静电力做功的特点电势能和电势

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AB＝L，并且AB与电场线的夹角为θ.则电场力对电荷所做的功为W＝FLcosθ＝qELcosθ.教材要点解读对应学生用书P152．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WAB＝EpA－EpB.3．电势能的大小若规定电荷在B点电势能为0，则EpB＝0，EpA＝WAB.即电荷在电场中某点处电势能的大小，等于把它从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两种势能比较内容电势能重力势能定义电场中的电荷具有的势能——电势能重力场中的物体具有的势能——重力势能系统性电荷和电场物体和地球大小的相对性电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能位置时重力做的功变化大小的量度电场力做的功是电势能变化大小的量度，静电力做的功等于电势能的减少量重力做的功是重力势能变化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减少量对应力做功的特点做功多少只与始末位置有关，与经过的路径无关，且做的功等于势能的减少量电势能大小的判断(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φ的定义式，φ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φ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①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．②对不是无限大的带电体产生的电场，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．电势涝能与爸电势盗的区落别与联联系电势φ电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量反映电荷在电场中某点所具有的能量相关因素电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟试探电荷q无关电势能的大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的大小电势沿电场线逐渐降低，规定零电势点后，某点的电势高于零，则为正值；某点的电势低于零，为负值正点电荷(＋q)：电势能的正负跟电势的正负相同负点电荷(－q)：电势能的正负跟电势的正负相反单位伏特V焦耳J联系φ＝或Ep＝qφ，二者均是标量6．电势棒和电铅场强开度的耻关系如何毯比较罩电场岁中两级点电脾势的英高低(1悼)根据浙电场思力做塞功判郑断：①在两蹄点间悄移动仿正电印荷，分如果允电场程力做底正功征，则伟电势爬降低弟，如充果电该场力纵做负概功，早则电挽势升钟高．②在两猪点间午移动尺负电壤荷，清如果毁电场暖力做乖正功晶，则战电势孝升高洞；如蝇果电竞场力盘做负杀功，慕则电末势降爹低．(2私)根据讨电场嗽线确询定：电场奸线的坏方向沿就是绕电势言降低闪最快阻的方蜡向．(3寒)根据势电荷俱电势僻能的兴变化淋：①如果址在两茄点间教移动春正电孔荷时必，电剖势能饰增加拔，则抱电势摧升高泉；电弄势能前减少尾，则棚电势荷降低锁．②如果朝在两蓝点间蛮移动省负电剥荷时枣，电山势能纪增加缴，则朋电势荡降低榜；电久势能仰减少脑，则置电势帮升高.如果暑把q＝＋1.程0×10－8C的点膝电荷Q从无悠穷远惕处移焰到电浊场中标的A点，兴需要甲克服携电场贱力做外功W＝1.最2×10－4J，那约么：(1急)Q在A点的带电势菌能和A点的葱电势拼各是章多少态？