第一章 第五节 电势差及其与电场强度的关系（课件 学案 练习）高中物理粤教版（2019）必修 第三册

第五节　电势差及其与电场强度的关系 [教材链接] 1.(1)电势　电势差　电压　U　(2)φA-φB　 2.WAB=qUAB 例1　BC　[解析] 电势具有相对性,电场中各点的电势与零电势点的选取有关,电势差是标量,有正、负之分,但电势差与零电势点的选取无关,故A错误,B正确;由于UAB=φA-φB,UBA=φB-φA,故UAB=-UBA,D错误;电势差为电场中两点电势之差,与移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关,故C正确. 例2　(1)200 V　-300 V　100 V (2)200 V　300 V　-6×10-4 J　-9×10-4 J [解析] (1)点电荷由A点移到B点,克服静电力做功,即静电力做负功,WAB=-6×10-4 J 由B点移到C点,静电力做正功,WBC=9×10-4 J 则有UAB== V=200 V UBC== V=-300 V UCA=UCB+UBA=-UBC+(-UAB)=300 V-200 V=100 V (2)若φB=0,由UAB=φA-φB,得φA=UAB=200 V 由UBC=φB-φC,得φC=φB-UBC=0-(-300 V)=300 V 点电荷在A点的电势能EpA=qφA=-3×10-6×200 J=-6×10-4 J 点电荷在C点的电势能EpC=qφC=-3×10-6×300 J=-9×10-4 J. 变式1　B　[解析] 电场中某两点间的电势差是由电场本身的性质决定的,与移动电荷的电荷量以及电场力做功均无关,选项A错误,B正确;把负电荷从A点移到B点电场力做正功,则A点电势较低,有UAB<0,选项C错误;电场中A、B两点间的电势差UAB等于把单位正电荷从A点移动到B点时电场力做的功,选项D错误. [科学论证] (1)qEd　qUAB　(2)UAB=Ed　(3)UAC=Ed　(4)①电场强度与这两点沿电场方向的距离　②U=Ed　 ③匀强　电场 例3　B　[解析] 由题可知,将电荷量为q=6×10-9 C的正电荷从A移到B电场力做功为W1=-1.2×10-6 J,从A移到C电场力做功为W2=-1.2×10-6 J,即qUAB=qUAC,解得UAB=UAC=-200 V,由此可知,BC为此匀强电场的一条等势线,AC为此匀强电场的一条电场线,故E===2000 V/m,故选B. 变式2　B　[解析] 根据对称性可得φA+φC=φB+φD,D点的电势为φD=9 V,故选B. 例4　B　[解析] 电场线垂直于等势面,如图所示,若在匀强电场中,根据公式U=Ed可知,b、c间的电压等于c、a间电压,由图可知ca段电场线比bc段电场线密,所以ac段电场强度大小大于bc段电场强度大小.所以有Uca>Ubc, 即φc-φa>φb-φc,整理有φc>=-35 V,故选B. 变式3　C　[解析] 类比点电荷电场,靠近点电荷的电场强度越大,相等距离电势差越大,则人向中心行走过程中,如果每步步长一致,每步两脚间电压不相同,故A错误;下落的导线输电电压越高,等效的点电荷形成的电场强度越大,每步的电压越高,故B错误;做立定跳姿势两脚并拢跳离导线触地点中心时,两脚之间的距离小,根据U=d,两脚之间电压很小,是防跨步触电的一种有效方法,故C正确;跨大步跑开远离导线触地点中心,两脚之间的距离增大,两脚之间电压增大,触电风险较大,故D错误. 随堂巩固 1.BD　[解析] 两点间的电势差等于电势之差,由电场中两点的位置决定,与零电势点的选取无关,而电势是相对的,与零电势点的选取有关,故A错误;电势差是标量,电场力做功跟移动电荷的路径无关,由公式W=qU知电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关;A、B两点的电势差是恒定的,但是电势有高低之分,故电势差有正负之分,即UAB=-UBA,故B、D正确,C错误. 2.B　[解析] A、B两点在电场强度方向上的距离为d=AB·cos (180°-120°)=10× cm=5 cm.由于φA<φB,则UAB=-Ed=-100×5×10-2 V=-5 V,故B正确. 3.D　[解析] 由图中电场线形状可以看出,从A到C,电场线越来越密,因此电场强度越来越大,即EC>EB>EA,沿着电场线的方向电势越来越低,因此φA>φB>φC;由于AB=BC,U=Ed且B、C间平均电场强度较大,因此UAB