
2.選取不同的參考平面,從A到B重力做的功是否改變?
1.分別選取地面和B所在的平面為參考平面,A、B兩點的高度差是否改變?
3.影響重力做功大小的是A、B兩點之間高度值,還是A、B兩點之間高度的差值呢?
某個電荷在確定的電場中由A點移動到B點,影響靜電力做功多少的因素可能是A點或B點的電勢值呢?還是A、B兩點之間電勢的差值呢?
1. 定義:我們將電場中兩點電勢之間的差值叫做電勢差。
2.單位:伏特 V
4.電勢差是標(biāo)量,但有正負(fù)
1.描述電勢差時,必須指明是哪兩點的電勢差。如UAB或UBA。
2.電勢差與零電勢點的選取無關(guān)。
3.電場中兩點間的電勢差,由電場本身的性質(zhì)及初、末位置決定。
4.電勢差的正負(fù)不表示方向,表示電場中兩點電勢的相對高低。
靜電力做功與電勢差的關(guān)系
電場中A、B兩點間的電勢差等于電場力做的功與電荷量q的比值
電荷q從A點移動到B點,求電場力做的功
某同學(xué)認(rèn)為A、B兩點間電勢差由WAB和q的數(shù)值決定,你認(rèn)為他的想法正確嗎?請說明理由。
電勢差的大小與試探電荷無關(guān),電勢差由場源電荷和兩點的位置決定。
應(yīng)用 或 WAB=qUAB:
(1)加下標(biāo)時: WAB、q、UAB都有正負(fù),計算時都要帶正負(fù)號。
(2)不加下標(biāo):將各物理量均取絕對值代入,然后再由題意分析判斷兩點間的電勢高低關(guān)系或電場做功的正負(fù)。
靜電力做功的四種常用求法:(1)功的定義法:W= FLcsθ或W= qELcsθ 適用勻強(qiáng)電場(2)電勢差法:WAB=qUAB(3)電勢能變化法: WAB=EPA -EPB(4)動能定理:W電+W其他力= ΔEK注意:方法(2)、(3)、(4)適用于任何電場
【例題】在勻強(qiáng)電場中把2.0 ×10-9C的正電荷從 A點移到B點,靜電力做功1.6 ×10-7J。再把這個電荷從 B點移到 C點,靜電力做功-4.0 ×10-7J。
(1)A、B、C三點中,哪點電勢最高?哪點最低?(2)A、B間, B、C間, A、C間的電勢差各是多少?(3)把-1.5 × 10-9C的電荷從A點移到C點,電場力做多少功?(4)根據(jù)以上所得結(jié)果,定性地畫出電場分布的示意圖,標(biāo)出A、B、C三點可能的位置。
【解析】(1)電荷從A移動到B,靜電力做正功,所以A點電勢比B點高。電荷從B移動到C,靜電力做負(fù)功,所以C點電勢比B點高。 但C、B間電勢差的絕對值比A、B間電勢差的絕對值大,所以C點電勢最高,A點次之,B點電勢最低。
(2)A、B間電勢差: B、C間電勢差: A、C間電勢差:
(3)負(fù)電荷從A移動到C時,靜電力做功
(4)A、B、C三點在電場的示意圖可能是:
根據(jù)以上例題第(4)問的結(jié)果,定性畫出了電場分布的示意圖,標(biāo)出了A、B、C三點可能的位置,如圖。
“可能”說明還有其他位置符合要求,這些位置在哪里呢?
在勻強(qiáng)電場中把電荷量為2.0×10-9C的點電荷從A點移動到B點,靜電力做的功為1.6×10-7J。
設(shè)A不動,我們能不能再找出一個位置B′,讓點電荷從A移動到B′靜電力做的功與點電荷從A移動到B靜電力做的功相等,并把B′點標(biāo)在圖中。
WAB′=WAB+ WBB′
如果我們把電勢相同的各點連接起來會是什么樣呢?
