學(xué)魯科版選修31 2.3電勢(shì)差 課件（4）（65張）.ppt

第3節(jié)電勢(shì)差 1 下列關(guān)于電勢(shì)高低的判斷 正確的是 a 負(fù)電荷從a移到b時(shí) 外力做正功 a點(diǎn)的電勢(shì)一定較高b 負(fù)電荷從a移到b時(shí) 電勢(shì)能增加 a點(diǎn)的電勢(shì)一定較低c 正電荷從a移到b時(shí) 其電勢(shì)能增加 a點(diǎn)的電勢(shì)一定較低d 正電荷只在電場(chǎng)力作用下從靜止開始 由a移到b a點(diǎn)的電勢(shì)一定較高 解析 根據(jù)電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系 不管是對(duì)正電荷做功還是對(duì)負(fù)電荷做功 只要做正功電勢(shì)能就減小 只要做負(fù)功電勢(shì)能就增加 但是正 負(fù)電荷在電勢(shì)高低不同的位置具有的電勢(shì)能不同 正電荷在電勢(shì)高處具有的電勢(shì)能多 負(fù)電荷在電勢(shì)低處具有的電勢(shì)能多 所以c d正確 答案 cd 2 在靜電場(chǎng)中 下列說法正確的是 a 電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn) 電勢(shì)一定為零b 電場(chǎng)強(qiáng)度處處相同的區(qū)域內(nèi) 電勢(shì)也一定處處相同c 電勢(shì)降低的方向 一定是電場(chǎng)強(qiáng)度的方向d 勻強(qiáng)電場(chǎng)中的等勢(shì)面是一簇彼此平行的平面 答案 d a 若把一正的點(diǎn)電荷從m點(diǎn)沿直線移到n點(diǎn) 則靜電力對(duì)該電荷做功 電勢(shì)能減少b 若把一正的點(diǎn)電荷從m點(diǎn)沿直線移到n點(diǎn) 則該電荷克服靜電力做功 電勢(shì)能增加c 若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從m點(diǎn)沿直線移到n點(diǎn) 則靜電力對(duì)該電荷做功 電勢(shì)能減少d 若把一負(fù)的點(diǎn)電荷從m點(diǎn)沿直線移到n點(diǎn) 再從n點(diǎn)沿不同路徑移回到m點(diǎn) 則該電荷克服靜電力做的功等于靜電力對(duì)該電荷所做的功 電勢(shì)能不變 解析 由點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)的特點(diǎn)可知 m點(diǎn)的電勢(shì)高 n點(diǎn)的電勢(shì)低 所以正電荷從m點(diǎn)到n點(diǎn) 靜電力做正功 電勢(shì)能減少 故a對(duì) b錯(cuò) 負(fù)電荷由m點(diǎn)到n點(diǎn) 克服靜電力做功 電勢(shì)能增加 故c錯(cuò) 靜電力做功與路徑無關(guān) 負(fù)點(diǎn)電荷又回到m點(diǎn) 則整個(gè)過程上靜電力不做功 電勢(shì)能不變 故d對(duì) 答案 ad 一 電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功1 電勢(shì)差 1 定義 電場(chǎng)中兩點(diǎn)間的之差 也叫電壓 2 公式 uab 3 標(biāo)矢性 電勢(shì)差是 可以是正值 也可以是負(fù)值 4 單位及符號(hào) 國際單位 符號(hào)v 電勢(shì) a b 標(biāo)量 伏特 則有 或者表示成 顯然 思考 1 電勢(shì)差可以是正值也可以是負(fù)值 電勢(shì)差的正負(fù)表示什么意義 表示兩點(diǎn)電勢(shì)高低2 電勢(shì)的數(shù)值與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān) 電勢(shì)差的數(shù)值與零電勢(shì)點(diǎn)的選取有關(guān)嗎 這與力學(xué)中學(xué)過的哪個(gè)概念相似 無關(guān)與高度相似 2 證明 根據(jù)電場(chǎng)力做功和電勢(shì)能變化的關(guān)系wab epa epb q a b 和電勢(shì)差公式uab a b 得wab quab 3 電子伏特 ev 功的單位 電子在電勢(shì)差為1v的兩點(diǎn)間自由移動(dòng)時(shí)做的功就是1ev 因此 1ev 電場(chǎng)力 1 60 10 19j 二 電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系1 大小關(guān)系 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 電場(chǎng)強(qiáng)度等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向單位距離上的3 單位 電場(chǎng)強(qiáng)度的另一個(gè)單位 v m 1v m 1n c 電勢(shì)差 如圖所示 質(zhì)子沿平行金屬板的方向以速度v0射入兩帶電平行金屬板之間 質(zhì)子受哪些力的作用 質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的 提示 質(zhì)子質(zhì)量非常小 重力遠(yuǎn)小于電場(chǎng)力 