高二上物理电势差、电容器(教案+练习+答案)

《电容器的电容》精品讲学案（新推荐）基础知识精讲一、电容器1．结构：电容器由两个彼此又相距很近的导体构成。

2．种类：有纸质电容器、电解电容器、可变电容器、平行板电容器等。

3．电容器的充、放电（1）充电：使电容器的两个极板分别带上的过程。

充电的过程是将储存在电容器中的过程。

（2）放电：使电容器两极板上的电荷的过程。

放电的过程是将储存在电容器中的转化为其他形式的能过程。

4．带电荷量：电容器所带的电荷量的绝对值称为电容器所带的电荷量。

5．击穿电压，额定电压（1）击穿电压：电容器所能承受的。

电容器的工作电压击穿电压。

（2）额定电压：电容器长期工作时所能承受的，比击穿电压要。

二、电容1．定义：电容器所带的电荷量与电容器两极板间电势差的比值，叫做电容器的电容，用符号C表示。

2．定义式：。

3．单位：在国际单位制中，电容的单位是，符号是。

电容的常用单位还有微法（）和皮法（），它们之间的换算关系为612μ1F=10F=10pF三、平行板电容器的电容1．影响因素：平行板电容器的电容与两极板的正对面积成，与介质的成正比，与两极板间的距离成。

2．决定式：。

式中r ε是相对介电常数，S 是两极板的正对面积，d 是两极板间的距离，k 为静电常量。

例题精讲平行板电容器两类问题的分析【例题】如图所示，竖直放置的平行板电容器与定值电阻R 、电源E 相连，用绝缘细线将带电小球q 悬挂在极板间，闭合开关S 后悬线与竖直方向夹角为θ。

则有A ．保持开关S 闭合，将A 板向右平移，θ不变B ．保持开关S 闭合，将A 板向左平移，θ变小C ．先闭合开关S ，然后断开，将A 板向右平移，θ不变D ．先闭合开关S ，然后断开，将A 板向右平移，θ变小参考答案：BC题型强化1．根据电容的定义式Q C U=可知 A ．电容器的电容越大，电容器所带的电荷量就越多B ．电容器两极板间的电势差越大，电容越小C．电容器的电容与其带电荷量成正比，与其两极板间的电势差成反比D．电容器的电容不随带电荷量及两极板间的电势差的变化而变化2．一个电容器所带电荷量增加4×10–7 C时，其电势差增加了20 V，则它的电容是A．1×10–8 F B．2×10–8 FC．4×10–8 F D．8×10–8 F3．板间距为d的平行板电容器所带电荷量为Q时，两极板间的电势差为U1，板间的场强为E1。

高二物理：电容器电势变化问题和电容式传感器问题班级__________ 座号_____姓名__________ 分数__________一、知识清单1． 电容器中P 点电势变化问题2． 常见电容式传感器二、选择题3． (多选)电容式话筒的保真度比动圈式话筒好，其工作原理如图6-1-9所示。

Q 是绝缘支架，薄金属膜M 和固定电极N 形成一个电容器，被直流电源充电。

当声波使膜片振动时，电容发生变化，电路中形成变化的电流。

在膜片向右运动的过程中（ ） A ．电容变大B ．电容变小C ．导线AB 中有向左的电流D ．导线AB 中有向右的电流 【答案】AC【解析】声波使膜片向右振动，MN 间距减小，电容变大，A 正确，B错误；MN 间的电压不变，由Q ＝CU 知Q 变大，继续充电，则导线AB 中有向左的电流，C 正确，D 错误。

4． 如图所示为测定压力的电容式传感器，将平行板电容器、灵敏电流表(零刻度在中间)和电源串联成闭合回路，当压力F 作用于可动膜片电极上时，膜片发生形变，引起电容的变化，导致灵敏电流表指针偏转，在对膜片开始施加压力使膜片电极从图中的虚线推到图中实线位置并保持固定的过程中，灵敏电流表指针偏转情况为(电流从电流表正接线柱流入时指针向右偏)（ ） A ．向右偏到某一刻度后回到零刻度 B ．向左偏到某一刻度后回到零刻度 C ．向右偏到某一刻度后不动 D ．向左偏到某一刻度后不动 【答案】 A【解析】 [思路点拨] 根据电容的公式C ＝εr S 4πkd 和C ＝Q U ，按以下思路进行分析。

压力F 作用下→d 变化→C 变化→Q 变化→回路中产生电流压力F 作用时，极板间距d 变小，由C ＝εr S4πkd ，电容器电容C 变大，又根据Q ＝CU ，极板带电荷量变大，所以电容器应充电，灵敏电流计中产生由正接线柱流入的电流，所以指针将右偏。

F 不变时，极板保持固定后，充电结束，指针回到零刻度。

第五节电势差学案课前预习学案一、预习目标1．理解电势差是描述电场的能的性质的物理量。

2．理解电势是描述电场的能的物理量。

二、预习内容1、你知道什么叫“类比”吗？所谓类比，就是将两个（或两类）研究对象进行对比，根据它们在某些方面有相同或相似的属性，进一步推断它们在其他方面也可能有相同或类似的属性。

“类比”法是一种科学的研究方法。

2、电势能和我们以前学过的哪种能量相类似？二、电势能与重力势能对比后得到：结论：，电势能减小；电场力作负功(克服电场力做)，。

静电力做的功等于电势能的减少量，公式三、电势定义：公式：变形得：。

课内探究学案一、学习目标1．理解电势差是描述电场的能的性质的物理量，理解电势差与零点电势面位置的选取无关，熟练应用其概念及定义式U AB=W AB/q进行相关的计算．2．理解电势是描述电场的能的物理量，知道电势与电势差的关系，电势与零势面的选取有关，知道在电场中沿着电场线的方向电势逐渐降低．3．知道电势能，知道电场力做功与电势能改变的关系．二、学习过程电势差与电势的关系。

电势差定义：也叫。

设电场中A点的电势为，B点的电势为，电势差表示成也可以表示成显然讨论与交流：1、电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示什么意义？2、电势的数值与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取有关吗？这与力学中学过的哪个概念相似？二、静电力做功与电势差的关系。

