2022版電勢能和電勢（修改版）

課時1電勢能和電勢第一章4電勢能和電勢問題：一個帶正電的試探電荷在勻強電場中某點由靜止釋放，若只受靜電力作用，將如何運動速度如何變化？動能如何變化？E在電場力作用下電荷做加速運動，一段時間后獲得一定的速度，試探電荷的動能增加+F思考：是什么能轉化為試探電荷的動能呢靜電力做功的特點一如圖，在勻強電場中把正電荷q沿三種不同的路徑從A點移到B點，求靜電力做的功分別是多少？BMAFq甲乙丙Eθ靜電力做功的特點一MEW=F·|AB|cosθ=qE·|AM|:AB+qFθ靜電力做功的特點一MEAB:對AM:W1=qE·|AM|對MB:W2=0對全程:W=W1W2=qE·|AM|+qFθ靜電力做功的特點一:M?EAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFW=W1W2W3…=qE·|AM|W1=qE·1W2=qE·2W3=qE·3…………M123…=12微元法靜電力做功的特點一，靜電力做功？5如果移動負電荷，1—4結論又如何？M?EABqF－靜電力做功的特點一說一說：靜電力做功有什么特點？在電場中移動電荷時,靜電力做的功與電荷經過的路徑無關,與電荷的起始位置和終點位置有關。此特點對勻強電場和非勻強電場都適用。靜電力做功的特點一電勢能：由于移動電荷時靜電力做功與路徑無關,電荷在電場中也具有勢能，這種勢能叫做電勢能。用Ep表示。

在重力場中，由于移動物體時重力做功與路徑無關，同一物體在地面附近的同一位置才具有確定的重力勢能。在靜電場中，移動電荷時靜電力做功也與路徑無關，是否也存在與位置有關的勢能呢？這種勢能叫什么呢？電勢能二在重力場中，重力做正功，重力勢能減少；重力做負功，重力勢能增加。用公式表示：WAB=EpA-EpB=-ΔEp在靜電場中，是否也有“靜電力做正功，電勢能減少；靜電力做負功，電勢能增加。”的規(guī)律呢？靜電力做功與電勢能變化的變化三下列電荷在電場中移動時,靜電力做什么功電荷的電勢能如何變化若在電場中移動的是負電荷呢靜電力對電荷做正功,電荷的電勢能減少靜電力對電荷做負功,電荷的電勢能增加靜電力做功與電勢能變化的變化三EAB+F

-FEAB+F

-F靜電力做的功等于電勢能的減少量。WAB=EpA-EpB靜電力做功與電勢能變化的變化三電勢能具有相對性。電荷在某點的電勢能,等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做的功。即EpA=WABWAB=EpA-EpB重力勢能具有相對性。只有選取了零勢能參考平面才能確定物體在某一位置具有的重力勢能。選取的參考平面不同，物體在某一位置的重力勢能數值也不同。通常把離場源無限遠處或大地表面的電勢能規(guī)定為零電勢能也具有相對性嗎？怎樣確定電荷在電場中某一位置具有的電勢能數值呢？靜電力做功與電勢能變化的變化三電勢能二1電勢能：電荷在中具有的勢能，用Ep表示2靜電力做功與電勢能變化的關系：靜電力做的功等于電勢能的表達式：WAB＝減少量EpA－EpB電場靜電力做正功，電勢能；靜電力做負功，電勢能減少增加3電勢能的大?。弘姾稍谀滁c的電勢能，等于把它從這點移動到時靜電力做的功，即EpA＝零勢能位置WA04電勢能具有相對性零勢能位置的規(guī)定：通常把電荷在離場源電荷處或把電荷在________上的電勢能規(guī)定為零無限遠大地表面電勢三1定義：電荷在電場中某一點的與它的的比值2公式：φ＝3單位：國際單位制中，電勢的單位是，符號是V,1V＝4電勢高低的判斷：沿著電場線的方向電勢逐漸5電勢是量，只有大小，沒有方向，但有正、負之分，同一電場中電勢為正表示比零電勢，電勢為負表示比零電勢6電勢的相對性：只有規(guī)定了電勢零點才能確定某點的電勢大小，一般選_____或離場源電荷處的電勢為0電荷量電勢能伏特1J/C降低標高低大地無限遠1判斷下列說法的正誤1電荷從電場中的A點運動到B點，路徑不同，電場力做功不同2正電荷和負電荷沿著電場線運動，電勢能均減少3電荷在電勢高處具有的電勢能一定大4沿電場線方向電勢降低，與試探電荷的電性無關××√×即學即用2如圖1所示，把電荷量為－5×10－9C的電荷，從電場中的A點移到B點，其電勢能______填“增大”或“減小”若A點電勢為φA＝15V，B點電勢為φB＝10V，則電荷在A點和B點具有的電