2018版 第2章 第3節(jié) 電勢差

第3節(jié)電勢差學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)1.理解電勢差，了解電勢差與電場力做功之間的關(guān)系，會(huì)用公式W＝qUAB進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．(難點(diǎn))2．了解電勢差與電場強(qiáng)度之間的關(guān)系，會(huì)用公式E＝eq\f(UAB,d)進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．(重點(diǎn))3．了解示波器工作原理．(重點(diǎn))電勢差與電場力做功eq\o([先填空])1．電勢差(1)定義：電場中兩點(diǎn)電勢的差值，用符號U表示．(2)定義式：UAB＝φA－φB.(3)單位：與電勢單位相同，國際單位是伏特，符號是V.(4)標(biāo)矢性：電勢差是標(biāo)量，但是有正負(fù)．UAB＞0，表示A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)電勢高．2．電場力做功(1)公式：WAB＝EpA－EpB＝qUAB.(2)電子伏特：1eV＝1.60×10－19J，表示在電勢差為1V的兩點(diǎn)之間電子自由移動(dòng)時(shí)電場力所做的功．eq\o([再判斷])1．電勢差的正、負(fù)代表了電勢差的大?。?)2．UAB＝－6V，表示A點(diǎn)電勢比B點(diǎn)高6V．()3．把正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做正功，則有UAB＞0.()eq\o([后思考])電勢差與零電勢位置的選擇是否有關(guān)？【提示】無關(guān)．電勢是相對的，電勢差是絕對的．eq\o([合作探討])電荷q從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做功WAB是確定的，將電荷量變?yōu)?q時(shí)．探討1：電場力做功如何變化？探討2：電場力的功與電荷量的比值如何變化？eq\o([核心點(diǎn)擊])1．電勢差與電勢的對比電勢φ電勢差UAB區(qū)別定義電勢能與電荷量比值：φ＝eq\f(Ep,q)電場力做功與電荷量比值：U＝eq\f(W,q)決定因素由電場和在電場中的位置決定由電場和場內(nèi)兩點(diǎn)位置決定相對性與零勢能點(diǎn)選取有關(guān)與零勢能點(diǎn)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能的性質(zhì)的物理量2.對電場力做功公式WAB＝qUAB的理解(1)公式WAB＝qUAB適用于任何電場，UAB為電場中A、B兩點(diǎn)間的電勢差．(2)公式中各量均有正負(fù)，計(jì)算中W和U的角標(biāo)要相互對應(yīng)，即WAB＝qUAB，WBA＝qUBA.1．(多選)下列說法正確的是()A．電勢差的定義式U＝eq\f(W,q)，說明兩點(diǎn)間的電勢差U與電場力做的功W成正比，與移動(dòng)電荷的電荷量q成反比B．兩點(diǎn)間的電勢差就是將正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)電場力所做的功C．將1C的正電荷從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)，電場力做1J的功，這兩點(diǎn)間的電勢差為1VD．電荷只在電場力的作用下，由靜止開始從一點(diǎn)移到另一點(diǎn)，電場力做的功等于電荷減少的電勢能2．在電場中把一個(gè)帶電荷量為6×10－6C的負(fù)電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場力做功3×10－5J，再將電荷從B移到C點(diǎn)，電場力做功1.2×10－5J，求：(1)A與B，B與C兩點(diǎn)間電勢差．(2)以B點(diǎn)為零電勢點(diǎn)時(shí)，A、C兩點(diǎn)的電勢各為多少？