电荷q 从电场中A 点移到B 点，静电力做功与电势差的关系。

W AB = = = =即或1、U AB 由什么决定？跟W AB 、q 有关吗？2、W AB 跟q 、U AB 有关吗？三、反思总结1、电势差和电势的概念。

2、电势差和电势的区别。

3、应用AB AB qU W 计算时的注意事项。

四、当堂检测1、关于对U AB =W AB /q 和W AB = qU AB 的理解，正确的是（ ）A 、电场中A 、B 两点的电势差和两点间移动电荷的电量q 成反比B 、在电场中A 、B 两点移动不同的电荷，电场力的功W AB 和电量q 成正比C 、U AB 与q 、W AB 无关，甚至与是否移动电荷都没有关系D 、W AB 与q 、U AB 无关，与电荷移动的路径无关2、关于电势差U AB 和电势φA 、φB 的理解，正确的是（ ）A 、U AB 表示B 点与A 点之间的电势差，即U AB = φB - φAB 、U AB 和U BA 是不同的，它们有关系：U AB = -U BAC 、φA 、φB 都有正负，所以电势是矢量D 、零电势点的规定虽然是任意的，但人们常常规定大地和无穷远处为零电势点课后练习与提高1、有一个带电量q = -3.0×10-6 C 的点电荷，从电场中的A 点移到B 点时，克服电场力做功6.0×10-4J ，从B 点移到C 点时，电场力做功9.0×10-4 J 。

高二物理电势差电势试题答案及解析1.如图所示，在点电荷Q的电场中，已知a、b两点在同一等势面上，c、d两点在同一等势面上，无穷远处电势为零。

甲、乙两个带粒子经过a点时动能相同，甲粒子的运动轨迹为acb，乙粒子的运动轨迹为adb．由此可以判定：（）A．甲粒子经过c点与乙粒子经过d点时的动能相等B．甲、乙两粒子带同种电荷C．甲粒子经过b点时的动能小于乙粒子经过b点时的动能D．甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能【答案】D【解析】根据轨迹的弯曲知，乙电荷受到的斥力，甲电荷受到的是引力，所以电场力对甲做正功，对乙做负功，甲的动能增大．乙的动能减小，所以粒子在c点的动能比d点的动能大．故A错误．根据轨迹的弯曲知，乙电荷受到的斥力，甲电荷受到的是引力．所以两粒子的电性相反．故B错误．a到b，不管沿哪一路径，电场力做功为零，动能不变．故C错误；因为甲粒子受到的引力作用，电场力做正功，电势能减少，乙粒子受到的是斥力作用，电场力做负功，电势能增加，所以甲粒子经过c点时的电势能小于乙粒子经过d点时的电势能．故D正确．故选：D【考点】电场力做功及电势能；等势面。

2.在一个匀强电场中有a、b两点，相距为d，电场强度为E，把一个电量为q的负电荷由a移到b点时，电场力对电荷做正功W，以下说法正确的是（）A．a点电势比b点电势低B．a、b两点电势差大小为U=EdC．ab两点电势差大小为D．该电荷在b点电势能较a点大【答案】AC【解析】因电场力做正功，负电荷的电势能减小，根据可知，负电荷的电势能减小，则电场中的电势升高，所以a点的电势比b点的低，故A正确、D错误；匀强电场中场强与电势差的关系式中的距离d指的是沿电场方向的距离，题目中ab两点的连线不一定是沿电场方向的，所以电势差不一定等于Ed，故B错误；根据可知，ab两点间的电势差大小，所以C正确；【考点】电势、电势差3.关于电动势下列说法正确的是（）A．当外电路断开时，路端电压不等于电源电动势B．用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值C．电源电动势总等于内、外电路上的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关D．在电源内部，由正极到负极的方向为电动势的方向【答案】B【解析】电源电动势等于外电路断路时路端电压，A错误；由于电压表内阻的存在，所以用电压表直接测量电源两极时，电压表内阻分压，测量值小于实际值，B正确；电源电动势在数值上等于内外电路电压之和，但是电动势的大小取决于电源的性质，C错误；电源外部电流从正极到负极，电源内部，电流从负极到正极，所以在电源内部从负极到正极的方向为电动势的方向，D错误；【考点】考查了对电源电动势的理解4.某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP 和EQ，电势分别为UP 和UQ，则 ( )A．EP ＜EQ，UP＞UQB．EP＜EQ，UP＜UQC．EP ＞EQ，UP＜UQD．EP＞EQ，UP＞UQ【答案】D【解析】由图可以看出，P点周围的磁感线比较密，Q点周围的磁感线比较稀疏，故P点的电场强度大于Q点；又因为电场线的方向是由P到Q，故P点的电势大于Q点，所以D是正确的。

2023-2024学年高二上物理：10.2电势差一．选择题（共8小题）1．真空中某带正电的点电荷的等势面分布如图所示，图中相邻等势面的半径差相等。

下列选项正确的是（）A．相邻等势面间的电势差相等B．P点的场强比Q点的场强大C．P点电势比Q点电势低D．检验电荷在P点比在Q点的电势能大2．如图所示，汽车以速度v通过一弧形的拱桥顶端时，关于汽车受力的说法中正确的是（）A．汽车的向心力就是它所受的重力B．汽车的向心力是它所受的重力与支持力的合力，方向指向圆心C．汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和向心力的作用D．汽车受到的支持力比重力大3．关于电势差的说法中，正确的是（）A．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功B．1C正电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1J的功，这两点间的电势差就是1VC．在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关D．两点间的电势差的大小跟放入这两点的电荷的电量成反比4．电势、电势差是描述电场的“能的性质”的物理量，其单位用国际单位制基本单位可表示为（）A．V B．V/mC．kg•m2/（A•s2）D．kg•m2/（A•s3）5．如图所示，实直线是某点电荷电场中的一条电场线，虚线是该电场中的三条等势线，由图可知下列正确的是（）A．该点电荷是负电荷B．M点的场强一定大于N点的场强C．M点的电势一定低于N点的电势D．某电荷在M点或N点具有的电势能与零电势的选取无关6．如图所示，四条竖直平行线是一个匀强电场中的四个等势面，相邻两个等势面之间的距离为1cm，由此可以确定场强的大小和方向是（）A．300V/m，水平向左B．300V/m，竖直向下C．900V/m，水平向右D．900V/m，竖直向上7．在“DIS描绘电场等势线”的实验中，关于电源和导电纸，下列说法正确的是（）A．应选用6V的交流电源导电纸有导电物质的一面朝上B．应选用6V的直流电源导电纸有导电物质的一面朝上C．应选用6V的交流电源导电纸有导电物质的一面朝下D．应选用6V的直流电源导电纸有导电物质的一面朝下8．将一个电荷量为q的正电荷在匀强电场中从A点移到B点，电场力做功W，则A、B两点之间的电势差等于（）A．WqB．qWC．qW D．0二．多选题（共3小题）9．下面是某同学对电场中的一些概念及公式的理解，其中正确的是（）A．由E=Fq知，电场中某点的电场强度与检验电荷所带的电荷量成反比B．由C=QU知，对于确定的电容器，它所带的电荷量跟它两极板间所加电压的比值保持不变第1页共12页第2页共12页。