認(rèn)為質(zhì)子只受電場(chǎng)力的作用 兩平行板間的電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)方向由正極板指向負(fù)極板 故質(zhì)子受電場(chǎng)力方向與初速度v0的方向垂直 在v0方向質(zhì)子速度不變 在場(chǎng)強(qiáng)方向上做初速度是零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 故質(zhì)子的運(yùn)動(dòng)是類平拋運(yùn)動(dòng) 三 示波器的工作原理1 示波器的構(gòu)造 陰極射線管示波器主要由 熒光屏組成 示波管內(nèi)抽成 構(gòu)造如下圖 電子槍 偏轉(zhuǎn)電極 真空 2 工作原理 1 當(dāng)豎直偏轉(zhuǎn)板 水平偏轉(zhuǎn)板不加電壓時(shí) 電子束從電子槍發(fā)出后沿直線傳播 在熒光屏中心上產(chǎn)生一個(gè) 2 若只有豎直偏轉(zhuǎn)板加上電壓 電子束經(jīng)過豎直偏轉(zhuǎn)板時(shí)受方向的電場(chǎng)力 使電子束在熒光屏上的亮斑沿方向偏移 同理 若只有水平偏轉(zhuǎn)板加電壓 電子在熒光屏上的亮斑會(huì)沿方向偏移 3 實(shí)際工作時(shí) 兩偏轉(zhuǎn)板都加電壓 電子束打在熒光屏上的亮斑即發(fā)生偏移同時(shí)還發(fā)生偏移 亮斑的運(yùn)動(dòng)就是豎直和水平兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的 亮斑 豎直 豎直 水平 豎直 水平 合運(yùn)動(dòng) 一 電勢(shì)差與電勢(shì)的區(qū)別和聯(lián)系 知識(shí)點(diǎn)拓展 1 uab uba 書寫電勢(shì)差應(yīng)標(biāo)清角標(biāo)符號(hào) 2 電勢(shì)差的正負(fù)既不代表電勢(shì)差的大小 也不能代表方向 只能區(qū)分電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的高低 1 下列說法中正確的是 a 沿電場(chǎng)線的方向電勢(shì)逐漸降低b 兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與零電勢(shì)的選取無關(guān)c 電勢(shì)差是一個(gè)標(biāo)量 但有正值和負(fù)值之分d 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)和放入的電荷的電性 電荷量無關(guān) 解析 沿電場(chǎng)線的方向 電勢(shì)逐漸降低 a正確 這是判斷電勢(shì)高低的一種簡單方法 某點(diǎn)的電勢(shì)和零電勢(shì)的選取有關(guān) 但兩點(diǎn)間的電勢(shì)差與零電勢(shì)的選取無關(guān) b正確 電勢(shì)差是標(biāo)量 電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)和檢驗(yàn)電荷無關(guān) 由電場(chǎng)本身決定 故正確答案為a b c d 答案 abcd 二 對(duì)靜電力做功與電勢(shì)差的關(guān)系式wab quab的理解1 wab quab的理解 w由電荷量q及兩點(diǎn)間電勢(shì)差u決定 w q w u 2 應(yīng)用wab quab與w qelcos 相比優(yōu)勢(shì)之處 不必考慮靜電力的大小和電荷移動(dòng)路徑 特別是靜電力是變力時(shí) 靜電力做功不能用w eqlcos 來計(jì)算 只能用wab quab來計(jì)算 解析 電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān) 只與移動(dòng)電荷電荷量和初末位置有關(guān) 即wab quab 2 0 10 9c 20v 4 0 10 8j負(fù)電荷q從電勢(shì)高處移到電勢(shì)低處 電荷的電勢(shì)能增加 所以電場(chǎng)力做負(fù)功 即電場(chǎng)力做功 4 0 10 8j 答案 4 0 10 8j 2 如圖 a b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差uab為20v 電荷量q 2 0 10 9c 由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn) 電場(chǎng)力做的功是多少 5 三個(gè)電場(chǎng)強(qiáng)度公式的比較 3 下列關(guān)于勻強(qiáng)電場(chǎng)的結(jié)論錯(cuò)誤的是 a 公式e f q也適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)b 根據(jù)u ed可知 任意兩點(diǎn)的電勢(shì)差與這兩點(diǎn)的距離成正比c 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)值等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向每單位長度上的電勢(shì)差值d 勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)方向總是跟電荷所受電場(chǎng)力的方向一致 