勢能分別為EpA＝___________J，EpB＝_________J，此過程電場力所做的功WAB＝__________J圖1增大－75×10－8－5×10－8－25×10－8解析電荷從A點移到B點，電場力做負功，電勢能增大EpA＝qφA＝－5×10－9×15J＝－75×10－8JEpB＝qφB＝－5×10－9×10J＝－5×10－8JWAB＝EpA－EpB＝－25×10－8J02重點探究1如圖2所示，試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中，沿直線從A移動到B，靜電力做的功為多少？若q沿折線AMB從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？靜電力做功與電勢能一導學探究圖2答案靜電力F＝qE，靜電力與位移夾角為θ，靜電力對試探電荷q做的功W＝F·|AB|cosθ＝qE·|AM|在線段AM上靜電力做的功W1＝qE·|AM|，在線段MB上靜電力做的功W2＝0，總功W＝W1＋W2＝qE·|AM|2若q沿任意曲線從A點移動到B點，靜電力做的功為多少？由此可得出什么結論？3對比電場力做功和重力做功的特點，它們有什么相同之處？重力做功引起重力勢能的變化，電場力做功引起什么能的變化？答案W＝qE·|AM|電荷在勻強電場中沿不同路徑由A點運動到B點，靜電力做功相同說明靜電力做功與路徑無關，只與初、末位置有關答案電場力做功與重力做功都與路徑無關電場力做功引起電勢能的變化1靜電力做功的特點1靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關，但與具體路徑無關，這與重力做功特點相似2靜電力做功的特點不受物理條件限制，不管靜電力是否變化，是否是勻強電場，是直線運動還是曲線運動，靜電力做功的特點不變知識深化2電勢能1電勢能是由電場和電荷共同決定的，是屬于電荷和電場所共有的，我們習慣上說成電荷在電場中某點的電勢能2電勢能是相對的，其大小與選定的參考點有關確定電荷的電勢能，首先應確定參考點，也就是零勢能點的位置3電勢能是標量，有正負但沒有方向電勢能為正值表示電勢能大于參考點的電勢能，電勢能為負值表示電勢能小于參考點的電勢能3靜電力做功與電勢能變化的關系1WAB＝EpA－EpB靜電力做正功，電勢能減??；靜電力做負功，電勢能增加2正電荷在電勢高的地方電勢能大，而負電荷在電勢高的地方電勢能小例1將帶電荷量為6×10－6C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服靜電力做了3×10－5J的功，再從B點移到C點，靜電力做了12×10－5J的功，則：1電荷從A點移到B點，再從B點移到C點的過程中電勢能共改變了多少？答案見解析解析WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5J＋12×10－5J＝－18×10－5J，電勢能增加了18×10－5J2如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？答案見解析解析如果規(guī)定A點的電勢能為零，由WAB＝EpA－EpB得該電荷在B點的電勢能為EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5J，同理，C點的電勢能為EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝18×10－5J3如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？