電勢、電勢能學(xué)生講義

1、 .電勢能和電勢一、靜電力做功與電勢能的變化1靜電力做功和特點(diǎn)： 靜電力對電荷做的功只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，而與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。 這一點(diǎn)跟重力做功很相似說明：這一結(jié)論在勻強(qiáng)電場中適用，在非勻強(qiáng)電場中也適用。2電勢能：定義：電荷在電場中具有的能叫做電勢能，用Ep表示 單位：焦耳， 是標(biāo)量3靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系： 靜電力對電荷做了功，電勢能就發(fā)生了變化，靜電力對電荷做了多少功，就有多少電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，電荷克服靜電力做了多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能也就是說，靜電力做功是電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的度量，所以：靜電力做功等于電勢能的減少量，即靜電力做正功，電勢

2、能一定減少，靜電力做負(fù)功，電勢能一定增加4電勢能的大小電勢能是標(biāo)量，電勢能的大小是相對于參考位置來說的，（所謂參考位置就是電勢能為零的位置）參考位置的選取是任意的，通常取無限遠(yuǎn)處或大地為參考點(diǎn)，即電勢能零點(diǎn)，設(shè)電荷在電場中某點(diǎn)A的電勢能為EpA，移動到參考點(diǎn)O時(shí)電場力做功WAO，則WAOEpAEpO，若規(guī)定O點(diǎn)為參考點(diǎn)就有EpO0，則：EpAWAO所以：電荷在某點(diǎn)的電勢能等于把它從這點(diǎn)移動到零勢能點(diǎn)位置時(shí)電場力做的功。重力勢能電勢能重力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)靜電力做功與路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)重力做正功，重力勢能減小重力做負(fù)功，重力勢能增加靜電力做正功，電勢能減小靜電力做負(fù)功，電勢

3、能增加重力勢能的數(shù)值具有相對性，可以為正值，可以為負(fù)值，也可以為零電勢能的數(shù)值具有相對性，可以為正，可以為負(fù)，也可以是零重力勢能是標(biāo)量電勢能是標(biāo)量5重力勢能與電勢能的比較例1：右圖中MN為電場中某一條電場線方向向右，在線取兩點(diǎn)a、b 今將一電荷q從a移到b則（ ）A.電場力做正功，q的電勢能增加；B.電場力做負(fù)功，q的電勢能增加；C.電場力做正功，q的電勢能減少；D.電場力做負(fù)功，q的電勢能減少。例2：一帶電油滴在勻強(qiáng)電場E中的運(yùn)動軌跡如圖虛線所示，電場方向豎直向下若不計(jì)空氣阻力，則此帶電油滴從a運(yùn)動到b的過程中，能量變化情況為() A 動能減小 B電勢能增加C動能和電勢能之和減少D重力勢能和

4、電勢能之和增加AB例3：A和B為電場中某條電場線上的點(diǎn)，如圖：將q=410-9的正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)需克服電場力做功5 10-7J，則： 電場方向由AB還是BA？ 電荷在哪點(diǎn)時(shí)電勢能大？大多少？ (3)如果取B點(diǎn)為零勢能點(diǎn)，A點(diǎn)的電勢能是多少？二、電勢定義：電場中某點(diǎn)的電勢等于電荷在該點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值定義式： (應(yīng)用此公式時(shí)正負(fù)號也帶入一起運(yùn)算)電勢是標(biāo)量，只有大小，沒有方向，但有正負(fù)之分，單位：伏特，簡稱伏，符號V.1對電勢概念的理解：(1)電場中某點(diǎn)的電勢與在該點(diǎn)的電荷的電荷量q無關(guān)，它是由電場本身決定的；(2)電勢的數(shù)值具有相對性，與零勢點(diǎn)的選取有關(guān)，高于零電勢為正值，低于零

5、電勢為負(fù)值，在同一電場中正電勢一定高于負(fù)電勢(3)物理學(xué)中常取離場源電荷無窮遠(yuǎn)處的電勢為零，在實(shí)際應(yīng)用中常取大地的電勢為零；(4)在電場中，沿電場線的方向電勢逐漸降低。例4： 將一電量為 的點(diǎn)電荷從電場中無窮遠(yuǎn)處一點(diǎn)P移至電場中某點(diǎn)A, 電場力做功 求A點(diǎn)的電勢.例題5：將一正電荷從無窮遠(yuǎn)處移入電場中M點(diǎn)，電勢能減少了8.0109 J，若將另一等量的負(fù)電荷從無窮遠(yuǎn)處移入電場中的N點(diǎn)，電勢能增加了9.0109 J，則下列判斷正確的是()A MNM0 CNMN0B例題6：下列說法正確的是()A將電荷由電勢低的地方移到電勢高的地方，電勢能一定增加B將正電荷由電勢低的地方移到電勢高的地方，電勢能一定增