1公式UAB＝eq\f(WAB,q)不能認(rèn)為UAB與WAB成正比，與q成反比，UAB由電場和A、B兩點(diǎn)的位置決定.2講電勢差，必須明確是哪兩點(diǎn)間的電勢差，A、B間的電勢差記為UAB，而B、A間的電勢差記為UBA，UBA＝φB－φA＝－φA－φB＝－UAB.電場強(qiáng)度與電勢差的關(guān)系eq\o([先填空])1．關(guān)系式E＝eq\f(UAB,d).2．適用條件(1)勻強(qiáng)電場．(2)d是沿場強(qiáng)方向兩點(diǎn)間的距離．3．單位關(guān)系：1V/m＝1N/C.eq\o([再判斷])1．E＝eq\f(U,d)是勻強(qiáng)電場中場強(qiáng)與電勢差的關(guān)系式，僅適用于勻強(qiáng)電場．(√)2．E＝eq\f(F,q)是場強(qiáng)的定義式，僅適用于勻強(qiáng)電場．(×)3．E＝eq\f(kQ,r2)是點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式，僅適用于真空中的點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場．(√)eq\o([后思考])根據(jù)E＝eq\f(U,d)可知E與U成正比，與d成反比，這一說法正確嗎？eq\o([合作探討])如圖2-3-1是初中地理中的等高線圖(圖中數(shù)字的單位是m)．圖2-3-1探討1：小山坡的左邊a和右邊b哪一邊的地勢更陡些？探討2：現(xiàn)在把圖看成是描述電勢高低的等勢線，圖中數(shù)字的單位是V，a和b哪一邊電勢降落得快？哪一邊的電場強(qiáng)度大？eq\o([核心點(diǎn)擊])電場強(qiáng)度三個(gè)公式的比較公式適用范圍說明E＝F/q任何電場定義式，q為試探電荷E＝kQ/r2真空中點(diǎn)電荷的電場Q為場源電荷，E表示跟點(diǎn)電荷相距r處的某點(diǎn)的場強(qiáng)E＝U/d勻強(qiáng)電場沿電場線方向上相距為d的兩點(diǎn)間的電勢差為U3．對公式E＝Uab/d的理解，下列說法正確的是()A．此公式適用于計(jì)算任何電場中a、b兩點(diǎn)間的電勢差B．a(chǎn)點(diǎn)和b點(diǎn)間距離越大，則這兩點(diǎn)的電勢差越大C．公式中d是指a點(diǎn)和b點(diǎn)之間的距離D．公式中的d是勻強(qiáng)電場中a、b兩個(gè)等勢面間的垂直距離4．如圖2-3-2所示，實(shí)線表示電場線，虛線表示等勢線，a、b兩點(diǎn)的電勢分別為φa＝－50V、φb＝－20V，則a、b連線的中點(diǎn)c的電勢滿足()【導(dǎo)學(xué)號：34022016】圖2-3-2A．φc＝－35VB．φc＞－35VC．φc＜－35VD．以上答案都不對5．如圖2-3-3所示，在勻強(qiáng)電場中，一電荷量為q＝5.0×10－10C的正電荷，由a點(diǎn)移到b點(diǎn)和由a點(diǎn)移到c點(diǎn)，電場力做的功都是3.0×10－8J，已知a、b、c三點(diǎn)的連線組成直角三角形，lab＝20cm，θ＝37°.求：圖2-3-3(1)a、b兩點(diǎn)間的電勢差；(2)勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度大?。?3)電場強(qiáng)度的方向．1．在勻強(qiáng)電場中，沿任意方向相互平行且相等的線段兩端的電勢差相等．2．在非勻強(qiáng)電場中，公式E＝eq\f(U,d)可用來定性分析問題，在等差等勢面中等勢面越密的地方場強(qiáng)就越大，如圖2-3-4甲所示．再如圖乙所示，a、b、c為一條電場線上的三個(gè)點(diǎn)，且距離ab＝bc，由電場線的分布情況可判斷Uab>Ubc.甲乙圖2-3-4示波管的工作原理eq\o([先填空])示波管的工作原理(1)示波器是一種常用的觀測電信號波形的儀器，它還可以用來測量電信號的周期、頻率、電壓等參數(shù)，示波器的核心部件是示波管．(2)陰極射線管示波器主要由電子槍、偏轉(zhuǎn)電極和熒光屏組成，示波管抽成真空．eq\o([再判斷])1．電子槍的作用是產(chǎn)生高速飛行的電子束．()2．電子在偏轉(zhuǎn)電路中垂直于偏轉(zhuǎn)電場方向始終做勻速直線運(yùn)動(dòng)．()3．