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1、第一章 静电场,同步导学方案,课后强化演练,第4节 电势能和电势 第1课时 静电力做功的特点 电势能和电势,1匀强电场中电场力做功的计算：如图所示，在场强为E的匀强电场中，将正电荷q从A移到B，若ABL，并且AB与电场线的夹角为.则电场力对电荷所做的功为WFLcosqELcos.,2电场力做功的特点 静电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关，而与路径无关,判断电场力做正功还是做负功的方法 判断电场力做功正负，一般有两种方法： (1)根据电场力和位移方向的夹角判断此方法常用于匀强电场中恒定电场力做功的判断夹角为锐角做正功，夹角为钝角做负功，夹角为直角不做功 (2)根据电场
2、力和瞬时速度方向的夹角判断此方法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功，夹角为锐角做正功，夹角为钝角做负功，夹角为直角不做功,1定义：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能用Ep表示，单位是J.,2静电力做功与电势能变化的关系 (1)电场力对电荷做正功时，电荷电势能减少；电场力对电荷做负功时，电荷电势能增加 (2)若用WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功，EpA和EpB表示电荷在A点和B点的电势能，则有WABEpAEpB. 3电势能的大小 若规定电荷在B点电势能为0，则EpB0，EpAWAB.即电荷在电场中某点处电势能的大小，等于把它从
3、该点移动到零势能位置时静电力做的功,4对电势能的理解 (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参考点，也就是零势能点的位置 (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,5电势能与重力势能的比较,电势能大小的判断 (1)场源电荷判断法：离正场源电荷越近，正试探电荷的电势能越大，负试探电荷的电势能越小；离负场源电荷越近，正试探电荷的电势能越小，负试探电荷的电势能越
4、大 (2)电场线法：正电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐减小，逆着电场线的方向移动时电势能逐渐增大；负电荷顺着电场线的方向移动时电势能逐渐增大，逆着电场线的方向移动时电势能逐渐减小 (3)做功判断法：无论正、负电荷，电场力做正功，电荷的电势能减小；电场力做负功，电荷的电势能增大,有的同学误认为根据电势的定义式，与Ep成正比，与q成反比 辨析：与电场强度一样，电场中某点处的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放置电荷、电荷的电性、电荷量均无关,(4)电势的相对性 电势是相对的，只有先确定了电势零点以后，才能确定电场中其他位置的电势电场中某点的电势跟电势零点的选择有关 对不是无限大的带电
5、体产生的电场，通常取无限远处的电势为零；在实际处理问题中，又常取大地电势为零 4电势与电场线的关系：无论什么电场，沿电场线方向电势是逐渐降低的，且是电势降落最快的方向,5电势能与电势的区别与联系,6电势和电场强度的关系,如何比较电场中两点电势的高低 (1)根据电场力做功判断： 在两点间移动正电荷，如果电场力做正功，则电势降低，如果电场力做负功，则电势升高 在两点间移动负电荷，如果电场力做正功，则电势升高；如果电场力做负功，则电势降低,(2)根据电场线确定： 电场线的方向就是电势降低最快的方向 (3)根据电荷电势能的变化： 如果在两点间移动正电荷时，电势能增加，则电势升高；电势能减少，则电势降低
6、 如果在两点间移动负电荷时，电势能增加，则电势降低；电势能减少，则电势升高.,如果把q1.0108 C的点电荷Q从无穷远处移到电场中的A点，需要克服电场力做功W1.2104 J，那么： (1)Q在A点的电势能和A点的电势各是多少？ (2)Q在未移入电场前A点的电势是多少？ 【分析】 由WEpEpA，可计算出EpA，根据A点的电势能可求出A点的电势,【答案】 (1)1.2104 J 1.2104 V (2)1.2104 V,在静电场中，把一个电荷量为q2.0105 C的负电荷由M点移到N点，电场力做正功6.0104 J，由N点移到P点，电场力做负功1.0103 J，则M、N、P三点电势高低关系是
7、_,解析：首先画一条电场线，如图所示 在中间位置附近画一点作为M点因为由MN电场力做正功，而负电荷所受电场力与场强方向相反，则可确定N点在M点左侧由NP电场力做负功，即沿着电场线移动，又因1.0103 J6.0104 J，所以肯定移过了M点，即P点位于M点右侧这样，M、N、P三点电势的高低关系是NMP. 答案：NMP,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P和Q，则( ) AEPEQ，PQ BEPEQ，PQ DEPEQ，PQ,【解析】 从图可以看出P点的电场线的密集程度大于Q点的密集程度，故P点的场强大于Q点的场强；因电场线的方向由P指向Q，而