6、加C將負(fù)電荷由電勢高的地方移到電勢低的地方，電勢能一定增加D無論是正電荷還是負(fù)電荷，電場力做負(fù)功時(shí)電勢能一定增加ABC例題7： 如圖所示,在同一條電場線上有A . B .C 三點(diǎn),將 q=-610 -6C的點(diǎn)電荷由A點(diǎn)移動到B點(diǎn),電場力做什么功?做多少功?電勢能變化了多少?在將該電荷由B點(diǎn)移到C點(diǎn),電場力做什么功?做多少功?電勢能變化了多少? 2等勢面：定義：電場中電勢相等的各點(diǎn)構(gòu)成的面叫做等勢面(1)等勢面是為了形象描述電場中各點(diǎn)電勢而人為畫出的面，等勢面應(yīng)該是空間的(2)在同一等勢面上移動電荷時(shí)靜電力不做功(3)兩個電勢不同的等勢面不能相交(4)等勢面一定與電場線垂直，即跟場強(qiáng)方向垂直(5

7、)電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面(6)等差等勢面密處場強(qiáng)大、電場線密，等勢面疏處場強(qiáng)小、電場線疏 3、常見的幾種電場的等勢面與電場線(1)正點(diǎn)電荷的等勢面和電場線如圖所示 (2)勻強(qiáng)電場的等勢面與電場線如圖所示(3)等量異種點(diǎn)電荷的等勢面和電場線如圖所示 (4)等量正電荷的等勢面與電場線如圖(5)一頭大一頭小的帶正電導(dǎo)體的等勢面與電場線如圖所示注意：圖中兩個相鄰的等勢面之間的電勢差是相等的例題8：關(guān)于等勢面，正確的說法是（）A電荷在等勢面上移動時(shí)不受電場力作用，所以不做功B等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)大小相等C等勢面一定跟電場線垂直D兩等勢面不能相交例題9：在圖中，a、b帶等量異種電荷，M

8、N為ab連線的中垂線，現(xiàn)有一個帶電粒子從M點(diǎn)以一定初速度射入，開始時(shí)一段軌跡如圖中實(shí)線，不考慮粒子重力，則在飛越該電場的整個過程中()A該粒子帶正電B該粒子的動能先增大，后減小C該粒子的電勢能先減小，后增大D該粒子運(yùn)動到無窮遠(yuǎn)處后，速度的大小一定仍為例題10：如圖所示，虛線a、b和c是某靜電場中的三個等勢面，它們的電勢分別為a、b和c，abc，一帶正電的粒子射入電場中，其運(yùn)動軌跡如實(shí)線KLMN所示由圖可知()A粒子從K到L的過程中，電場力做負(fù)功B粒子從L到M的過程中，電場力做負(fù)功C粒子從K到L的過程中，電勢能增加D粒子從L到M的過程中，動能減少例題11：如圖所示，三個等差等勢面上有a、b、c、

9、d四點(diǎn)，若將一個正電荷由c經(jīng)a移動到d電場力做正功W1，若由c經(jīng)b移動到d電場力做正功W2，則：（ ）123例題12：孤立點(diǎn)電荷電場中的一簇等勢面如圖所示中虛線所示，其電勢分別為1、2、3，A、B、C是某電場線與這簇等勢面的交點(diǎn)，且ab=ac.現(xiàn)將一負(fù)電荷由a移到b，電場力做正功W1；再由b移至C，電場力做正功W2,則（）A.W1=W2，123B.W1=W2，123C.W1W2，123D.W1W2，123ab例題13：如圖所示，點(diǎn)電荷的靜電場中電場線用實(shí)線表示，但其方向未標(biāo)明，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時(shí)的運(yùn)動軌跡。a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動中只受到電場力作用，根據(jù)此圖可作出

10、正確判斷的是( )A.帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)B.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向C.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大D.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢能何處較大例題14：在勻強(qiáng)電場中有a、b、c三點(diǎn)，位置關(guān)系如圖所示，其中ab=3 cm，bc=1cm已知電場線與abc三點(diǎn)所在的平面平行,若將電量為-2C的點(diǎn)電荷從a 移到b，電場力不做功，而把該電荷從a移到c，電場力做功為1.8J(1)畫出通過 a、b、c 三點(diǎn)的電場線(2)求該勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度 三、電勢與電場強(qiáng)度的比較：電勢電場強(qiáng)度E物理意義描述電場的能的性質(zhì)描述電場的力的性質(zhì)大小(1)電場中某點(diǎn)的電勢等于該點(diǎn)跟選定的標(biāo)準(zhǔn)位置(零電勢點(diǎn))間的電

