电势差与电势能的区别中学教育高中教育_中学教育-高中教育.pdf

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1、精心整理（1）电场强度与电势无直接关系 电场强度为零的地方电势不一定为零，电势为不为零取决于电势零点。如：处于静电平衡的导体内部场强为零，电势相等，是一个等势体，若不选它为电势零点，导体上电势就不为零。若选它为电势零点，则导体电势就为零。（结合说一说）电势为零的地方电场强度不一定为零。如：点电荷产生的电场中某点定为电势零点，但该点电场强度不为零，无穷远处场强和电势都可认为是零。电场强度相等的地方电势不一定相等，如在匀强电场中场强相等，但各点电势不等。而处于静电平衡的导体内部场强为零，处处相等，电势也相等。电势相等的地方电场强度不一定相等。如在等量的异种电荷的电场中，两电荷连线的中垂面是一个等势

2、面，但场强不相等。而处于静电平衡的导体内部场强为零，处处相等，电势也相等（2）电场力做功与电势能的关系 电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增加 电场力力做多少功，电势能就变化多少，在只受电场力作用下，电势能与动能相互转化，而它们的总量保持不变。在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任 一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。求电荷在电场中某点具有的电势能 电荷在电场中某一点 A具有的电势能 EP等于将该点电荷由 A点移到电势零点电场力所做的功 W的。即 EP=W 求电荷

3、在电场中 A、B两点具有的电势能高低 将电荷由 A点移到 B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在 A点电势能大于在 B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在 B点的电势能小于在 B点的电势能。电势能零点的规定 若要确定电荷在电场中的电势能，应先规定电场中电势能的零位置。关于电势能零点的规定：（大地或无穷远默认为零）所以：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。如上式若取 B为电势能零点，则 A点的电势能为：（3）、电势能与电势的关系 由 UAB=qWAB=BABAABqqq)(可看出电势q，因此电荷在电场中具有电势能q

4、，即电荷在电场中具有的电势能等于电荷量跟该点电势的乘积。1、电势能是相对的，解题时要选参考点。2、利用q计算时，对正电荷q 取正，对负电荷q 取负。3、电场中某点的电势由电场本身的性质决定，但电荷q 的电势能由电荷的电荷量和所在处电场的电势共同决定。练习题 1.如图所示，两平行金属板相距 d，电势差为 U，一电子质量为 m，电量为 e，从 O 点沿垂直于极板的方向射出，最远到达 A 点，然后返回，OA=L，此电子具有的初动能为多少？精心整理 2.质量为 m、电量为-q 的带电粒子，从图中的 O 点以初速度 v0。射入场强为 E 的匀强电场中，飞出电场时速度恰好沿 y 轴的正方向(与电场垂直)。

5、在这过程中，带电粒子动量的增量大小为多少？动能增量为多少？(带电粒子所受的重力忽略不计，v0与 x 轴方向夹角为 )。3.一束初速不计的电子流在经 U=5000V 的加速电压加速后，在距两极板等距处垂直进入平行板间的匀强电场，如图所示，若板间距离 d=1.0cm，板长 l=5.0cm，那么，要使电子能从平行板间飞出，两个极板上最多能加多大电压？4 如图所示，水平绝缘光滑轨道 AB的 B 端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝缘轨道 BC 平滑连接，圆弧的半径 R=0.40m。在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场强度E=1.0104N/C。现有一质量 m=0.10kg 的带电体（可视为质

6、点）放在水平轨道上与 B 端距离 s=1.0m 的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的 C 端时，速度恰好为零。已知带电体所带电荷 q=8.010-5C，取 g=10m/s2，求：（1）带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到 B 端时的速度大小；（2）带电体运动到圆弧形轨道的 B 端时对圆弧轨道的压力大小；（3）带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少。5.两个半径均为 R的圆形平板电极，平行正对放置，相距为 d，极板间的电势差为 U，板间电场可以认为是均匀的。一个粒子(24He)从正极板边缘以某一初速度垂直于电场方向射入两极板之

7、间，到达负极板时恰好落在极板中心。已知质子电荷为 e，质子和中子的质量均视为 m，忽略重力和空气阻力的影响，求：（1）极板间的电场强度 E；（2）粒子在极板间运动的加速度 a；（3）粒子的初速度 v0。计算题：1、edU/L。2、mv0cos,220cosmv21。3、解析：在加速电压一定时，偏转电压U越大，电子在极板间的偏转距离就越大。当偏 转电压大到使电子刚好擦着极板的边缘飞出，此时的偏转电压，即为题目要求的最大电 压。加速过程，由动能定理得：2021mveU 进入偏转电场，电子在平行于板面的方向上作匀速运动 l=v0t 在垂直于板面的方向上作匀加速直线运动，加速度：dmUemFa 偏转距

8、离221aty 能飞出的条件为dy21 解式得：2222222100.4)100.5()100.1(500022lUdUV 即要使电子能飞出，所加电压最大为 400V。4（1）设带电体在水平轨道上运动的加速度大小为 a，根据牛顿第二定律有 qE=ma（1）解得 a=qE/m=8.0m/s2（2）设带电体运动到 B 端的速度大小为 vB，则 vB2=2as 解得 vB=as2=4.0m/s。（3）（2）设带电体运动到圆轨道 B 端时受轨道的支持力为 N，根据牛顿第二定律有 N-mg=mvB2/R（4）解得 N=mg+mvB2/R=5.0N（5）A B R O C E 电平衡的导体内部场强为零电势

9、相等是一个等势体若不选它为电势零点导体上电势就不为零若选它为电势零点则导体电势就为零结合说一说电势为零的地方电场强度不一定为零如点电荷产生的电场中某点定为电势零点但该点电场强电势不等而处于静电平衡的导体内部场强为零处处相等电势也相等电势相等的地方电场强度不一定相等如在等量的异种电荷的电场中两电荷连线的中垂面是一个等势面但场强不相等而处于静电平衡的导体内部场强为零处处相等电势少功电势能就变化多少在只受电场力作用下电势能与动能相互转化而它们的总量保持不变在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正负电荷在任一点具有的电势能都为负在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具精心整理 根据牛顿第三

10、定律可知，带电体对圆弧轨道 B 端的压力大小 N=N=5.0N（6）（3）因电场力做功与路径无关，所以带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力所做的功W电=qER=0.32J（7）设带电体沿圆弧形轨道运动过程中摩擦力所做的功为 W摩，对此过程根据动能定理有 W电+W摩-mgR=0-21mvB2（8）解得 W摩=-0.72J（9）5.极间场强UEd；粒子在极板间运动的加速度42FeUammd 由212dat，得：22dmtdaeU02RRmvtdeU 电平衡的导体内部场强为零电势相等是一个等势体若不选它为电势零点导体上电势就不为零若选它为电势零点则导体电势就为零结合说一说电势为零的地方电场强度不一定为零如点电荷产生的电场中某点定为电势零点但该点电场强电势不等而处于静电平衡的导体内部场强为零处处相等电势也相等电势相等的地方电场强度不一定相等如在等量的异种电荷的电场中两电荷连线的中垂面是一个等势面但场强不相等而处于静电平衡的导体内部场强为零处处相等电势少功电势能就变化多少在只受电场力作用下电势能与动能相互转化而它们的总量保持不变在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正负电荷在任一点具有的电势能都为负在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具