电容器教案含同步练习（含答案）学习目标1.知道什么是电容器以及常用的电容器有那些2.知道电场能的概念，电容电荷放电时器充电和放电时能量的转化3.理解电容器电容的概念以及其定义C=Q/U，并能用来进行有关的计算4.知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系5.知道公式C=εS /4πkd及其含义学习重点：电容概念的理解学习方法：类比法、探究法、讨论法新课教学（一）电容器【放幻灯片】使学生仔细观察，是否认识这些电学元件？找出电容器的共同点，下一定义【学生总结，教师评析，出示板书】电容器：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体，组成一个电容器【思考】1：相邻两同学是否构成电容器？（构成，中间空气绝缘，人是导体且靠很近）【思考】２：两个平行金属板夹上一层绝缘物质能否构成一个电容器？（构成2: 金属板导电是导体，这种电容器叫平行板电容器，其中的绝缘物质称之为电介质）前面提到的平行板电容器就是一种最简单的电容器。

下面以平行板电容器为例来学习有关电容器的一些基本知识【演示电容器的充放电】【出示板书】充电：电容器两板分别接在电池两端，两板带上等量异种电荷的过程放电：充了电的电容器的两板用导线相连，使两板上正、负电荷中和的过程【指出】充放电过程分别有短暂的充电电流，放电电流【问题讨论】１：充放电的短暂电流说明什么问题？【问题讨论】２：有电流就有电流做功，会消耗能量，伴随着能量的转化，在充放电过程中能量如何转化？阅读课本认识电场能（极板带电——电场——电场能）【学生分析得】１．充放电的短暂电流说明这两个过程进行得很快。

２．充电：电源能量电场能放电：电场能其他形式能【指出，出示板书】电容器所带电荷量：每一极板所带电荷量的绝对值（二）电容【过渡】电容器是容纳电荷得容器。

一个电容器容纳电荷得本领如何描述呢？【类比】电容器——电容——储存电荷容器——————储存物质（如水杯存水）【引申思考】水杯存水的本领大小由什么决定，电容器储存电荷的本领的决定因素呢？【类比探究】类比于柱形水容器水——容器的体积。

1.5 电势差教学三维目标：（一）知识与技能理解电势差的概念；会计算点电荷在电场力作用下，从电场中一点移动到另一点时电场力所做的功；（二）过程与方法知道电势和电势差的关系；（三）情感态度与价值观培养学生概括、归纳、类比的能力和抽象思维能力。

教学重点和难点：1、重点：电势差的概念，电势能的改变与电场力做功的关系，电功计算。

2、难点：电势差的定义（比值）及“在电场中电场力对电荷做功引起电荷的电势能的减少”的认识。

教学过程：一、新课教学：1、电势差：（又叫电压）（1）定义：电荷q 在电场力作用下由A 点移到另一点B 的过程中，电场力做的功W AB 与电荷量q 的比值，叫A 、B 两点之间的电势差U AB 。

（2）定义式：qW U AB AB = （3）单位：伏特 符号：V 1V =1J/C（4）物理意义：电势差的值即为电场力作用下两点间移动一库仑的正电荷电场力做的功。

例如：U AB =10V ，移动1库仑正电荷电场力做功为10J ，移动1库仑负电荷电场力做功－10J 。

2、电势与电势差的比较：（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，B A AB U ϕϕ-=（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。

（3）电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值；电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低。

3、应用AB AB qU W =计算时，相关物理量用正、负值代入，其结果：AB W ＞0，电场力做正功；AB W ＜0，电场力做负功；AB U ＞0，A ϕ＞B ϕ；AB U ＜0，A ϕ＜B ϕ二、典型例题分析：【例1】教材P24页 例1【例2】将一个电量为－2×10－9C 的点电荷从电场中的N 点移到M 点，需克服电场力做功1.4×10－8J ，N 、M 两点间的电势差U NM 为多少？若将该电荷从M 移到N ，电场力做什么功？U MN 为多少？【解析】（1）W NM =－1.4×10－8J ， V q W U NM NM 7102104.198=⨯-⨯-==-- （2）W MN =1.4×10－8J ， V q W U MN MN 7102104.198-=⨯-⨯==-- 说明：应用AB AB qU W =计算时，注意各物理量用正负值代入。

一、静电力做功的特点1．静电力做功：在匀强电场中，静电力做功W ＝qE ·l cos θ。

其中θ为静电力与位移之间的夹角。

2．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。

以上结论适用于匀强电场和非匀强电场。

二、电势能1．概念：电荷在电场中的势能，可用E p 表示。

2．大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。

3．与静电力做功的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，用公式表示W AB ＝E p A －E p B 。

静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加。

4．电势能的数值大小与零势能点的选取有关，通常把无限远处或大地表面上的电势能规定为零。

[注意] 电势能的特点(1)系统性：电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的。

(2)相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关，因此确定电荷的电势能首先应确定零势能点的位置，但电荷在某两点之间的电势能之差与零势能点的选取无关。

(3)标量性：电势能是标量，有正负、无方向。

电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能。

三、电势1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。

2．定义式：φ＝E p q。

3．单位：在国际单位制中，电势的单位为伏特，符号：V 。

4．矢标性：电势是标量，但有正值和负值之分。

5．相对性(1)电势是相对的，只有先确定了电场中某点的电势为零以后，才能确定电场中其他各点的电势，即电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关。

(2)电势正值与负值的意义：在规定了零电势后，电场中各点电势可以是正值，也可以是负值。

正值表示该点电势高于零电势；负值表示该点电势低于零电势。

6．与电场线的关系：沿着电场线方向电势逐渐降低。

7.电势与电势能的区别电势φ电势能E p物理意义反映电场能的性质反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量大小电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的正、负值电势沿电场线逐渐下降，取定电势零点后，某点的电势高于零时，为正值；某点的电势低于零时，为负值正点电荷(＋q)：电势能的正负跟电势的正负相同；负点电荷(－q)：电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特焦耳联系E p＝qφ①等量正电荷：连线上的电场方向指向远离该点的点电荷，因此等量正电荷连线上的电势中点最低，向两边逐渐增高。

