高中物理：1.4《電勢(shì)能和電勢(shì)》典例精析（新人教版選修3-1）

1、1.4電勢(shì)能和電勢(shì)【例1】如圖8-10所示，當(dāng)帶電體A靠近一個(gè)絕緣導(dǎo)體B時(shí)，由于靜電感應(yīng)，B兩端感應(yīng)出等量異種電荷。將B的左端接地，絕緣導(dǎo)體B帶何種電荷？答案: B導(dǎo)體將帶負(fù)電荷【分析解答】因?yàn)閷?dǎo)體B處于正電荷所形成的電場(chǎng)中，而正電荷所形成的電場(chǎng)電勢(shì)處處為正，所以導(dǎo)體B的電勢(shì)是正的，UBU地；而負(fù)電荷在電場(chǎng)力的作用下總是從低電勢(shì)向高電勢(shì)運(yùn)動(dòng)，B左端接地，使地球中的負(fù)電荷（電子）沿電場(chǎng)線(xiàn)反方向進(jìn)入高電勢(shì)B導(dǎo)體的右端與正電荷中和，所以B導(dǎo)體將帶負(fù)電荷。【例2】如圖81所示，實(shí)線(xiàn)是一個(gè)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線(xiàn)，虛線(xiàn)是一個(gè)負(fù)檢驗(yàn)電荷在這個(gè)電場(chǎng)中的軌跡，若電荷是從a處運(yùn)動(dòng)到b處，以下判斷正確的是 

2、60;   A電荷從a到b加速度減小Bb處電勢(shì)能大Cb處電勢(shì)高D電荷在b處速度小答案:D【分析解答】由圖81可知b處的電場(chǎng)線(xiàn)比a處的電場(chǎng)線(xiàn)密，說(shuō)明b處的場(chǎng)強(qiáng)大于a處的場(chǎng)強(qiáng)。根據(jù)牛頓第二定律，檢驗(yàn)電荷在b處的加速度大于在a處的加速度，A選項(xiàng)錯(cuò)。由圖81可知，電荷做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，必受到不等于零的合外力，即Fe0，且Fe的方向應(yīng)指向運(yùn)動(dòng)軌跡的凹向。因?yàn)闄z驗(yàn)電荷帶負(fù)電，所以電場(chǎng)線(xiàn)指向是從疏到密。再利用“電場(chǎng)線(xiàn)方向?yàn)殡妱?shì)降低最快的方向”判斷a，b處電勢(shì)高低關(guān)系是UaUb，C選項(xiàng)不正確。根據(jù)檢驗(yàn)電荷的位移與所受電場(chǎng)力的夾角大于90°，可知電場(chǎng)力對(duì)檢驗(yàn)電荷做負(fù)功。功是能量變化的量度，可判斷由

3、ab電勢(shì)能增加，B選項(xiàng)正確；又因電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān)，系統(tǒng)的能量守恒，電勢(shì)能增加則動(dòng)能減小，即速度減小，D選項(xiàng)正確?！纠?】將一電量為的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外一點(diǎn)P移至電場(chǎng)中某點(diǎn)A, 電場(chǎng)力做功 ,求A點(diǎn)的電勢(shì).答案:20V解：設(shè)設(shè)場(chǎng)外一點(diǎn)P的電勢(shì)為從P 到A,電場(chǎng)力做的功【例4】在靜電場(chǎng)中，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是：（ ）A、 電場(chǎng)強(qiáng)度為零的點(diǎn)，電勢(shì)也一定為零B、 電場(chǎng)強(qiáng)度處處相等的區(qū)域內(nèi)，電勢(shì)也一定處處相等C、 只在電場(chǎng)力作用下，正電荷一定從電勢(shì)高的地方向電勢(shì)低的地方移動(dòng)D、 沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)一定越來(lái)越低答案:A、B、C【解析】電場(chǎng)強(qiáng)度和電勢(shì)是從不同的角度描述電場(chǎng)性質(zhì)的兩個(gè)物理量，前者從力的角度，后者

4、從能量的角度，兩者之間沒(méi)有直接的對(duì)于關(guān)系。在等量同種電荷形成的電場(chǎng)中，它們連線(xiàn)的中點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為零，但電勢(shì)卻不為零；勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)處處相等，而沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向電勢(shì)卻在不斷降低；正電荷在電場(chǎng)中的移動(dòng)方向還和它的初速度方向有關(guān)，如果初速度是逆著電場(chǎng)線(xiàn)方向的，那么它移動(dòng)的開(kāi)始階段從低電勢(shì)向高電勢(shì)。電場(chǎng)線(xiàn)的方向是電勢(shì)的降落的方向。綜上所述：A、B、C中的表述都是錯(cuò)誤的?！纠?】如圖所示，a、b為豎直方向上的電場(chǎng)線(xiàn)上的兩點(diǎn)，一帶電質(zhì)點(diǎn)在a由靜止釋放 ，沿電場(chǎng)線(xiàn)方向向上運(yùn)動(dòng)，到b點(diǎn)速度恰好為零，下列說(shuō)法中正確的是：（ ）A、帶電質(zhì)點(diǎn)在a、b兩點(diǎn)所受的電場(chǎng)力都是豎直向上的B、a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)的電勢(shì)高C、帶電質(zhì)點(diǎn)在

5、a點(diǎn)的電勢(shì)能比在b點(diǎn)的電勢(shì)能小D、a點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度比b點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度大答案:A、B、D【解析】帶電質(zhì)點(diǎn)在a點(diǎn)，由靜止釋放向上運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明電場(chǎng)力向上，且應(yīng)滿(mǎn)足Eaqmg，而又靜止于b點(diǎn)，說(shuō)明電場(chǎng)力仍向上，用Ebq=mg，選項(xiàng)A、D正確，因不知質(zhì)點(diǎn)的帶電性質(zhì)，故無(wú)法確定a、b兩點(diǎn)的電勢(shì)高低，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，a到b的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，電場(chǎng)力和重力做功，由動(dòng)能定理可知，W電+W重=0，因?yàn)閃重為負(fù)值，故W電必為正值，而電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減小，即b點(diǎn)的電勢(shì)能小于a點(diǎn)電勢(shì)能，選項(xiàng)C錯(cuò)誤?！纠?】如圖所示，光滑絕緣細(xì)桿豎直放置，細(xì)桿右側(cè)距桿0.3m處有一固定的點(diǎn)電荷Q，A、B是細(xì)桿上的兩點(diǎn)，點(diǎn)A與Q、點(diǎn)B與Q的連線(xiàn)與桿的夾角均為=37°。一中間有小孔的帶電小球穿在絕緣細(xì)桿上滑下，通過(guò)A 點(diǎn)時(shí)加速度為零，速度為3m/s，取g=10m/s2，求小球下落到B點(diǎn)時(shí)的加速度和速度的大小。答案：20m/s2，5m/s【解析】求小球至B的加速度，從受力分析出發(fā)，探求小球在A、B兩點(diǎn)的受力情況，從而確定加速度的關(guān)系。在A處，小球受力如圖所示，由題意可知：K·在B處，小球受力如圖所示，由題意可知：K·由、得a=2g=20m/s2小球從A到B受到的合力為變力，故不宜用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，抓住A、B處在等勢(shì)面上由A到B電場(chǎng)力做功為零這個(gè)特