是1 6 10-14N，所带电荷量是3 2 10-19C，则下面判断正确的是（）AUA UB，UAB=100V BUAUB，UAB=750V CUAUB，UBA=500V DUA0，由W=qUab可知，当q0时，即正电荷在a点的电势能大于在b点的电势能 8AB 解析：由题意得，a、b两等势面的最大距离为d=2.0 10-2m，故由公式Uab=Ed求出a、b间的最大电势差是2V 9-3；1 解析：A 点的电势为62AeeV=-3V，B 点的电势为862Beee V=1V B 组组 1BD 解析：把电荷从A点移到参考点时，若电场力做负功，则电荷在A点的电势能为负值电势能的正和负表示了电势能比参考点的电势能多和少 从A点移到参考点时，电场力做负功，但把该电荷从参考点移到A，电场力做大小相等的正功 2D 解析：因为是在点电荷形成的电场中，所以 B、C、D 三点所在圆弧为一等势面，B、C、D 各点与 A 点的电势差相等，将电荷从 A 点移至 B、C、D 各点时，电场力做功相等，只有选项 D 正确 3C 解析：电场中某一点的电势能不仅与电场本身有关，而且还和所放电荷的电性、电荷量有关，在电场中电势越高的地方，负电荷所具有的电势能反而越小，A、B均错在正电荷电场中任意一点，电势为正（取无穷远处电势、电势能为0），由电势能公式=q知正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能，C对。同理可知D错 4AD http:/ 18 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 解析：由于电场线与等势面的关系可知电场线一定与等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面作出相对应的电场线分布，如图所示，则可知A、B两点处的场强方向应与x轴同向，由电场线的疏密可知，A点处的场强EA小于B点处的场强EB，选项A、D正确 5CD 解析：本题的关键是理解电场线与等势面的关系，电场线是从高等势面指向低等势面 电场线越密的地方，电荷受到的电场力越大，移送同一电荷做相同的功所需沿电场线方向移动的距离越小，故相邻两电势差相等的等势面间距离越小，C、D 两项均正确电势相等处场强不一定相同，电场线的密度不一定相同，A 错，最易错的是把匀强电场的规律看成是普遍规律平行电场中两等势面间相截的电场线相等，反过来就不成立了;如点电荷电场中两等势面间所截电场线也相等，故 B 错 6D 解析：可利用等量同种电荷中垂线上和等量异种电荷中垂线上各点场强与电势的特点为例进行分析在等量正点电荷连线的中点场强为零，如果选无穷远处电势为零，则该点电势为正，因为从这一点沿中垂线向无穷远处移动正电荷电场力做正功，由WAB=qUAB0可知该点电势为正，A错；用同样的方法研究等量异种电荷连线的中点及中垂线，可知中垂线是等势线，如选无穷远处电势为零，则中垂线电势为零，所以B、C错；由WAB=qUAB0知UAB0，AB，故D正确 7BC 解析：电场强度为零的空间，电势不一定为零，沿着电场线电势降低，导体表面是一个等势面，导体周围的电场线一定与导体表面垂直。在匀强电场中，同一条电场线上的两点，所在位置的场强相等 8C 解析：等量正点电荷连线的中点O处合场强为0，中垂线O上方合场强沿中垂线向上，下方合场强沿中垂线向下由沿场强方向电势降低可判定错、对；电势是标量，根据对称性可知对，错本题还可以根据等量正电荷等势面的分布情况，结合等势面与电场线的关系来判断 9D 解析：公式U=Ed只适用于匀强电场，其中d是匀强电场中a、b两等势面的垂直距离 10C http:/ 19 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 解析：油滴静止在电场中说明其受电场力与重力方向相反，即电场方向向上，UAUB 由E=F/q，F=G得E=5 104V/m，又由于dAB=10mm=0.01m，所以 UBA=EdAB=5 104 10-2V=500V 动画探究动画探究 1.电势概念的建立电势概念的建立 操作动画，拖动电荷，探究电势概念是如何建立，并理解掌握电势。2.根据电势差判断在电场中移根据电势差判断在电场中移动电荷电场力做功动电荷电场力做功 操作动画，移动电荷，体会电场力做功与电势差之间的关系。3.根据在电场中移动电荷电场根据在电场中移动电荷电场力做功判定电势差（多媒体题）力做功判定电势差（多媒体题）在掌握电势差与电场力做功关系的基础上，该动画能巩固理解这两者关系。http:/ 20 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 4.讨论电势差与电场强度的讨论电势差与电场强度的关系关系 操作动画，按照不同路径拖动电荷做功。认真体会电势差跟电场强度的关系，5.在匀强电场中移动试探电在匀强电场中移动试探电荷电场力做的功荷电场力做的功 探究匀强电场中移动电荷，电场力做功与路径无关。6.电场力做功与电势能变化电场力做功与电势能变化的关系的关系 探究电场力做功（正、负），电势能如何变化（增加、减少）。http:/ 21 高高中中辅导名师课程辅导名师课程物理物理 必修一同步提高班 7.从等势线图解读空间电场强从等势线图解读空间电场强度分布度分布 探究等势线与电场强度空间分布的关系。8.静电感应问题的讨论静电感应问题的讨论 观察体会静电感应现象，并能根据动画情景，总结归纳静电感应规律。