在電場中,電勢相同的各點構(gòu)成的面叫作等勢面。
做一做:請根據(jù)正點電荷電場線分布,畫出等勢面。
不規(guī)則帶電導(dǎo)體的等勢面
(2)電場線跟等勢面垂直,且由高電勢指向低電勢。
(1)在等勢面上移動電荷時,靜電力不做功。
(3)兩等勢面一定不相交。
(4)兩個相鄰等勢面間的電勢差是相等的,這樣的等勢面叫做等差等勢面。
(5)等差等勢面密的地方場強(qiáng)大,等差等勢面稀疏的地方場強(qiáng)小。
兩點的電勢之差,也叫電壓。
電場中電勢相等的點構(gòu)成的面。
【練習(xí)1】(多選)關(guān)于電勢差UAB和電勢φA、φB的理解,正確的是(?。〢.UAB表示B點相對于A點的電勢差,即UAB=φB-φAB.φA、φB都可以有正、負(fù),所以電勢是矢量C.UAB和UBA是不同的,它們有關(guān)系UAB=-UBAD.電勢零點的規(guī)定是任意的,但人們通常規(guī)定大地或無窮遠(yuǎn)處為電勢零點
【練習(xí)2】(2022·北京·匯文中學(xué)高一期末)如圖所示,直線a、b和c、d是處于勻強(qiáng)電場中的兩組平行線,M、N、P和Q是它們的交點,四點處的電勢分別為φM、φN、φP和φQ。一帶正電的粒子由M點分別運動到N點和P點的過程中,電場力所做的負(fù)功相等。則( )A.若帶正電的粒子由M點運動到Q點,電場力做正功B.若帶正電的粒子由P點運動到Q點,電場力做負(fù)功C.直線c位于某一等勢面內(nèi),φMφN
【練習(xí)3】(2022·湖北·宜城市第一中學(xué)高一階段練習(xí))空間存在甲、乙兩相鄰的金屬球,甲球帶正電,乙球原來不帶電,由于靜電感應(yīng),兩球在空間形成了如圖所示穩(wěn)定的靜電場。實線為其電場線,虛線為其等勢線(相鄰等勢面間的電勢差相等),A、B兩點與兩球球心連線位于同一直線上,C、D兩點關(guān)于直線AB對稱,則( )A.A點和B點的電勢相同B.C點和D點的電場強(qiáng)度相同C.正電荷從A點移至B點,靜電力做正功D.負(fù)電荷從C點移至D點,電勢能增大
【練習(xí)4】某棵大樹被雷電擊中:此時以大樹為中心的地面上形成了電場,該電場中三個等勢面分布及電場中M、N兩點的位置如圖所示,虛線是一組等間距同心圓,M、N兩點在同一半徑上。下列說法正確的是( ?。〢.M點比N點電勢低B.電場強(qiáng)度的方向由N點指向M點C.M、N兩點間的電勢差為50kVD.電子由M移到N點,電場力做功50keV
【練習(xí)5】(多選)等間距虛線a、b、c、d表示勻強(qiáng)電場中的四個等勢面。兩帶電粒子M、N沿著a、d等勢面射入電場,運動軌跡分別如圖中MPN和NQM所示。已知M帶正電,不計粒子重力,則( ?。〢.N帶負(fù)電B.等勢面a的電勢低于等勢面b的電勢C.運動過程中,帶電粒子M的電勢能逐漸減小D.運動過程中,帶電粒子N的動能逐漸減小
【練習(xí)6】(多選)(2022·遼寧·高一期末)在x軸上有兩個固定的點電荷Q1、Q2,其電場中的電勢φ在x軸正半軸上的分布如圖所示,下列說法正確的是( ?。〢.Q1為負(fù)電荷,Q2為正電荷B.Q1電量小于Q2的電量C.x1處的電場強(qiáng)度為零D.電量為-q的檢驗電荷從x2位置移到無窮遠(yuǎn)的過程中,電場力做功為
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