解析 公式e f q適用于所有的電場(chǎng) 所以a正確 又在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 電場(chǎng)強(qiáng)度等于沿場(chǎng)強(qiáng)方向單位距離上的電勢(shì)差 所以c d正確 b錯(cuò)誤 答案 b 在電場(chǎng)中把一個(gè)電荷量為 6 10 8c的點(diǎn)電荷從a點(diǎn)移到b點(diǎn) 電場(chǎng)力做功為 3 10 5j 將此電荷從b點(diǎn)移到c點(diǎn) 電場(chǎng)力做功為4 5 10 5j 求a與c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 1 1 一個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn) 電荷量q 2 0 10 9c 在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移到b點(diǎn) 在這過程中 除電場(chǎng)力外 其他力做的功為6 0 10 5j 質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能增加了8 0 10 5j 則a b兩點(diǎn)間電勢(shì)差 a b為 a 3 104vb 1 104vc 3 104vd 1 104v 答案 b 如果把帶電荷量為q 1 0 10 8c的點(diǎn)電荷從無窮遠(yuǎn)移至電場(chǎng)中的a點(diǎn) 需克服電場(chǎng)力做功w1 1 2 10 4j 從a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn) 電場(chǎng)力做功w2 0 6 10 4j 求 1 q在a點(diǎn)的電勢(shì)能和在a點(diǎn)的電勢(shì) 取無窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零 2 a b間的電勢(shì)差uab及b點(diǎn)的電勢(shì)各是多少 3 q未移入電場(chǎng)前a點(diǎn)的電勢(shì)是多少 電勢(shì)與電勢(shì)差的關(guān)系uab a b 1 uab 0 a b 2 uab 0 a b 2 1 在電場(chǎng)中a b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為uab 75v b c兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為ubc 200v 則a b c三點(diǎn)電勢(shì)高低關(guān)系為 a a b cb a c bc c a bd c b a 答案 c 一電子飛經(jīng)電場(chǎng)中a b兩點(diǎn) 電子在a點(diǎn)電勢(shì)能為4 8 10 17j 動(dòng)能為3 2 10 17j 電子經(jīng)過b點(diǎn)時(shí)電勢(shì)能為3 2 10 17j 如果電子只受電場(chǎng)力作用 則 a 電子在b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為4 8 10 17jb 由a到b電場(chǎng)力做功為100evc 電子在b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為1 6 10 17jd a b兩點(diǎn)間電勢(shì)差為100v 解析 電子從a運(yùn)動(dòng)到b 只有電場(chǎng)力做功 故epa eka epb ekb 故a正確 電子減少的電勢(shì)能 ep epa epb 1 6 10 17j 100ev 故由a到b電場(chǎng)力做功為100ev b正確 由于電子帶負(fù)電 故a b之間的電勢(shì)差uab 100ev 故d錯(cuò)誤 答案 ab 1 只有靜電力做功只發(fā)生電勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化 電勢(shì)能和動(dòng)能之和保持不變 它們之間的大小關(guān)系為 w電 e電 ek 2 只有靜電力和重力做功只發(fā)生電勢(shì)能 重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化 電勢(shì)能 重力勢(shì)能 動(dòng)能三者之和保持不變 功和能的大小關(guān)系為 w電 wg e電 ep ek 3 多個(gè)力做功多種形式的能量參與轉(zhuǎn)化 要根據(jù)不同力做功和不同形式能轉(zhuǎn)化的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析 總功等于動(dòng)能的變化 其關(guān)系為 w電 w其他 ek 4 靜電力做功的計(jì)算方法有三種 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 w flcos qelcos wab quab既適用于勻強(qiáng)電場(chǎng) 又適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng) 由靜電場(chǎng)的功能關(guān)系也可確定靜電力做功 