第1章第4节电势和电势能.doc

4 电势能和电势知识内容电势能和电势考试要求必考加试bc课时要求1•了解静电力做功的特点，了解静电力做功与电势能变化的关系 •2•理解电势能、电势的概念，能根据电场线判断电势咼低3•了解等势面的概念•知识探究 新和探究点点晤实一、静电力做功的特点［导学探究］（1）如图1所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从 A移动到B, 静电力做的功为多少？若 q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？图1⑵若q沿任意曲线从 A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？答案（1）静电力F= qE ,静电力与位移夹角为 0,静电力对试探电荷 q做的功W= F |AB|cos 0=qE |AM|.段 AM上静电力做的功 W1 = qE |AM|,段 MB上静电力做的功 W2= 0,总功 W= W1+ W2= qE |AM|.（2）W= qE |AM|.电荷在匀强电场中从不同路径由 A点运动到B点，静电力做功相同.说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关.［知识梳理］1 .静电力做功的特点：静电力对某电荷所做的功， 与该电荷的电荷量有」（填“有关”或“无关”）,与电荷经过的路径无关（填“有关”或“无关”），该结论在任何电场中均成立.2 .静电力做功与重力做功相似，只要初、末位置确定了，移动电荷 q做的功就是确定值.［即学即用］判断下列说法的正误.(1) 电荷从电场中的 A点运动到B点，路径不同，电场力做功的大小就可能不同. (X )⑵电荷从电场中的某点开始出发， 运动一段时间后，又回到了该点，则电场力做功为零.(V)(3) 正电荷沿着电场线运动，电场力对正电荷做正功，负电荷逆着电场线运动，电场力对负电荷做正功.(V)(4) 在匀强电场中，电场力做功与路径无关，在非匀强电场中，电场力做功与路径有关. (X )二、电势能［导学探究］(1)物体从高处向低处运动，重力做什么功？物体的重力势能如何变化？重力做功和物体的重力势能变化有什么关系？⑵正电荷顺着电场线移动， 电场力做什么功？电荷的电势能如何变化？负电荷顺着电场线移动，电场力做什么功？电荷的电势能如何变化？电场力做功与电势能的变化有什么关系？答案(1)重力做正功 重力势能减少 Wg= Epi - Ep2⑵电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 W电=Epi - Ep2［知识梳理］1 .电势能：电荷在电场中具有的势能，用 Ep表示.2 .静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量.表达式： Wab =EpA E pB.静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增 —.3.电势能的大小：电荷在某点的电势能， 等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功.4 .电势能具有相对性电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表面上的电势能规定为零.［即学即用］判断下列说法的正误.(1) 电场力做正功，电荷的电势能减少，电场力做负功，电荷的电势能增加. ()(2) 正电荷和负电荷沿着电场线运动，电势能均减少. ()(3) 确定电荷在某点的电势能应先规定零势能点. ()(4) 因电势能有正负之分，所以电势能是矢量. ()三、电势［导学探究］ 如图2所示的匀强电场，场强为 E,取0点为零势能点，A点距0点为I, AO 连线与电场线的夹角为 把电荷量分别为q和2q的试探电荷由A点移到0点，电场力做功分别是多少？电荷 q、2q在A点的电势能各为多少？电势能与电荷量的比值各是多少?图2答案 Waoi= Eqlcos 0, Wao2= 2Eqlcos 0,由EpA= Wa。

知，电荷量为q和2q的试探电荷在 A点的电势能分别为 Eqlcos 0 2Eqlcos 0;电势能与电荷量的比值相同，都为 Elcos 0［知识梳理］1 •电势的定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,_ 即片号，单位为伏特, 符号为V.2 •电势高低的判断：沿着电场线的方向电势逐渐降低. 3 •电势的标量性：电势是标量只有大小，没有方向，但有正、负之分，电势为正表示比零 电势高，电势为负表示比零电势低._4. 电势的相对性：零电势点的规定原则，一般选大地或无限远处的电势为 0，只有规定了电 势零点才能确定某点的电势大小.5. 电势描述电场能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关 _（填“有关”或“无关”）.［即学即用］判断下列说法的正误.（1） 电势有正负之分，因而是矢量. （）（2） 电荷在电势高处具有的电势能大. （）（3） 场强为零处，电势一定为零. （）⑷沿电场线方向电势降低，与试探电荷的电性无关. （）四、等势面［导学探究］（1）类比地图上的等高线，简述什么是等势面？⑵当电荷从同一等势面上的 A点移到B点时，电荷的电势能是否变化？电场力做功情况如何？答案（1）电场中电势相等的各点构成的面 ⑵不发生变化 电场力不做功［知识梳理］1. 等势面的特点（1）在等势面上移动电荷时静电力不彳 ⑵电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面.(3) 等势面密的地方，电场强度较强；仝势面疏的地方，电场强度较弱.(4) 任意两个等势面都不相交.2 •几种常见电场的等势面正点电荷 等墜异寻点电荷答竜正点电荷 匀强电场(1) 点电荷的等势面是以点电荷为球心的一簇球面.(2) 等量异号点电荷的等势面：点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是 一条等势线.