8、沿电场线的方向电势逐渐降低，所以P点的电势高于Q点的电势，故A正确 【答案】 A,【方法总结】 电场强度与电势的大小没有直接的关系，它们是从两个不同的角度描述电场性质的物理量电荷在电场中某点受力大，该点场强大，电势不一定高，所以电场强度大的地方电势不一定高电场强度等于0的地方电势不一定等于0.,如图所示，P、Q是等量的正点电荷，O是它们连线的中点，A、B是中垂线上的两点，OAOB，用EA、EB和A、B分别表示A、B两点的电场强度和电势，则( ) AEA一定大于EB，A一定大于B BEA不一定大于EB，A一定大于B CEA一定大于EB，A不一定大于B DEA不一定大于EB，A不一定大于B,解析：
9、P、Q所在空间中各点的电场强度和电势由这两个点电荷共同决定，电场强度是矢量，P、Q两点电荷在O点的合电场强度为零，在无限远处的合电场强度也为零，从O点沿PQ垂直平分线向远处移动，电场强度先增大，后减小，所以EA不一定大于EB.电势是标量，由等量同号电荷的电场线分布图可知，从O点向远处，电势是一直降低的，故A一定大于B，所以只有B对 答案：B,如图所示，在静电场中，一个负电荷q受到一个非静电力作用，由A点移动到B点，则下列说法正确的是( ),A非静电力和静电力做功之和等于电荷电势能增量和动能增量之和 B非静电力做功等于电荷电势能增量和动能增量之和 C电荷克服静电力做功等于电荷电势能的增量 D非静
10、电力和静电力做功之和等于电荷动能的增量,【解析】 根据动能定理，合外力对电荷所做的功等于电荷动能的增量；对电荷和电场组成的系统而言，非静电力是外力，非静电力对电荷做了多少正功，系统能量(电势能和电荷动能)就增加多少；根据静电力做功与电势能变化的关系及静电力对电荷做负功，得电荷克服静电力做功等于电荷电势能的增量，所以B、C、D对 【答案】 BCD,【方法总结】 (1)明确研究对象与研究过程 (2)对研究对象受力分析，明确物体受什么力作用，知道力做功所对应的能量变化问题 (3)依据电场力做功，引起电势能的变化；重力做功引起重力势能的变化；而动能变化则取决于合外力做功，来判断各种能量是如何变化的,(
11、2013遵义高二检测)如图所示，平行线代表电场线，但未标明方向，一个带正电、电量为106 C的微粒在电场中仅受电场力作用，当它从A点运动到B点时动能减少105 J，已知A点的电势为10 V，则以下判断正确的是( ) A微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示 B微粒的运动轨迹如图中的虚线2所示 CB点电势为零 DB点电势为20 V,解析：微粒从A点运动到B点动能减少，表明电场力做负功，电场力水平向左，微粒运动轨迹应向左偏转，故微粒的运动轨迹如图中的虚线1所示，A对，B错；微粒动能减少105 J，则它的电势能增加105 J，由于微粒在A点时的电势能EpAqA106(10)J105 J，故B点的电势为零，
12、B点的电势为零，C对，D错 答案：AC,1.下列说法中正确的是( ) A无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大 B无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大,C无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大 D无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越少，电荷在该点的电势能越大,解析：无穷远处的电势能为0，电荷从电场中某处移动到无穷远处时，若电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为0，电荷在该点的电势能为
13、正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A正确，B错误电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克服电场力所做的功，故C正确，D错误 答案：AC,2如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是( ) A电势AB，电场强度EAEB B电势AB，电场强度EAEpB,解析：B处电场线较密，故电场强度EAB，A错，B对；对正电荷，由于AB则EpAEpB，C对，D错 答案：BC,3如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将
14、一电量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功W2；第三次沿曲线AB移动该电荷，电场力做功为W3，则( ) AW1W2W3 BW1W3W2 CW1W2W3 DW1W2W3,解析：电荷在电场中运动时，电场力对电荷做的功只与运动过程的初末位置有关，故电荷沿三种路径从A点移到B点时，电场力做相同的功，C正确 答案：C,4(2012高考海南单科)如图，直线上有O、a、b、c四点，ab间的距离与bc间的距离相等在O点处有固定点电荷已知b点电势高于c点电势若一带负电荷的粒子仅在电场力作用下先从c点运动到b点，再从b点运动到a点，则( ) A两过程中电场力做的功相等 B前一过程中电场力做的功大于后一过程中电场力做的功 C前一过程中，粒子电势能不断减小 D后一过程中，粒子动能不断减小,为了巩固和提升所学内容，请使用“课后强化演练”。,