2023-2024学年高二上物理专题03电容器电容
考点精练
一．选择题（共28小题）
1．（2022•南京模拟）受疫情影响，医用口罩成为了大众生活的必需品，而熔喷布是医用口罩的最核心的材料。

如图所示，工厂在生产熔喷布时为了实时监控其厚度，通常要在生产流水线上设置传感器，其中A、B为平行板电容器的上、下两个极板，上下位置均固定，且分别接在恒压直流电源的两极上(B接正极，A接负极），G是灵敏电流计。

熔喷布变厚会导致电介质相对介电常数增大，当熔喷布匀速从两极板间穿过时，关于说法正确的是()
A．熔喷布突然变厚时，A、B两板上的电荷量增多
B．熔喷布突然变厚时，A、B两板间的电场强度增强
C．熔喷布突然变厚时，有自a向b的电流流过灵敏电流计
D．熔喷布的厚度未发生变化时，灵敏电流计读数不为零
2．（2021秋•宾县校级期末）如图所示的实验装置中，极板A接地，平行板电容器的极板B 与一个灵敏的静电计相连。

保持电容器所带的电荷量不变，现将A极板向左平移，增大电容器两极板间的距离时()
A．静电计指针的偏角变大B．两板间电场强度变小
C．电容器的电容变大D．电容器两板间电压变小3．（2022春•镇远县校级月考）下列关于电容器电容的大小的说法中正确的是()
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《电势差》精品讲学案（新推荐）基础知识精讲一、电势差1．定义：电场中两点间电势的叫做电势差，也叫。

2．公式：U AB= ，U BA= ，U A–U BA。

3．单位：伏特，符号是V。

二、电势差的注意事项1．电势差是表示电场能的性质的物理量，只由电场本身的性质决定。

电场中电势是相对的，而电势差是，与零电势的选取；2．讲到电势差时，必须明确所指的是哪两点间的电势差。

A、B间的电势差记为，而B、A间的电势差记为，且；3．电势差是，但电势差有正、负之分，且电势差的正、负表示电场中两点间电势的高低，如U AB=–6 V，表示A点的电势比B点的电势低6 V。

例题精讲电势差与电势的区别和联系A．电势差的大小由电场力在两点间移动电荷所做的功和电荷量决定B．电场力在电场中两点间移动电荷做功的多少由这两点间的电势差和电荷量决定C．电势差是矢量，电场力做的功是标量D．在匀强电场中，与电场线垂直的某个方向上任意两点间的电势差均为零参考答案：BD题型强化1．关于电场力做功和电势差的说法中，正确的是A．电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷量决定B．电场力在电场中两点间移动电荷做功的多少由这两点间的电势差和电荷量决定C．电势差是矢量，电场力做的功是标量D．在匀强电场中，与电场线垂直的某个方向上任意两点间的电势差均为零2．一个带正电的质点，电荷量q=2.0×10–9 C，在静电场中由a点移到b点，在这过程中，除电场力外，其他力做的功为 6.0×10–5 J，质点的动能增加了8.0×10–5 J，则a、b两点间的电势差U ab为A．3×104 V B．1×104 VC．4×104 V D．7×104 V3．如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的电势为零。

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26 eV和5 eV。

实验观察电容器的充、放电类型一数据处理【典例1】把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接.先使开关S与“1”端相连，电源向电容器充电;然后把开关S掷向“2”端，电容器放电.与电流传感器相连接的计算机所记录这一过程中电流随时间变化的I-t曲线如图乙所示。

下列关于这一过程的分析，正确的是（)A。

在形成电流曲线1的过程中，电容器两极板间电压逐渐减小B。

在形成电流曲线2的过程中，电容器的电容逐渐减小C。

曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积D。

S接“1"端,只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势E【解析】选C.在形成电流曲线1的过程中，开关S与“1"端相连，电容器在充电，所带电荷量增大，电容不变，由电容的定义式C=分析可知两极板间电压增大,故A错误；在形成电流曲线2的过程中,开关S与“2"端相连,电容器在放电，在放电的过程中，电容器的电荷量减小,但电容反映电容器本身的特性，与电压和电荷量无关,保持不变,故B错误;I—t图线与时间轴围成的面积表示电荷量.由于电容器充电和放电的电荷量相等,所以曲线1与横轴所围面积等于曲线2与横轴所围面积，故C正确；S接“1”端，只要时间足够长，电容器充电完毕，电路中没有电流，电源的内电压为零，电容器极板间的电压等于电源的电动势E，故D错误。

类型二实验创新【典例2】发光二极管具有单向导电性，当发光二极管接正向电压时,二极管导通并发光;接反向电压时,二极管不导通也不发光。

如图所示，连接电路,将开关分别拨到位置“1"和位置“2”，哪个二极管会发光?请解释观察到的现象。

【解析】开关拨到位置“1"时，发光二极管D2亮；开关拨到位置“2”时，发光二极管D1亮.因为开关拨到位置“1”时，电容器充电;开关拨到位置“2”时，电容器放电.答案：见解析.【创新评价】1。

实验器材:用发光二极管代替电流表。

2。

电容器的电容(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.(2020·泰安高二检测)传感器是自动控制设备中不可缺少的元件,已经渗透到宇宙开发、环境保护、交通运输以及家庭生活等各种领域。

下列为几种电容式传感器,其中通过改变电容器两极板间距离而引起电容变化的是( )【解析】选C。

A选项改变的是介质,B、D选项改变的是正对面积,C选项改变的是两极板间距离,故C正确,A、B、D错误。

2.一平行板电容器两极板之间充满云母介质,接在恒压直流电源上。

若将云母介质移出,则电容器( )A.极板上的电荷量变大,极板间电场强度变大B.极板上的电荷量变小,极板间电场强度变大C.极板上的电荷量变大,极板间电场强度不变D.极板上的电荷量变小,极板间电场强度不变【解析】选D。

电容器电容C=,云母介质移出,εr减小,C减小;由C=可知,电源恒压,U一定,C减小,故Q减小;电场强度E=,d不变,故E不变,则D正确,A、B、C错误。

【加固训练】如图,一平行板电容器的两极板与一电压恒定的电源相连,极板水平放置,极板间距为d;在下极板上叠放一厚度为l的金属板,其上部空间有一带电粒子P静止在电容器中。