答案見解析解析如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點的電勢能為：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5J，C點的電勢能為EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－12×10－5J例2多選如圖3所示，在正點電荷產生的電場中的一條電場線上依次有A、B、C三點，分別把帶電荷量為＋q和－q的試探點電荷依次放在這三個點上，關于它們所具有的電勢能，下列說法中正確的是A放上＋q的試探點電荷時，試探點電荷在各點的電勢能大小關系為EpA＞EpB＞EpCB放上＋q的試探點電荷時，試探點電荷在各點的電勢能大小關系為EpA＜EpB＜EpCC放上－q的試探點電荷時，試探點電荷在各點的電勢能大小關系為EpA＞EpB＞EpCD放上－q的試探點電荷時，試探點電荷在各點的電勢能大小關系為EpA＜EpB＜EpC圖3√√解析若將帶電荷量為＋q的點電荷從A點移到B點，再由B點移到C點，電場力都是做正功，試探電荷的電勢能都是減少，可見EpA＞EpB＞正確，B錯誤若將帶電荷量為－q的點電荷從A點移到B點，再由B點移到C點，電場力都是做負功，試探電荷的電勢能增加，可見EpA＜EpB＜EpC，選項C錯誤，D正確電勢二如圖4所示的勻強電場，電場強度為E，取O點為零勢能點，A點距O點的距離為l，AO連線與電場強度反方向的夾角為θ1電荷量分別為q和2q的試探電荷在A點的電勢能分別為多少？導學探究圖4答案電荷量為q和2q的試探電荷在A點的電勢能分別為Eqlcosθ、2Eqlcosθ2電勢能與電荷量的比值是否相同？答案電勢能與電荷量的比值相同，都為Elcosθ3電勢能與電荷量的比值與試探電荷的電荷量是否有關系？答案與試探電荷的電荷量無關1φ取決于電場本身；2公式中的Ep、q均需代入正負號2電場中某點的電勢是相對的，它的大小和電勢零點的選取有關在物理學中，常取離場源電荷無限遠處的電勢為零，在實際應用中常取大地的電勢為零3電勢雖然有正負，但電勢是標量電勢為正值表示該點電勢高于零電勢，電勢為負值表示該點電勢低于零電勢，正負號不表示方向知識深化4電勢高低的判斷方法1電場線法：沿電場線方向，電勢越來越低例3如果把電荷量為q＝10×10－8C的電荷從無限遠處移到電場中的A點，需要克服靜電力做功W＝12×10－4J，那么：1q在A點的電勢能和A點的電勢各是多少？答案12×10－4J12×104V解析取無限遠處的電勢為零，電荷在無限遠處的電勢能也為零，即φ∞＝0，Ep∞＝0由W∞A＝Ep∞－EpA得EpA＝Ep∞－W∞A＝0－－12×10－4J＝12×10－4J2q未移入電場前，A點的電勢是多少？答案12×104V解析A點的電勢是由電場本身決定的，跟A點是否有電荷存在無關，所以q未移入電場前，A點的電勢仍為12×104V例4如圖5所示，勻強電場的電場線與AC平行，把帶電荷量為－1×10－8C的電荷從A點移到B點，靜電力做功6×10－8JB處電勢為1V，求：1場強方向；答案由C點指向A點解析將負電荷從A點移至B點，靜電力做正功，則負電荷所受靜電力方向由A點指向C點又因為是負電荷，場強方向與負電荷受力方向相反，所以場強方向由C點指向A點圖52A點電勢；答案－5V解析由靜電力做功與電勢能的關系可知WAB＝EpA－EpB＝qφA－φB，3電子在A點的電勢能答案8×10－19J解析電子在A點的電勢能EpA′＝－e×－5V＝8×10－19J規(guī)律總結1電荷在電場中具有的電勢能大小的計算方法1等于把電荷從該處移動到無窮遠處時電場力做的功，即Ep＝W∞2已知該處電勢φ的情況下，可由公式Ep＝qφ計算2電場中某處電勢大小的計算方法1等于把某電荷從該處移到無窮遠處電場力做的功與該電荷電荷量的比值，即φ＝2已知某電荷在該處具有的電勢能大小情況下，該處電勢大小可由公式φ＝注意以上所有公式中各量都需代入符號一并運算03達標檢測1靜電力做功的特點多選下列說法正確的是點，路徑不同，靜電力做功的大小就可能不同B電荷從電場中的某點出發(fā)，運動一段時間后，又回到了該點，則靜電力做功為零C正電荷沿著電場線運動，靜電力對正電荷做正功，負電荷逆著電場線運動，靜電力對負電荷做正功D電荷在電場中運動，因為靜電力可能對電荷做功，所以能量守恒定律在電場中并不成立1234√√解析靜電力做功與電荷運動路徑無關，故A錯誤；靜電力做功只與電荷的初、末位置有關，所以電荷從某點出發(fā)又回到了該點，靜電力做功為零，故B正確；正電荷沿電場線的方向運動，則正電荷受到的靜電力和電荷的位移方向相同，故靜電力對正電荷做正功，同理，負電荷逆著電場線的方向運動，靜電力對負電荷做正功，故C正確；電荷在電場中運動雖然有靜電力做功，但是電荷的電勢能和其他形式的能之間的轉化滿足能量守恒定律，故D錯誤12342電勢的理解多選關于電勢，下列說法正確的是A電場中某點的電勢大小等于單位正電荷從該點移動到