3 1 圖中虛線所示為靜電場(chǎng)中的等勢(shì)面1 2 3 4 相鄰的等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等 其中等勢(shì)面3的電勢(shì)為0 一帶正電的點(diǎn)電荷在靜電力的作用下運(yùn)動(dòng) 經(jīng)過a b點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為26ev和5ev 當(dāng)這一點(diǎn)電荷運(yùn)動(dòng)到某一位置 其電勢(shì)能變?yōu)?8ev 它的動(dòng)能應(yīng)為 a 8evb 13evc 20evd 34ev 解析 等勢(shì)面3的電勢(shì)為零 則電勢(shì)能也是為零 由于兩相鄰等勢(shì)面的電勢(shì)差相等 又知eka ekb 則a點(diǎn)的電勢(shì)能可表示為 2qu u為相鄰兩等勢(shì)面的電勢(shì)差 b點(diǎn)的電勢(shì)能可表示為qu 由于總的能量守恒 則有 eka 2qu ekb qu 即26 2qu 5 qu 解得qu 7ev 則總能量為7ev 5ev 12ev 當(dāng)電勢(shì)能為 8ev時(shí) 動(dòng)能ek 12 8 ev 20ev 答案 c 如圖所示是勻強(qiáng)電場(chǎng)中的一組等勢(shì)面 若a b c d相鄰兩點(diǎn)間距離為2cm a和p點(diǎn)間距離為1 5cm 則該電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)e和p點(diǎn)的電勢(shì) p分別為多大 4 1 某電場(chǎng)的電場(chǎng)線和等勢(shì)面如右圖所示的實(shí)線和虛線 過a b兩點(diǎn)等勢(shì)面的電勢(shì)分別是 a 50v b 20v 那么a b連線中點(diǎn)c的電勢(shì) c為 a 等于35vb 大于35vc 小于35vd 等于15v 答案 c 如圖所示 一平行板電容器中存在勻強(qiáng)電場(chǎng) 電場(chǎng)沿豎直方向 兩個(gè)比荷 即粒子的電荷量與質(zhì)量之比 不同的帶正電的粒子a和b 從電容器邊緣的p點(diǎn) 如圖 以相同的水平速度射入兩平行板之間 測(cè)得a和b與電容器極板的撞擊點(diǎn)到入射點(diǎn)之間的水平距離之比為1 2 若不計(jì)重力 則a和b的比荷之比是 a 1 2b 1 8c 2 1d 4 1 思路點(diǎn)撥 帶電粒子在電場(chǎng)中只受電場(chǎng)力作用而做類平拋運(yùn)動(dòng) 根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法 分兩個(gè)方向分別列式求解 答案 d 5 1 三個(gè) 粒子在同一地點(diǎn)沿同一方向同時(shí)垂直飛入偏轉(zhuǎn)電場(chǎng) 出現(xiàn)了如圖所示的運(yùn)動(dòng)軌跡 由此可判斷 a 在b飛離電場(chǎng)的同時(shí) a剛好打在負(fù)極板上b b和c同時(shí)飛離電場(chǎng)c 進(jìn)入電場(chǎng)時(shí) c的速度最大 a的速度最小d 動(dòng)能的增加值c最小 a和b一樣大 答案 acd 1 下列說法正確的是 a 電勢(shì)差與電勢(shì)一樣 是相對(duì)量 與零點(diǎn)的選取有關(guān)b 電勢(shì)差是一個(gè)標(biāo)量 沒有正值和負(fù)值之分c 由于電場(chǎng)力做功跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān) 所以電勢(shì)差也跟移動(dòng)電荷的路徑無關(guān) 只跟這兩點(diǎn)的位置有關(guān)d a b兩點(diǎn)的電勢(shì)差是恒定的 不隨零電勢(shì)面的不同而改變 所以u(píng)ab uba 答案 c 2 電場(chǎng)中有a b兩點(diǎn) 一個(gè)點(diǎn)電荷在a點(diǎn)的電勢(shì)能為1 2 10 8j 在b點(diǎn)的電勢(shì)能為0 80 10 8j 已知a b兩點(diǎn)在同一條電場(chǎng)線上 如圖所示 該點(diǎn)電荷的電荷量為1 0 10 9c 那么 a 該電荷為負(fù)電荷b 該電荷為正電荷c a b兩點(diǎn)的電勢(shì)差uab 4 0vd 把電荷從a移到b 電場(chǎng)力做功為w 4 0j 答案 a 3 如右圖所示 沿x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)e中 有一動(dòng)點(diǎn)a以o為圓心 r oa為半徑做逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一周 o與圓周上的a點(diǎn)的連線oa與x軸正向 e方向 成 角 則此圓周上各點(diǎn)與a點(diǎn)間最大的電勢(shì)差為 a u erb u er sin 1 c u er cos 1 d u 2er 解析 由u ed知 與a點(diǎn)間電勢(shì)差最大的點(diǎn)應(yīng)是沿場(chǎng)強(qiáng)方向與a點(diǎn)相距最遠(yuǎn)的點(diǎn) dmax r rcos 所以u(píng)max er cos 1 c對(duì) 答案 c 4 如右圖