当把金属板从电容器中快速抽出后,粒子P开始运动。

重力加速度为g。

粒子运动的加速度为( )A.gB.gC.gD.g【解析】选A。

带电粒子在电容器两极板间时受到重力和电场力的作用,最初处于静止状态,由二力平衡条件可得:mg=q;当把金属板从电容器中快速抽出后,电容器两极板间的电压不变,但两极板间的距离发生了变化,引起电场强度发生了变化,从而电场力也发生了变化,粒子受力不再平衡,产生了加速度,根据牛顿第二定律ma=mg-q,两式联立可得a=g。

3.如图所示,A、B为两块竖直放置的平行金属板,G是静电计,开关S闭合后,静电计指针张开一定角度。

下述做法可使静电计指针张角增大的是( )A.使A板向左平移以增大板间距离B.在A、B两板之间插入一块陶瓷板C.断开S后,使B板向左平移以减小板间距离D.断开S后,使B板向上平移以减小极板正对面积【解析】选D。

高二物理电容器与电容教案.doc
电容器是一种能够储存电荷的电子元器件。

在电路中，电容器的应用非常广泛，可以用于滤波、存储能量、延时等多种功能。

本次教学将介绍电容器的基本概念、计算方法、电容的影响因素及其应用等知识，以期达到对学生电容器的基本理解和计算能力的提升。

一、电容器的基本概念
电容器一般由两个金属板和介质组成。

在电容器中，金属板是导体，界面上的介质是绝缘体。

当电容器两端加电压时，由于金属板之间的介质存在，就会形成电场。

电容器的基本单位是法拉(F)，1F=1C/V(库仑/伏)。

电容器的容量大小取决于金属板间距、介质材料、面积等因素。

二、电容器的计算方法
1. 平行板电容器的计算公式：
C = ε A / d
其中C表示电容量，单位为法拉(F)；ε表示介质常数，A表示两平行板面积，d表示两平行板间距。

其中C表示电容量，a表示内球半径，b表示外球半径，d表示两球间距，ε表示空气介质的介电常数，为8.85×10^-12 F/m.
三、电容的影响因素
1. 金属板间距：金属板间距越小，电容量越大。

2. 介质材料：不同介质材料其电容量是不同的。

一般介电常数越大，电容量越大。

四、电容器的应用
1. 充电和放电：通过将电容器连接到电源上充电，再将它与电路连接，可以在电源失效时提供电荷，延长电路的使用时间。

2. 滤波电路：在滤波中，电容器被用作低通和高通滤波器。

3. 积分电路：电容器可以被用作积分电路，这在模拟信号处理中非常常见。

4. 时钟电路：电容器被广泛地用作时钟电路的元器件。

第二章电势能和电势差§2-4 电容器课前预习案【预习内容】1．两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质，就组成一个最简单的电容器，叫做___________．实际上，任何两个__________________ 又_______________ 的导体，都可以看成一个电容器．2．电容器________________与电容器________________的比值，叫做电容器的电容．表达式C＝______，国际单位制中单位__________，简称____________ ，符号________________．常用较小单位lμF＝________F，l pF＝________F．电容是表示电容器____ ____ 的物理量．3．平行板电容器极板正对面积为S，极板间距为d，当两极板间充满相对介电常数为ε的电介质时，电容C= _____________．【预习自测】1、下列关于电容器和电容的说法中，正确的是( )A．根据C=Q／U可知，电容器的电容与其所带电荷量成正比，跟两板间的电压成反比B．对于确定的电容器，其所带的电荷量与两板间的电压(小于击穿电压且不为零)成正比C．无论电容器的电压如何变化(小于击穿电压且不为零)，它所带的电荷量与电压比值恒定不变D．电容器的电容是表示电容器容纳电荷本领的物理量，其大小与加在两板上的电压无关2、对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是( )A．将两极板的间距加大，电容将增大B．将两极扳平行错开，使正对面积减小，电容将减小C．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大D．在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大课上探究案【探究内容】1、电容概念及两个公式的理解例1．由电容器电容的定义式C＝QU可知()A．若电容器不带电，则电容C为零B．电容C与电容器所带电荷量Q成反比，与电压U成反比C．电容C与所带电荷量Q多少无关D．电容在数值上等于使两板间的电压增加1 V时所需增加的电荷量1718 例2、对于水平放置的平行板电容器，下列说法正确的是（ ）A 、将两极板的间距加大，电容将增大B 、将两极板平行错开，使正对面积减小，电容将减小C 、在下板内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的陶瓷板，电容将增大D 、在下板的内表面上放置一面积和极板相等、厚度小于极板间距的铝板，电容将增大2、平行板电容器两类动态问题的分析方法例3、如图所示，平行放置的金属板A 、B 组成一只平行板电容器，对以下两种情况：(1)保持开关S 闭合，使A 板向右平移错开一些；(2)S 闭合后再断开，然后使A 板向上平移拉开些．讨论电容器两扳间的电势差U 、电荷量Q 、板间场强E 的变化情况．课后巩固案 1、当一个电容器所带电荷量为Q 时，两极板间的电势差为U ，如果所带电荷量增大为2Q ，则( )A ．电容器的电容增大为原来的2倍，两极板间电势差保持不变B ．电容器的电容减小为原来的1／2倍，两极板间电势差保持不变C ．电容器的电容保持不变，两极板间电势差增大为原来的2倍D ．电容器的电容保持不变，两极板间电势差减少为原来的1／2倍2、如图所示，先接通S 使电容器充电，然后断开S ．当增大两极板间距离时，电容器所带电荷量Q 、电容C 、两板间电势差U ，电容器两极板间场强E 的变化情况是 ( )A ．Q 变小，C 不变，U 不变，E 变小B ．Q 变小，C 变小，U 不变，E 不变C ．Q 不变，C 变小，U 变大，E 不变D ．Q 不变，C 变小，U 变小，E 变小3、用控制变量法，可以研究影响平行板电容器电容的因素(如图所示)．设两极板正对面积为S ，极板间的距离为d ，静电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若（ ）A ．保持S 不变，增大d ，则θ变大B ．保持S 不变，增大d ，则θ变小C ．保持d 不变，减小S ，则θ变小D ．保持d 不变，减小S ，则θ不变4、如图所示，两板间距为d 的平行板电容器与一电源连接，开关S 闭合，电容器两板间的一质量为m ，带电荷量为q 的微粒静止不动，下列各叙述中正确的是（ ）A ．微粒带的是正电B ．电源电动势的大小等于q mgdC ．断开开关S ，微粒将向下做加速运动D ．保持开关S 闭合，把电容器两极板距离增大，将向下做加速运动图l —7—10 K m。