若偏轉(zhuǎn)電場很強(qiáng)，電子可以垂直打在極板上．()eq\o([后思考])當(dāng)示波管的偏轉(zhuǎn)電極沒有加電壓時(shí)，電子束將打在熒光屏上什么位置？eq\o([合作探討])示波器在電子技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，示波管是示波器的核心部件．在示波管的熒光屏上的可視圖象是怎樣形成的？圖2-3-5eq\o([核心點(diǎn)擊])1．帶電粒子在電場中的加速模型帶電粒子沿與電場線平行的方向進(jìn)入勻強(qiáng)電場時(shí)，受到的電場力與運(yùn)動(dòng)方向在同一直線上，做勻加(減)速直線運(yùn)動(dòng)．處理這類問題的方法(1)用牛頓第二定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解．a(chǎn)＝eq\f(qE,m)＝eq\f(qU,md)，v2＝2ad，所以v＝eq\r(2ad)＝eq\r(2\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(qU,md)))d)＝eq\r(\f(2qU,m)).(2)由動(dòng)能定理求解，qU＝eq\f(1,2)mv2或qU＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0).2．帶電粒子在電場中的偏轉(zhuǎn)模型(1)基本規(guī)律①初速度方向eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(速度：vx＝v0,位移：x＝v0t))②電場線方向eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(速度：vy＝at＝\f(qU,md)·\f(l,v0),位移：y＝\f(1,2)at2＝\f(1,2)·\f(qU,md)·\f(l2,v\o\al(2,0))))③離開電場時(shí)的偏轉(zhuǎn)角：tanθ＝eq\f(vy,v0)＝eq\f(qUl,mdv\o\al(2,0))④離開電場時(shí)位移與初速度方向的夾角：tanα＝eq\f(y,l)＝eq\f(qUl,2mv\o\al(2,0)d).(2)幾個(gè)常用推論①tanθ＝2tanα.②粒子從偏轉(zhuǎn)電場中射出時(shí)，其速度反向延長線與初速度方向延長線交于沿初速度方向分位移的中點(diǎn)．③以相同的初速度進(jìn)入同一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場的帶電粒子，不論m、q是否相同，只要eq\f(q,m)相同，即荷質(zhì)比相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角α相同．④若以相同的初動(dòng)能Ek0進(jìn)入同一個(gè)偏轉(zhuǎn)電場，只要q相同，不論m是否相同，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ相同．⑤不同的帶電粒子經(jīng)同一加速電場加速后(即加速電壓相同)，進(jìn)入同一偏轉(zhuǎn)電場，則偏轉(zhuǎn)距離y和偏轉(zhuǎn)角θ相同eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(y＝\f(U2l2,4U1d)，tanθ＝\f(U2l,2U1d))).6．如圖2-3-6所示，一個(gè)帶電粒子從粒子源飄入(初速度很小，可忽略不計(jì))電壓為U1的加速電場，經(jīng)加速后從小孔S沿平行金屬板A、B的中心線射入，A、B板長為L，相距為d，電壓為U2.則帶電粒子能從A、B板間飛出，應(yīng)該滿足的條件是()【導(dǎo)學(xué)號：34022017】圖2-3-6A.eq\f(U2,U1)＜eq\f(2d,L)B.eq\f(U2,U1)＜eq\f(d,L)C.eq\f(U2,U1)＜eq\f(d2,L2)D.eq\f(U2,U1)＜eq\f(2d2,L2)7．長為L的平行金屬板，兩板間形成勻強(qiáng)電場，一個(gè)帶電荷量為＋q，質(zhì)量為m的帶電粒子，以初速度v0緊貼上極板沿垂直于電場線方向