電勢零點時，電場力所做的功B電場中某點的電勢與電勢零點的選取有關C由于電勢是相對的，所以無法比較電場中兩點的電勢高低D電勢是描述電場的能的性質的物理量1234√√√1234解析由電勢的定義可知A正確；由于電勢是相對量，某點電勢的大小與電勢零點的選取有關，故B正確；雖然電勢是相對的，但電勢的高低是絕對的，C錯誤；電勢與電勢能相聯系，它是描述電場的能的性質的物理量，故D正確12343電勢高低與電勢能大小的比較2019·同仁中學高二期末如圖6所示，曲線是電場中的一組電場線，A、B是電場中的兩點，則下列說法正確的是＞φB，場強EA＜EB＞φB，場強EA＞EBC將＋q電荷從A點移到B點電場力做負功D將－q電荷分別放在A、B兩點時具有的電勢能EpA＞EpB圖6√1234解析電場線的疏密程度可以表示電場強度大小，A點的電場線比較密，所以EA＞EB，沿電場線方向電勢降低，故有φA＞φB，故A錯誤，B正確將＋q電荷從A點移到B點過程中電場力與運動方向夾角為銳角，所以電場力做正功，故C錯誤負電荷在電勢低的地方電勢能大，所以EpA＜EpB，故D錯誤12344電場力做功與電勢能變化的關系如圖7所示，在電場強度為E＝104N/C、方向水平向右的勻強電場中，用一根長l＝1m的絕緣細桿質量不計固定一個質量為m＝02g、電荷量為q＝5×10－6由靜止釋放，在小球運動到最低點B的過程中，靜電力對小球做功多少？小球電勢能如何變化？圖7答案005J電勢能減少005J1234解析靜電力做功與路徑無關，在小球由A運動到最低點B的過程中，靜電力對小球做的正功為W＝qEl＝5×10－6×104×1J＝005J靜電力對小球做正功，小球電勢能減少，減少的電勢能為005J04課時對點練考點一電勢電勢高低的判斷1多選關于電勢的高低，下列說法正確的是A沿著電場線的方向電勢逐漸降低B電勢降低的方向一定是電場線的方向C正電荷只在電場力的作用下，一定向電勢低的地方移動D負電荷只在電場力的作用下，由靜止釋放，一定向電勢高的地方移動1234基礎對點練567√√解析沿著電場線的方向電勢逐漸降低，故A正確；電勢降低的方向不一定是電場線的方向，故B錯誤；若正電荷具有初速度，即使只受電場力作用，也可由低電勢點向高電勢點移動，故C錯誤；負電荷只在電場力的作用下由靜止釋放，電場力做正功，電勢能減小，電勢升高，故D正確12345671234567圖12電場線分布如圖1所示，電場中a、b兩點的電場強度大小分別為Ea和Eb，電勢分別為φa和φb，則>Eb，φa>φb >Eb，φa<φb<Eb，φa>φb <Eb，φa<φb√考點二電場力做功與電勢能的變化3多選2020·寶雞中學檢測帶正電的粒子M只在電場力作用下由P點運動到Q點，在此過程中克服電場力做了26×10－6J的功以下說法正確的是點的電勢能點的加速度點的電勢點的速率1234567√√1234567解析由題意知，粒子M由P點到Q點克服電場力做功，則其電勢能增加，動能減小，故選項A、D正確；因電場分布情況未知，無法判斷P點和Q點場強大小關系、加速度大小也無法確定，故B錯誤；因為粒子帶正電荷，所以P點的電勢小于Q點的電勢，故選項C錯誤12344多選兩個電荷量相等的正點電荷，分別固定在圖2中N為PQ連線的中垂線，交PQ于O點，，從A點由靜止釋放，只在靜電力作用下運動，取無限遠處的電勢為零，則點的運動是勻加速直線運動點運動的過程電勢能逐漸減小點時的動能最大點時電勢能為零√567圖2√1234解析q由A點向O點運動的過程中，所受電場力的方向始終由A指向O，力的大小發(fā)生變化，所以電荷q做變加速直線運動，電場力做正功，電勢能逐漸減小，故A錯誤，B正確；因無限遠處的電勢為零，則O點的電勢φ>0，所以q在O點時的電勢能不為零，故選項D錯誤；從A到O運動過程中，合外力做正功，動能增大，從O向N運動過程中，合外力做負功，動能減小，故O點動能最大，C正確56712345多選如圖3，直線上有O、a、b、c四點，點處有一固定點電荷，已知b點電勢高于c點電勢，若一帶負電荷的粒子僅在電場力作用下先從c點運動到b點，再從b點運動到a點，則A兩過程中電場力做的功相等B前一過程中電場力做的功大于后一過程中電場力做的功C前一過程中，粒子電勢能不斷減小D后一過程中，粒子動能不斷增加567√圖3√1234解析由題知，b點電勢高于c點電勢，則O點處的點電荷帶正電，場強方向由a指向c，帶負電的粒