1.5《电势差》一、【学习与讨论】学点一： 电势差定义式U AB ＝W AB /q 的理解1．U AB ＝W AB q中，W AB 为q 从初位置A 运动到末位置B 时静电力做的功，计算时W 与U 的角标要对应，即W AB ＝qU AB ，W BA ＝qU BA .2．U AB ＝W AB q中，各量均可带正负号运算．但代表的意义不同．W AB 的正、负号表示正、负功；q 的正、负号表示电性，U AB 的正、负号反映φA 、φB 的高低．3．公式U AB ＝W AB q不能认为U AB 与W AB 成正比，与q 成反比，只是可以利用W AB 、q 来测量A 、B 两点电势差U AB ，U AB 由电场和A 、B 两点的位置决定．4．W AB ＝qU AB ，适用于任何电场．静电力做的功W AB 与移动电荷q 的路径无关．只与初、末位置的电势差有关．学点二： 有静电力做功时的功能关系1．只有静电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＝ΔE k .2．只有静电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＋W G ＝－(ΔE 电＋ΔE p )＝ΔE k .3．多个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＝ΔE k .4．静电力做功的计算方法有三种：(1)在匀强电场中，W ＝Fl cos α＝qEl cos α，α是E 、l 方向的夹角．(2)W AB ＝qU AB 既适用于匀强电场，又适用于非匀强电场．(3)由静电场的功能关系也可确定静电力做功.二、【探索与分析】1.描述电势差的两个公式U AB ＝W AB q和U AB ＝φA －φB 的区别是什么？ 电场具有多种属性，我们可以从不同角度描述电场的属性，公式U AB ＝W AB q 是从静电力做功的角度，而U AB ＝φA －φB 是从电势出发来定义电势差．U AB ＝W AB q中，W AB 为q 从初位置A 移动到末位置B 静电力做的功，W AB 可为正值，也可为负值；q 为电荷所带电荷量，正电荷取正值，负电荷取负值．由U AB ＝W AB q可以看出，U AB 在数值上等于单位正电荷由A 移到B 点时静电力所做的功W AB ，若静电力对单位正电荷做正功，U AB 为正值；若静电力对单位正电荷做负功，则U AB 为负值.(4)标量，可正可负，正负号相对零电势面而言 高低 联系 (1)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差(2)电势与电势差的单位相同，皆为伏特(V)【例1】 下列说法正确的是( )A ．A 、B 两点的电势差，等于将正电荷从A 点移到B 点时静电力所做的功B ．电势差是一个标量，但是有正值或负值之分C ．由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关D ．A 、B 两点的电势差是恒定的，不随零电势面的不同而改变，所以U AB ＝U BA答案 BC解析 解本题的关键是要全面理解电势差这个概念，从电势差的定义可知A 项错误．从电势差的特性可知电势差是标量，有正负之分，B 项正确．从静电力做功的特性及电势差的定义可知两点间电势差只与两点间位置有关，C 项正确．最易错的是把电势差与电压相混淆．电势差可以反映出两点电势的高低，U AB ＝－U BA ，而电压只是电势差的大小，故D 项错误．四、电势差公式的应用【例2】 有一个带电荷量q ＝－3×10－6C 的点电荷，从某电场中的A 点移到B 点，电荷克服静电力做6×10－4 J 的功，从B 点移到C 点，静电力对电荷做9×10－4 J 的功，求A 、C 两点的电势差并说明A 、C 两点哪点的电势较高．答案 －100 V C 点的电势较高解析 负电荷从A 移至B 的过程，电荷克服静电力做功，可见负电荷从电势高处移至电势低处，即φA >φB .电势差大小U AB ＝W AB q ＝－6×10－4－3×10－6V ＝200 V 电势高低：φA －φB ＝200 V① 负电荷从B 移至C ，静电力做正功，可见负电荷从电势低处移至电势高处：φB <φC电势差大小U BC ＝W BC q ＝9×10－4－3×10－6V ＝－300 V 电势高低：φB －φC ＝－300 V②由①②式相加得U AC ＝φA －φC ＝－100 V 所以A 、C 两点中C 点的电势较高. 自学检测：1.对U AB ＝1 V 的正确理解是( )A ．从A 到B 移动qC 的正电荷，静电力做功1 JB ．从A 到B 移动1C 的正电荷，静电力做功1 JC ．从B 到A 移动1 C 的正电荷，静电力做功1 JD ．从A 到B 移动1 C 的正电荷，静电力做功－1 J答案 B2．一个带正电荷的质点，电荷量q ＝2.0×10－9 C ，在静电场中由a 点移到b 点，在这过程中，除静电力做功外，其他力做功为6.0×10－5 J ，质点的动能增加了8.0×10－5 J ，则ab 两点间电势差U ab 为( )A ．3.0×104 VB ．1.0×104 VC ．4.0×104 VD ．7.0×104 V答案 B 解析 根据动能定理W ＝ΔE k ，其中可认为有两个力做功，静电力和其他力，即：W 其它＋W 电＝ΔE k ，其中W 电＝qU ，代入数据即得B 选项正确．3．电荷量为3×10－8 C 的试探电荷从电场中的A 点移到B 点时，它的电势能减少了6×10－7 J ，则在这个过程中，静电力对试探电荷做了________ J 的________功(填“正”或“负”)，A 、B 两点之间的电势差为________ V.答案 6×10－7 正 20 解析 由W AB ＝－ΔE p 知：W AB ＝6×10－7 J ，静电力做正功．由W AB ＝U AB q 知：U AB ＝W AB q ＝6×10－7 J 3×10－8 C＝20 V 4．如下图所示，A 、B 两点间电势差U AB 为20 V ，电荷量q ＝－2×10－9 C ，按图中路径由A 点移动至B 点，静电力做的功是多少？答案 －4×10－8 J典型例题：电场中电场强度、电势、电势差、等势面之间的关系如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，且AB ＝BC ，电场中的A 、B 、C 三点的场强分别为E A 、E B 、E C ，电势分别为φA 、φB 、φC ，AB 、BC 间的电势差分别为U AB 、U BC ，则下列关系中正确的是( )A ．φA >φB >φCB ．EC >E B >E AC ．U AB <U BCD ．U AB ＝U BC 思维步步高 电场线的密集程度决定哪个物理量大小？等势线的密集程度决定哪个物理量的大小？二者之间有什么关系？电势的变化情况和电场线的分布情况有什么关系？解析 本题考查静电场中的电场线、等势面的分布知识和规律．A 、B 、C 三点处在一根电场线上，沿着电场线的方向电势降落，故φA >φB >φC ，A 正确；由电场线的密集程度可看出电场强度大小关系为E C >E B >E A ，B 对；电场线密集的地方电势降落较快，故U BC >U AB ，C 对，D 错．答案 ABC 拓展探究 如右图所示，平行实线代表电场线，但未标明方向，一个带电荷量为－1.0×10－6 C 的微粒在电场中仅受静电力作用，当它从A点运动到B 点时动能减少了1.0×10－5 J ，则该电荷运动轨迹应为虚线________(选“1”或“2”)；若A 点的电势为－10 V ，则B 点电势为________ V.答案 1 －20 解析 需要先判断电场线的方向，然后再进行研究，根据带负电的微粒动能减少这个特征，可知静电力做负功，静电力的方向应该水平向左，从而可以判断运动轨迹是虚线1.