11、勢差(1)電場中某點(diǎn)的場強(qiáng)等于放在該點(diǎn)點(diǎn)電荷所受的電場力F跟點(diǎn)電荷電荷量q的比值(2)，在數(shù)值上等于單位正電荷在電場中該點(diǎn)具有的電勢能(2)E，E在數(shù)值上等于單位正電荷在該點(diǎn)所受到的靜電力例題15：如圖所示是電場中某一條電場線，一電子從a點(diǎn)由靜止釋放，僅受電場力作用沿直線向b點(diǎn)運(yùn)動，下列有關(guān)電場情況的判斷正確的是() A該電場一定是勻強(qiáng)電場B場強(qiáng)Ea一定大于EbC電子具有的電勢能Epa一定大于EpbD電勢a一定低于b例題16：如圖，P、Q是等量的正點(diǎn)電荷，O是它們連線的中點(diǎn)，A、B是中垂線上的兩點(diǎn)，OAEb，abB.EabC.EaEb，ab5.B下列關(guān)于電場強(qiáng)度和電勢的說法中，正確的是()A.

12、電場強(qiáng)度為零的地方，電勢一定為零B.電勢為零的地方，電場強(qiáng)度一定為零C.電場強(qiáng)度較大的地方，電勢一定較高D.沿著電場強(qiáng)度的方向，電勢逐漸降低6.B關(guān)于電勢與電勢能的四種說法中，正確的是()A.在電場中，電勢較高的地方，電荷在那一點(diǎn)具有的電勢能較大B.在電場中某一點(diǎn)，若放人電荷的電荷量越大，它具有的電勢能越大C.在正的點(diǎn)電荷電場中的任一點(diǎn)，正檢驗(yàn)電荷具有的電勢能一定大于負(fù)檢驗(yàn)電荷具有的電勢能D.在負(fù)的點(diǎn)電荷電場中的任一點(diǎn),負(fù)檢驗(yàn)電荷具有的電勢能一定大于正檢驗(yàn)電荷具有的電勢能7.B正電荷在電場中沿某一電場線從A到B，此過程中可能出現(xiàn)的是()A.電場力的方向與場強(qiáng)方向不相同B.電場力的大小保持不變C

13、.電荷克服電場力做功 D.電荷的電勢能不斷減少8.B如圖所示，帶電粒子在電場中由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，圖中實(shí)線為電場線，虛線為粒子運(yùn)動軌跡，則可判定()A.粒子帶負(fù)電B.粒子的電勢能不斷減少C.粒子的動能不斷減少D.粒子在A點(diǎn)的加速度小于在B點(diǎn)的加速度9.C圖中a、b為豎直向上的電場線上的兩點(diǎn)，一帶電質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)靜止釋放，沿電場線向上運(yùn)動，到b點(diǎn)恰好速度為零，下列說法中正確的是()A.帶電質(zhì)點(diǎn)在a、b兩點(diǎn)所受的電場力都是豎直向上的B.a點(diǎn)的電勢比b點(diǎn)的電勢高C.帶電質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)的電勢能比在b點(diǎn)的電勢能小D.a點(diǎn)的電場強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場強(qiáng)度大10.A把一檢驗(yàn)電荷q=10-10放入某一電場中A點(diǎn)，具有電勢能為

14、10-8J，則該點(diǎn)電勢為_V.若在該點(diǎn)放入另一電荷q=-10-10C，則該點(diǎn)電勢為_V11.B質(zhì)量為m，電荷量為q的帶正電粒子，在正點(diǎn)電荷形成的電場中，從電勢為U的某點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動若不計(jì)重力，無窮遠(yuǎn)處電勢為零，則帶電粒子的加速度將逐漸_；速度將逐漸_；最大速度可達(dá)_等勢面1.A下列說法中，正確的是()A.在正點(diǎn)電荷的電場中，離點(diǎn)電荷越近場強(qiáng)越大，電勢越高B.在負(fù)點(diǎn)電荷的電場中，離點(diǎn)電荷越近場強(qiáng)越小，電勢越低C.兩個等量同種點(diǎn)電荷的連線的中垂面上，各點(diǎn)的電勢都相等D.兩個等量異種點(diǎn)電荷的連線的中垂面上，各點(diǎn)的電勢都相等2.A下列說法中.不正確的是()A.電場中的兩個電勢不等的等勢面一定不會相交

