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[理化生]5、电势差
电场强度、电势差、电势和电势能几个概念的异同点: 答案:(1)电场强度、电势都是由电场本身决定的,与是否放入电荷无关;而电势能是由电场和电荷共同决定的. (2)电场强度是描述电场强弱和方向的物理量,也是反映电场力的性质的物理量;而电势和电势能是反映电场能的性质的物理量. (3)电势、电势能的大小与零参考点的选取有关,是相对的,而电势差的大小与零参考点无关. (1)WAB=EPA-EPB=qφA-qφB=q(φA-φB) 即WAB=qUAB或UAB= (2)说明: ①由UAB=WAB/q可以看出,UAB在数值上等于单位正电荷由A移到B点时电场力所做的功WAB.若单位正电荷做正功,UAB为正值;若单位正电荷做负功,则UAB为负值. 特别提醒: ①公式 不能认为UAB与WAB成正比,与q成反比,只是可以利用WAB、q来测量A、B两点电势差UAB. ②电场中两点间电势差可以与高度差类比,两点间高度差越大,物体在重力作用下做功越多;两点间电势差越大,电荷在电场力作用下做功越多. 将一个电量为-2.0×10-8C的点电荷,从零电势点S移到M点要克服电场力做功4.0×10-8J,则M点电势φM=________.若将该电荷从M点移到N点,电场力做功1.4×10-7J,则N点的电势φN=________,MN两点的电势差UMN=________. 解析:本题可用三种方法解 解法一:各量的正负均代入公式中,由 而USM=φS-φM=0-φM 所以φM=-2.0V 而UMN=φM-φN,所以φN=5.0V 解法二:不考虑正负,只按数值运算后再判断正负.由USM= =2.0V ,因为电场力做负功,所以场强方向与位移方向大致相同,所以φSφM,而φS=0,所以φM=-2.0V. 同理φN=5.0V. 解法三:整体法.将电荷自S点移到M点,再移到N点看做一个全过程来分析, WSN=WSM+WMN=(-4.0×10-8+1.4×10-7)J =1.0×10-7J 所以φN=5V 如图所示,把电量为-5×10-9C的电荷,从电场中的A点移到B点,其电势能________(选填“增大”、“减小”或“不变”);若A点的电势UA=15V,B点的电势UB=10V,则此过程中电场力做的功为________J. 答案:增大 -2.5×10-8J 练习1、在静电场中有a、b、c三点,有一个电荷q1=3×10-8C,自a移到b,电场力做功3×10-6J.另有一个电荷q2=-1×10-8C,自a移到c,电场力做功3×10-6J,则a、b、c三点的电势由高到低的顺序是________,b、c两点间的电势差Ubc为________V. 答案:φcφaφb 400 误区1:带电体在电场中运动时,对电场力做功引起的电势能变化,与其它力做功引起的能量变化分辨不清. (1)只有电场力做功 只发生电势能和动能之间的相互转化,电势能和动能之和保持不变,它们之间的大小关系为: W电=-ΔE电=ΔEk. (2)只有电场力和重力做功 只发生电势能、重力势能和动能之间的相互转化,电势能、重力势能、动能三者之和保持不变,功和能的大小关系为:W电+WG=-(ΔE电+ΔEp)=ΔEk (3)多种力做功 多种形式的能量参与转化,要根据不同力做功和不同形式能转化的对应关系分析,总功等于动能的变化,其关系为:W电+W其他=ΔEk. 三、电势与电场强度的关系 课堂小结 1、电势差 :两点的电势之差,也叫电压 2、电势差的单位:伏特 符号V 1V=1 J/C 3、电势差是标量。 4、静电力做功与电势差的关系: 5、电势差UAB与q、WAB均无关,仅与电场中A、B两位置有关。故电势差反映了电场本身的性质。 练习1、图中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4,相邻的等势面之间的电势差相等,其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动,经过a、b点时的动能分别为26eV和5eV.当这一点电荷运动到某一位置.其电势能变为-8eV时,它的动能应为 ( ) A.8eV B.13eV C.20eV D.34eV 如图所示,a、b、c表示点电荷的电场中的三个等势面,它们的电势分别为 一带电粒子从等势面a上某处由静止释放后,仅受电场力作用运动,已知它经过等势面b时的速率为v,则它经过等势面c时的速度为______________. 解析:依题条件知电场力做正功,设带电粒子电量为q,粒子到等势面c时的速率为v′,则 解得v′=1.5v 如图所示,Q为固定的正点电荷,A、B两点在Q的正上方和Q相距分别为h和0.25h,将另一点电荷从A点由静止释放,
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