动能的减少量就是电势能的增加量，可以计算出两个点之间的电势差是－10 V ，所以B 点电势是－20 V.课堂检测：一、选择题1．万有引力可以理解为：任何有质量的物体都要在其周围空间产生一个引力场，而一个有质量的物体在其他有质量的物体所产生的引力场中都要受到该场的引力作用．这种情况可以与电场相类比，那么在地球产生的引力场中的重力加速度，可以与电场中下列哪种物理量相类比( )A ．电势B ．电势能C ．电场强度D ．静电力答案 C 解析 在地球产生的引力场中的重力加速度g ＝G m ，与电场类比知E ＝F q，选项C 正确．2．在电场中，一个电子由a 点移到b 点时静电力做功为5 eV ，则以下说法中正确的是( )A ．电场强度的方向一定由b 沿直线指向aB ．a 、b 两点间电势差U ab ＝5 VC ．电子的电势能减少5 eVD ．电子的电势能减少5 J答案 C3．关于电势差的说法中正确的是( )A ．两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时静电力所做的功B ．1C 电荷从电场中一点移动到另一点，如果静电力做了1 J 的功，这两点间的电势差就是1 VC．在两点间移动电荷时，静电力做功的多少跟这两点间的电势差无关D．两点间电势差的大小跟放入这两点的电荷的电荷量成反比答案 B4．如图所示，虚线a、b、c代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即U ab＝U bc，实线为一带正电的质点，仅在静电力作用下通过该区域时的运动轨迹，P、Q是这条轨迹上的两点，据此可知( )A．三个等势面中，a的电势最高B．带电质点在P点具有的电势能比在Q点具有的电势能大C．带电质点通过P点时的动能比通过Q点时大D．带电质点通过P点时的加速度比通过Q点时大答案ABD 解析由等势面的特点及电荷运动的轨迹可判断电荷所受静电力的方向与等势面垂直向下，即电场的方向垂直等势面向下，则φa>φb>φc，故A正确；电荷在三个等势面上的电势能E p a>E p b>E p c，故B正确；因为动能与电势能之和不变，所以动能E k a<E k b<E k c，故C错；由等势面的性质知等势面越密集，场强越大，D正确．5．如图所示的匀强电场E的区域内，由A、B、C、D、A′、B′、C′、D′作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直，下列说法正确的是( )A．A、D两点间电势差U AD与A、A′两点间电势差U AA′相等B 带正电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,静电力做正功C 带负电的粒子从A点沿路径A→D→D′移到D′点,电势能减小D 带电粒子从A点移到C′点,沿对角线A→C′与沿路径A→B→B′→C′静电力做功相同答案BD 解析AD与电场方向垂直，则U AD＝0，AA′沿电场方向，则U AA′>0；带正电的粒子从A到D静电力不做功，从D到D′静电力做正功，其电势能是减小的，而带负电的粒子从A到D静电力不做功，从D到D′静电力做负功，其电势能是增大的；静电力做功与路径无关，与初、末状态的位置有关，综上所述，B、D选项正确．6．如下图所示，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26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8 eV，它的动能应为( )A．8 eVB．13 eVC．20 eVD．34 eV答案C解析等势面3的电势为零，则该电荷在此位置的电势能也为零．由于两相邻等势面的电势差相等，又知E k a>E k b，则a点的电势能可表示为－2qU(U为相邻两等势面的电势差)，b点的电势能可表示为qU.由于总的能量守恒，则有：E k a＋(－2qU)＝E k b＋qU即26－2qU＝5＋qU，解得qU＝7 eV则总能量为7 eV＋5 eV＝12 eV当电势能为－8 eV时，动能E k＝12 eV－(－8) eV＝20 eV.7．如图所示，匀强电场场强为1×103 N/C，ab＝dc＝4 cm，bc＝ad＝3 cm，则下述计算结果正确的是( )A．ab之间的电势差为4 000 VB．ac之间的电势差为50 VC．将q＝－5×10－3 C的点电荷沿矩形路径abcda移动一周，静电力做功为零D．将q＝－5×10－3 C的点电荷沿abc或adc从a移动到c，静电力做功都是－0.25 J答案 C二、计算论述题8．如图所示，为一组未知方向的匀强电场的电场线，把电荷量为1×10－6 C 的负电荷从A 点沿水平线移至B 点，静电力做了2×10－6 J 的功，A 、B 间的距离为2 cm ，求：(1)匀强电场场强是多大？方向如何？(2)A 、B 两点间的电势差是多大？若B 点电势为1 V ，则A 点电势是多大？电子处于B 点时，具有多少电势能？答案 (1)2×102 N/C ，方向沿电场线方向斜向下(2)－2 V －1 V －1 eV解析 (1)根据题意，AB 间的电势差U AB ＝W AB q ＝2×10－6－1×10－6 V ＝－2 V AB 间沿电场线方向上的位移为d ＝1 cm所以场强E ＝U AB d＝2×102 N/C A 点电势低于B 点电势，所以电场强度方向斜向下．已知AB 间电势为－2 V ，如果已知B 点电势为1 V ，所以A 点电势为－1 V ，电子处于B 点时，具有电势能为－1 eV.9．如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷Q 为圆心的某圆交于B 、C 两点，质量为m 、带电荷量－q 的有孔小球从杆上A 点无初速度下滑，已知q ≪Q ，AB ＝h ，小球滑到B 点时的速度大小为 3gh .求：(1)小球由A 到B 的过程中静电力做的功．(2)AC 两点的电势差．答案 (1)12mgh (2)－mgh 2q解析 (1)因为杆是光滑的，所以小球从A 到B 过程中只有两个力做功：静电力做的功W E 和重力做的功mgh ，由动能定理得：W E ＋mgh ＝12mv 2B 代入已知条件v B ＝ 3gh 得静电力做功W E ＝12m ·3gh －mgh ＝12mgh . (2)因为B 、C 在同一等势面上，所以φB ＝φC ，即U AC ＝U AB由W ＝qU 得U AB ＝U AC ＝W E －q ＝－mgh 2q10．为使带负电的点电荷q 在一匀强电场中沿直线匀速地由A 运动到B ，必须对该电荷施加一个恒力F ，如右图所示．若AB ＝0.4 m ，α＝37°，q ＝－3×10－7 C ，F ＝1.5×10－4 N ，A 点的电势φ＝100 V ．(不计负电荷受的重力)(1)在图中用箭头标出电场线的方向，用虚线画出通过A 、B 两点的等势线，并标明它们的电势．(2)求q 在由A 到B 的过程中电势能的变化量．答案 (1)见解析图 (2)电势能增加4.8×10－5 J解析 (1)电荷由A 匀速运动到B ，说明电荷受到的静电力与恒力F 是一对平衡力，等大反向，又因为是负电荷，所以静电力跟场强的方向相反，可以判断出场强与F 同向．再根据电场线与等势面垂直画出过A 、B 两点的等势线，如右图所示．要求B 点的电势和由A 到B 过程中电荷电势能的变化量，就要先求出q 在由A 到B 的过程中静电力所做的功．电荷由A 到B 过程中静电力做的功5cos 4.810AB W F AB a J -=•=-⨯A 、B 两点的电势差574.810160310AB AB W U V V q ---⨯===-⨯ 所以φA-φB=160 V所以φB=φA-160 V=100 V-160 V=-60 V(2)q 由A 到B 过程中，电势能的变化量等于静电力做的功 ΔE=qUAB=3×10-7×160 J=4.8×10-5 J。