15、B.電場線一定與等勢面垂直C.把檢驗(yàn)電荷從電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力做功為零，則電荷一定在等勢面上移動D把檢驗(yàn)電荷從電場中的a點(diǎn)移到b點(diǎn)電場力做功為零，則a、b兩點(diǎn)一定在同一等勢面上3. A若帶正電荷的小球只受到電場力的作用，則它在任一段時(shí)間內(nèi)()A.一定沿電場線由高電勢處向低電勢處運(yùn)動B.一定沿電場線由低電勢處向高電勢處運(yùn)動C.不一定沿電場線運(yùn)動，但一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動D.不一定沿電場線運(yùn)動，也不一定由高電勢處向低電勢處運(yùn)動4.A如圖所示，在O點(diǎn)置一點(diǎn)電荷Q，以O(shè)為圓心作一圓現(xiàn)將一電荷q從A分別移到圓上的B、C、D三點(diǎn)，則電場力做功最多的過程是()A.移到B的過程B.移到C的過程C.

16、移到D的過程D.三個過程一樣多5.B在電場中有一球形等勢面，若球面內(nèi)空間有一點(diǎn)N，球面外空間有一點(diǎn)M，則關(guān)于M、N兩點(diǎn)的電勢M、N及電場強(qiáng)度EM、EN的關(guān)系，下列說法中正確的是()A.M一定大于N，EM一定小于ENB.M一定小于M，EM一定大于ENC.M、N一定不相等，EM一定大于END.M、N一定不相等，EM一定小于EN6.B有兩個帶電小球的帶電荷量分別為+q、-q，固定在一長度為L的絕緣桿的兩端，置于場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場中，桿與場強(qiáng)方向平行，其位置如圖所示，若此桿繞過O點(diǎn)，且垂直于桿的軸轉(zhuǎn)過180，在此過程中電場力做功為()A.零B.qELC.2qELD.qEL7.B如圖所示，在等量異種電荷

17、形成的電場中，有A、B、C三點(diǎn)，A點(diǎn)為兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)，B點(diǎn)為連線上距A點(diǎn)為d的一點(diǎn)，C點(diǎn)為連線中垂線距A點(diǎn)也為d的一點(diǎn),則下面關(guān)于三點(diǎn)電場強(qiáng)度的大小、電勢高低的比較，正確的是()A.EBEAECB.EAEBECC.UA=UCUBD.UB=UCUA8.B如圖所示.用絕緣細(xì)線懸掛一個帶正電的小球，置于水平向右的勻強(qiáng)電場中，將小球從最低點(diǎn)A無初速釋放，當(dāng)小球通過B點(diǎn)時(shí)具有速度v，則這一過程中()A.小球的重力勢能增加B.小球的電勢能減少C.增加的重力勢能等于減少的電勢能D.增加的重力勢能小于減少的電勢能9.B在以點(diǎn)電荷為球心，r為半徑的球面上，各點(diǎn)相同的物理量是()A.電場強(qiáng)度B.同一電荷所受電

18、場力 C.電勢D.同一電荷具有的電勢能10.B如圖所示，三條虛線表示某電場的三個等勢面，其中1=10V，2=20V，3=30V一個帶電粒子只受電場力作用，按圖中實(shí)線軌跡從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)，由此可知()A.粒子帶負(fù)電 B.粒子的速度變大C.粒子的加速度變大 D.粒子的電勢能變大 11.B如圖虛線為一勻強(qiáng)電場的等勢面.一帶負(fù)電粒子從A點(diǎn)沿圖中直線在豎直平面內(nèi)自下而上運(yùn)動到B，不計(jì)空氣阻力，此過程中粒子能量的變化情況是:動能_，重力勢能_，電勢能_(填“變大”、“不變”或“變少”)12.B如圖所示，實(shí)線為電場線，虛線為等勢面，且相鄰等勢面間的電勢差相等.一正電荷在等勢面3上時(shí)，具有動能20J，它運(yùn)動到等勢面1上時(shí)，動能為零.令2=0，那么，當(dāng)該電荷的電勢能為4J時(shí)，其動能為_J1、如圖所示，一質(zhì)量為M的塑料球形容器放在桌面上，它的內(nèi)部有勁度系數(shù)為k的輕彈簧直立固定于容器的內(nèi)壁底部，彈簧上端經(jīng)絕緣線系住一只帶正電荷量為q、質(zhì)量為m的小球，從加上一個向上的場強(qiáng)為E的勻強(qiáng)電場起，到容器對桌面壓力減為零為止，小球的電勢能改變了多少