第讲电场能的性质

1、电场能的性质1静电力做功的特点 (1)在电场中移动电荷时电场力做功与 无关，只与 有关，可见静电力做功与 做功相似 (2)在匀强电场中，电场力做的功W ，其中d为沿 的位移 初末位置路径重力电场线方向Eqd2电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该点移到 位置时所做的功 (2)静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于 ，即WAB . (3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷 的电势能规定为零，或把电荷在 表面的电势能规定为零 电势能的减少量EpAEpB无限远处大地零势能电场力做功与电势能的变化(1)电场力做功与路径无关，与重力做功十分相似(2)电场

2、力对电荷做正功时，电荷的电势能减少；电场力对电荷做负功时，电荷的电势能增加电势能增加或减少的数值等于电场力做功的数值(3)电荷在电场中任意两点间移动时，它的电势能的变化量是确定的，因此移动电荷做功的数值也是确定的，所以电势能的变化仅与电场力做功有关，与是否有其它力的作用及运动性质都没有关系，且仅由电场力做功来量度，即WEp.1.如图所示，在绝缘的斜面上方，存在着匀强电场，电场方向平行于斜面向上，斜面上的带电金属块在平行于斜面的力F作用下沿斜面移动已知金属块在移动的过程中，力F做功32 J，金属块克服电场力做功8 J，金属块克服摩擦力做功16 J，重力势能增加18 J，则在此过程中金属块的()

3、A动能减少10 J B电势能增加24 J C机械能减少24 J D内能增加16 J答案：AD1电势(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的 与 的比值 (2)定义式： .电势能Ep电荷量q(3)矢标性：电势是 ，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比 高(低)(4)相对性：电势具有 ，同一点的电势因 的选取的不同而不同标量零电势相对性零势点2等势面 (1)定义：电场中 的各点组成的面电势相等(2)特点：等势面一定与电场线 ，即跟场强的方向 在 上移动电荷时电场力不做功电场线总是 的等势面指向 的等势面等差等势面越密的地方电场强度 ；反之 垂直垂直同一等势面从电势高电势低越大越小电场线、场强、

4、电势、等势面它们之间有何关系？1电场线与场强的关系：电场线越密的地方表示场强越大，电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向2电场线与电势的关系：沿着电场线方向，电势越来越低 3等势面与电场线的关系 (1)电场线总是与等势面垂直，且从高等势面指向低等势面 (2)电场线越密的地方，等势面也越密 (3)沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功4场强数值与电势数值无直接关系：场强大(或小)的地方电势不一定大(或小)，零电势可人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定2. (2009上海单科，7)位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图622所示，图中实线表示等

5、势线，则()Aa点和b点的电场强度相同B正电荷从c点移到d点，电场力做正功C负电荷从a点移到c点，电场力做正功D正电荷从e点沿图中虚线移到f点电势能先减小后增大答案：CD1定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时， WAB 与 的比值2定义式：UAB .3电势差与电势的关系：UAB .电场力做的功移动电荷电量qAB4单位： ，符号 .5影响因素：电势差UAB由 决定，与移动的电荷q及电场力做功WAB ，与零势点的选取 伏特V电场本身的性质无关无关3将一正电荷从无限远处移入电场中M点，静电力做功W16109 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无限远处，静电力做功W27109J，则M、N两

6、点的电势M、N，有如下关系() AMN0 BNM0 CNM0 DMN0答案：C【例1】 如图623所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点下列说法正确的是() AM点电势一定高于N点电势 BM点场强一定大于N点场强 C正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能 D将电子从M点移动到N点，电场力做正功答案：AC计算电场力做功常有哪些方法 (1)WABqUAB(普遍适用) (2)WqExcos (适用于匀强电场) (3)WABEp(从能量角度求解) (4)W电W非电Ek(由动能定理求解)2电势能增减的判断方法 做功法：无论电荷是正是负，只要电场力做正功，电荷的电势能就减少； 电场力做负功