第十章静电场中的能量课时10.2电势差一、教材分析本节内容涉及前面学习的电势能和电势的相关知识，并且与以前所学的高度差有相似的规律，因此讲解时可以采取类比法来进行讲解。

由高度差类比讲解引入电势差的概念，从而得到电势差命名的由来。

强化电势差与电场力做功和试探电荷无关，运用理论探究的方法，有电场力做功和电势能的关系导出电势差和电场力做功的关系，在物理学中，特别是技术应用方面经常用到电势差的概念。

引入电势差的概念，使求静电力做功的计算十分方便，不需要考虑静电力的大小和电荷移动的路径，特别是对于静电力是变力时，往往用它来求功。

二、学情分析本节内容有着承上启下的作用。

对电势差概念的引入，考虑到用电场力做功来引入比较具体且可与力学中做功的概念直接联系起来。

教学中采用类比的方法，类比力学中的重力做功，通过电场力做功来引入，以增强知识的可感知性，有助于学生的理解，在学习电势差的表达式和定义式时，应注意下标的使用规则和正负号表示的物理意义，所以在教学过程中，应注意让学生逐步理解，帮助学生真正掌握电势差的概念。

三、教学目标1.理解电势差的概念及正、负值的含义。

2.会用U AB=φA-φB及U AB=W AB/q进行有关计算。

3.知道等势面的性质，了解常见等势面的特点。

4.能在熟悉的情景中运用等势面模型解决实际问题。

四、重难点重点：1.电势差的概念2.静电力做功公式的推导和具体的应用难点：1.静电力做功公式中正负号的物理意义和应用2.电势差的理解和应用五、授课内容（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，也叫作电压。

2．公式设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则A、B两点之间的电势差为UAB＝φA－φB，B、A两点之间的电势差为U BA＝φB－φA，所以U AB＝－U BA。

3．电势差的正负电势差是标量，U AB为正值，A点的电势比B点的电势高；U AB为负值，A点的电势比B点的电势低。

4．静电力做功与电势差的关系(1)公式推导由静电力做功与电势能变化的关系可得WAB＝E p A－E p B，又因E p A＝qφA，E p B＝qφB，可得W AB＝qφA－qφB＝q(φA－φB)＝qU AB，所以有U AB＝WABq。

第10.2节 电势差《课程标准解读》1. 理解电势差概念，知道电势差与零电势的选择无关，具有绝对性。

2. 通过对匀强电场中电势差与电场强度关系的分析研究，知道电场力做功与电势差的定量关系。

3. 会用等势面描绘静电场，了解电场线和等势面的关系。

【教学目标】 主题探究 素养提升理解电势差的概念（1）体验类比法在科学研究中的作用（2）通过与高度差类比，理解电势差的概念。

推导电势差与静电力做功的关系通过所学知识推导电势差与静电力做功的关系 理解等势面的含义及作用（3）体验类比法在科学研究中的作用 （4）通过类比等高线，体会等势面的特点，明确电场线一定与等势面垂直 电场线和等势面分布知道几种典型电场的电场线和等势面分布【教学过程】一．电势差 电场中，两点之间电势的差值叫做电势差，电势差也叫电压。

设电场中A 点电势为A ϕ，B 点电势为B ϕ，则它们之间的电势差可以表示为 B A AB U ϕϕ-=，也可以表示为A B BA U ϕϕ-=，显然BA AB U U -=。

电势差可以是正值，也可以是负值。

电荷q 在电场中从A 点移动到B 点时，静电力做的功AB W 等于电荷在A 、B 两点的电势能之差。

由此可以导出静电力做的功与电势差的关系:pB pA AB E E W -= AB B A B A AB qU q q q W =-=-=)(ϕϕϕϕ 即 qW U AB AB = 因此，知道了电场中两点的电势差，就可以很方便地 计算在这两点之间移动电荷时静电力做的功，而不必考虑 静电力和电荷移动的路径。

正是因为这个缘故，在物理学 中，电势的差值往往比电势更重要。

例题：在匀强电场中把电荷量为 2.0 ×10-9 C 的点电荷从A 点移动到 B 点，静电力做的 功为 1.6 × 10-7 J 。

再把这个电荷从 B 点移动到 C 点，静电力做的功为－ 4.0 ×10-7 J 。

（1）A 、B 、C 三点中，哪点电势最高？哪点电势最低？（2）A 、B 间 ，B 、C 间 ，A 、C 间的电势差各是多大？（3）把电荷量为－ 1.5 ×10-9 C 的点电荷从A 点移动到 C 点，静电力做的功是多少？（4）根据以上结果，定性地画出电场分布的示意图，标出A 、B 、C 三点可能的位置。