2024-2025学年高二物理 同步学与练（ 人教版2019必修第三册）10.2 电势差 （原卷版）.docxVIP

10.2电势差

课程标准

物理素养

3.1.5了解电势差的含义。

物理观念：知道电势差概念，知道电势差的正负表示两点间电势的高低关系。理解等势面概念。会画常见电场的等势面。

科学思维：推导静电力做功跟电势差的关系式，会用公式计算静电力所做的功。

科学探究：通过论证等势面一定垂直于电场线，体会反证法在推理过程中的应用。

科学态度与责任：通过地势与电势的类比，领会知识的相通性，学会比较知识的共同点与不同点，掌握研究物理问题的方法。

电场线、等势面及运动轨迹问题

1．判断速度方向：带电粒子运动轨迹上某点的切线方向为该点处的速度方向。

2．判断电场力(或电场强度)的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断电场强度的方向。

3．判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则电场力做正功，电势能减少；若电场力与速度方向成钝角，则电场力做负功，电势能增加。

课前研读课本，梳理基础知识：

一、电势差

1．定义：在电场中，两点之间电势的差值叫作电势差．

2．定义式：UAB＝eq\f(WAB,q).

3．电势差与电势的关系

UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA.

4．静电力做功与电势差的关系

WAB＝EpA－EpB＝q(φA－φB)＝qUAB。

5．影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB，与零电势点的选取。

二、等势面

1．定义：电场中的各点构成的面．

2．四个特点：

①在同一等势面上移动电荷时静电力．

②电场线一定与等势面，并且从电势的等势面指向电势的等势面．

③任意两个等势面都不相交．

3．几种常见等势面的比较

电场

等势面(虚线)图样

特点

匀强电场

垂直于电场线的一簇平面

点电荷的电场

以点电荷为球心的一簇面

等量异种点电荷的电场

两电荷连线的中垂面为等势面

等量同种正点电荷的电场

在电荷连线上，中点电势；在两电荷的中垂线上，垂足处电势

三、静电力做功计算方法

1．W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿的距离

2．WAB＝qUAB，适用于

【题型一】电势差的计算

【典型例题1】如图所示，一个电荷量为－Q的点电荷甲，固定在绝缘水平面上的O点．另一个电荷量为＋q、质量为m的点电荷乙，从A点以初速度v0沿它们的连线向甲运动，运动到B点时的速度为v，且为运动过程中速度的最小值．已知点电荷乙受到的阻力大小恒为Ff，A、B间距离为L0，静电力常量为k，则下列说法正确的是()

A．点电荷乙从A点向甲运动的过程中，加速度逐渐增大

B．点电荷乙从A点向甲运动的过程中，其电势能先增大再减小

C．OB间的距离为eq\r(\f(kQq,Ff))

D．在点电荷甲形成的电场中，AB间电势差UAB＝eq\f(FfL0＋\f(1,2)mv2,q)

【典型例题2】如图所示，第一象限中有沿x轴正方向的匀强电场，第二象限中有沿y轴负方向的匀强电场，两电场的电场强度大小相等．一个质量为m，电荷量为－q的带电质点以初速度v0从x轴上P(－L,0)点射入第二象限，已知带电质点在第一和第二象限中都做直线运动，并且能够连续两次通过y轴上的同一个点Q(未画出)，重力加速度g为已知量．求：

(1)初速度v0与x轴正方向的夹角；

(2)P、Q两点间的电势差UPQ；

(3)带电质点在第一象限中运动所用的时间．

【对点训练1】（多选）利用带电粒子探测电场的分布情况是一种重要的技术手段。如图所示，某圆形区域（圆心为）内存在平行于纸面的匀强电场（未画出），圆上点处有一粒子源，可向圆形区域内发射初动能相同的同种带电粒子，其中分别落在圆上A、两点的粒子动能仍然相同，不计粒子重力、粒子间相互作用及带电粒子对原电场分布的影响，则（）

A.直线为电场中的一条等势线

B.A、两点的电势大小关系为

C.、两点间和、两点间的电势差关系为

D.落在劣弧中点的粒子获得的动能最大

【对点训练2】两个等量同种电荷固定于光滑水平板面上,其连线中垂线上有A、B、C三点(在该板面上),如图1所示,一个电荷量为2C、质量为1kg的小物块从C点由静止释放,运动的v-t图像如图2所示,其中B点为整条图线的切线斜率最大的位置(图中标出了该切线)。则下列说法正确的是()。

A.B点为中垂线上电场强度最大的点,电场强度E=1V/m

B.由C点到A点的过程中,物块的电势能先减小后增大

C.由C点到A点,电势逐渐升高

D.A、B两点间的电势差UAB=5V

【题型二】等势面的应用

【典型例题3】一个带电粒子(不计重力)射入一点电荷的电场中，粒