7、，电荷的电势能就增加3电势高低的判断 (1)据电场线的方向：沿电场线方向，电势越来越低 (2)据电场力做功的方法：据定义式UAB ，将WAB、q的、代入，由 UAB的、可判电势高低11 (2009天津)如图624所示，带等量异号电荷的两平行金属板在真空中水平放置，M、N为板间同一电场线上的两点，一带电粒子(不计重力)以速度vM经过M点在电场线上向下运动，且未与下板接触，一段时间后，粒子以速度vN折回N点，则()A粒子受电场力的方向一定由M指向N B粒子在M点的速度一定比在N点的大 C粒子在M点的电势能一定比在N点的大 D电场中M点的电势一定高于N点的电势答案：B12如图625所示，在y轴上关于

8、O点对称的A、B两点有等量同种点电荷Q，在x轴上C点有点电荷Q，且COOD，ADO60.下列判断正确的是()AO点电场强度为零BD点电场强度为零C若将点电荷q从O移向C，电势能增大D若将点电荷q从O移向C，电势能增大 答案：BD【例2】如图626所示，实线为方向未知的三条电场线，虚线分别为等势线1、2、3，已知MNNQ，a、b两带电粒子从等势线2上的O点以相同的初速度飞出仅在电场力作用下，两粒子的运动轨迹如图所示，则() Aa一定带正电，b一定带负电 Ba加速度减小，b加速度增大 CMN电势差|UMN|等于NQ两点电势差|UNQ | Da粒子到达等势线3的动能变化量比b粒子到达等势线1的动能变

9、化量小|答案：B 21如图所示，xOy平面内有一匀强电场，场强为E，方向未知，电场线跟x轴的负方向夹角为，电子在坐标平面xOy内，从原点O以大小为v0方向沿x正方向的初速度射入电场，最后打在y轴上的M点电子的质量为m，电荷量为e，重力不计则()AO点电势高于M点电势B运动过程中电子在M点电势能最多C运动过程中，电子的电势能先减少后增加D电场对电子先做负功，后做正功答案：D【例3】如图所示，水平绝缘光滑轨道AB的B端与处于竖直平面内的四分之一圆弧形粗糙绝 缘轨道BC平滑连接，圆弧的半径R0.40 m在轨道所在空间存在水平向 右的匀强电场，电场强度E1.0104 N/C.现有一质量m0.10 kg

10、的带电体 (可视为质点)放在水平轨道上与B端距离x1.0 m的位置，由于受到电场力的作用带电体由静止开始运动，当运动到圆弧形轨道的C端时，速度恰好为零，已知带电体所带电荷 q8.0105 C，取g10 m/s2，求：(1)带电体在水平轨道上运动的加速度大小及运动到B端时的速度大小；(2)带电体运动到圆弧形轨道的B端时对圆弧轨道的压力大小；(3)带电体沿圆弧形轨道运动过程中，电场力和摩擦力对带电体所做的功各是多少答案：(1)8.0 m/s2,4.0 m/s(2)5.0 N(3)0.32 J，0.72 J31如图629为一匀强电场，某带电粒子从A点运动到B点在这一运动过程中克服重力做的功为2.0

11、J，电场力做的功为1.5 J则下列说法正确的是()A粒子带负电B粒子在A点的电势能比在B点少1.5 JC粒子在A点的动能比在B点多0.5 JD粒子在A点的机械能比在B点少1.5 J答案：CD 32 如图所示，在竖直向下的匀强电场中有一绝缘的光滑离心轨道，一个带负电的小球从斜轨道上的A点由静止释放，沿轨道滑下，已知小球的质量为m，电量为q，匀强电场的场强大小为E，斜轨道的倾角为(小球的重力大于所受的电场力) (1)求小球沿斜轨道下滑的加速度的大小 (2)若使小球通过圆轨道顶端的B点，求A点距水平地面的高度h至少应为大？ (3)若小球从斜轨道h5R处由静止释放假设其能够通过B点，求在此过程中小球机械能的改变量减少3EqR 2.5R3-3如图621