(3) 等量同号点电荷的等势面： 等量正点电荷连线的中点电势最低， 中垂线上该点的电势最高,从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低•等量负点电荷连线的中点电势最高，中垂线上该点的电势最低•从中点沿中垂线向两侧，电势越来越高.(4) 匀强电场的等势面是垂直于电场线的一簇平行等间距的平面题型探究一、静电力做功与电势能变化的关系1.静电力做功的特点：(1)静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但是与具体路径无关，这与重力做功特 点相似.⑵静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运 动还是曲线运动，静电力做功的特点不变.2 •正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小.【例1】在电场中，把电荷量为 4 X 10_ 9 C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功一 86 X 10 J,以下说法中正确的是( )一 8A .电荷在B点具有的电势能是 6 X 10 JB . B点电势是15 V—8C. 电荷的电势能增加了 6X 10 J一 8D. 电荷的电势能减少了 6X 10一 J二、 对电势的理解及电势高低的判断1 .电势是反映电场性质的物理量，与放入的试探电荷无关.2 •电势具有相对性，其大小与零电势点的选取有关，常取无限远处或大地的电势为零.3 .电势的定义式为 片且，公式中的Ep、q在运算时均需代入正、负号.q【例2】将一正电荷从无穷远处移入电场中 M点，电势能增加了 8.0X 10一9 J,若将该电荷从无穷远处移入电场中 N点，电势能增加了 9.0X 10一9 J,则下列判断正确的是（ ）A . $M< gl<0 B . $N> $M>0C. $n< 恤<0 D.如〉（）n>0厂-方法总结 1电势高低的判断方法1电场线法：沿电场线方向，电势越来越低2电势能判断法：由 导知，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高三、 等势面的特点及应用1 .电场线总是和等势面垂直，且从电势高的等势面指向电势低的等势面.2 .电荷在等势面上移动时，静电力不做功，电荷的电势能不变.3 .同一等势面上的两点电势一定相等，但场强不一定相等.【例3；空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中 P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图 3所示，a、b、c、d为电场中的4个点.贝U （A . P、Q两点处的电荷等量同号B. a点和b点的电场强度相同C. c点的电势低于d点的电势D .负电荷从a到c,电势能减少达标检测1•如图4所示，将一带正电的点电荷沿电场线方向从 A点移动到B点，下列说法正确的是（ ）A •静电力做正功，电势能增加B •静电力做负功，电势能增加C.静电力做正功，电势能减少D •静电力做负功，电势能减少2 .一个电荷只在电场力作用下从电场中的 A点移到B点时，电场力做了 5X 10 J的功，那么（）A .电荷在B处时将具有5X 10「C.电荷的电势能增加了 5X 10「JD .电荷的动能增加了 5 X 10「6 J3 •关于电势，下列说法不正确的是 （ ）A •电场中某点的电势大小等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，电场力所做的功B .电场中某点的电势与零电势点的选取有关C.由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低D .电势是描述电场能的性质的物理量4 .如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子运动的轨迹， 带电粒子只受电场力的作用，运动过程中电势能逐渐减少，它运动到 b处时的运动方向与受力方向可能是 （ ） J的电势能_ 6B .电荷在B处将具有5X 10「J的动能A5. 电场中等势面如图 5所示，下列关于该电场描述正确的是 （A . A点的电场强度比C点的小B .负电荷在A点的电势能比在 C点的电势能大C.电荷沿等势面 AB移动的过程中，电场力始终不做功D •正电荷由A移动到C,电场力做负功强化训炳40分钟课时作业一、选择题（每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的 ）1 •下列关于电势高低的判断，正确的是 （ ）A •负电荷从A移到B时，静电力做正功， A点的电势一定较高B •负电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较低C.正电荷从A移到B时，电势能增加，A点的电势一定较高D .正电荷只在电场力作用下从静止开始，由 A移到B, A点的电势一定较高H2. 如图所示的四个电场中， 均有相互对称分布的 a、b两点，其中电势和场强都相同的是d 4匸兀畔■占DAC3 .关于静电场的等势面，下列说法正确的是 （A .两个电势不同的等势面可能相交B .电场线与等势面处处相互垂直C.同一等势面上各点电场强度一定相等D .将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功M、N是同一电场线上两4.如图1为某一电场的电场线， M、N、P为电场线上的三个点, 点.下列判断正确的是（ ）A . M、N、P三点中N点的场强最大B. M、N、P三点中N点的电势最高C.负电荷在 M点的电势能大于在 N点的电势能D .正电荷从M点自由释放，电荷将沿电场线运动到 N点5 .如图2甲是某电场中的一条电场线，b是这条电场线上的两点，一负电荷只受电场力作用，沿电场线从 a运动到b•在这个过程中,电荷的 v — t图象如图乙所示，比较a、b两点场强的大小和电势的高低，下列说法正确的是(A . Ea< Eb、 Oa> (fbB. Ea= Eb4)a> (jbD. Ea= E b、C. Ea>Eb、 。