(2升)Q在未罪移入裙电场药前A点的规电势脊是多碌少？【分析】由W＝Ep∞－EpA，可凡计算晓出EpA，根浊据A点的摊电势朵能可驻求出A点的田电势垂．解题方法指导对应学生用书P16【答案】(1姻)1繁.2×10－4J1.辞2×104V(2阴)1扶.2×104V在静浩电场辅中，搂把一永个电罢荷量酒为q＝2.征0×10－5C的负筋电荷束由M点移恳到N点，庄电场蜡力做撒正功6.造0×10－4J，由N点移时到P点，忽电场押力做炭负功1.苹0×10－3J，则M、N、P三点护电势钻高低悉关系献是__业__满__帜__．解析残：首先猾画一度条电担场线忽，如艺图所淋示．在中炼间位艘置附将近画豪一点幅作为M点．担因为遮由M→N电场匪力做蚁正功耗，而欣负电买荷所哀受电勉场力馋与场错强方衰向相号反，顾则可划确定N点在M点左怪侧．设由N→P电场居力做哲负功化，即美沿着毛电场咏线移喉动，烫又因1.凡0×10－3J>驶6.维0×10－4J，所亿以肯铃定移讲过了M点，惰即P点位秧于M点右害侧．喝这样今，M、N、P三点分电势暴的高特低关吐系是φN>φM>φP.答案怪：φN>φM>φP某静继电场稿的电阵场线激分布愤如图废所示骄，图多中P、Q两点仔的电颂场强夫度的斑大小活分别错为EP和EQ，电嚷势分庭别为φP和φQ，则()A．EP>EQ，φP>φQB．EP>EQ，φP<φQC．EP<EQ，φP>φQD．EP<EQ，φP<φQ【解析】从图丽可以凯看出P点的孝电场壤线的恋密集饮程度必大于Q点的布密集仰程度随，故P点的升场强失大于Q点的嚼场强面；因固电场蔬线的租方向户由P指向Q，而打沿电抓场线线的方夜向电勇势逐恭渐降忙低，愈所以P点的嗽电势属高于Q点的粘电势叨，故A正确吵．【答案】A【方法余总结】电场匪强度愈与电办势的史大小鹅没有尾直接姻的关致系，爸它们复是从汇两个读不同公的角雁度描伟述电搁场性并质的拴物理镇量．维电荷鉴在电盐场中仪某点内受力矩大，暮该点慢场强揉大，料电势柔不一垂定高搭，所械以电喝场强插度大薪的地卧方电杆势不音一定膛高．济电场幅强度谊等于0的地塌方电屡势不六一定锄等于0.如图渴所示滴，P、Q是等圈量的茅正点绢电荷忘，O是它局们连稿线的训中点河，A、B是中茅垂线形上的但两点竹，OA<OB，用EA、EB和φA、φB分别烤表示A、B两点德的电洲场强服度和检电势由，则()A．EA一定响大于EB，φA一定除大于φBB．EA不一乒定大中于EB，φA一定吸大于φBC．EA一定呜大于EB，φA不一仍定大雄于φBD．EA不一辉定大鉴于EB，φA不一茶定大袭于φB解析盾：P、Q所在肺空间擦中各兽点的岔电场熄强度刚和电恋势由亩这两烦个点佩电荷启共同药决定炸，电寄场强没度是委矢量超，P、Q两点辫电荷呆在O点的抢合电孕场强杠度为束零，签在无末限远瞒处的妄合电懒场强秀度也禽为零管，从O点沿PQ垂直证平分柱线向穷远处惠移动傲，电迷场强帜度先券增大匪，后霜减小跌，所锹以EA不一谅定大踩于EB.电势扯是标河量，否由等酱量同碧号电虽荷的剂电场良线分蒸布图赔可知表，从O点向颠远处快，电辜势是找一直盆降低盐的，们故φA一定割大于φB，所极以只恰有B对．答案茧：B如图酷所示拥，在篇静电隶场中斧，一臭个负驴电荷q受到惭一个贵非静泳电力没作用萄，由A点移丑动到B点，已则下漠列说展法正誉确的扯是()A．非笑静电漫力和棉静电瘦力做馋功之际和等乖于电颤荷电前势能锹增量葵和动他能增蔬量之哀和B．非柿静电你力做蹲功等勿于电职荷电那势能友增量进和动匠能增炎量之水和C．电查荷克猎服静披电力魂做功改等于伟电荷与电势冰能的合增量D．非倒静电类力和跪静电陕力做罚功之沫和等竟于电界荷动乳能的伞增量【解析】根据坊动能金定理框，合收外力务对电总荷所糟做的酿功等概于电渡荷动培能的笔增量绸；对麻电荷格和电危场组羽成的禾系统仆而言难，非纳静电趣力是爽外力胜，非纸静电雀力对茫电荷枝做了夕多少摔正功水，系辽统能临量(电势捷能和尚电荷看动能)就增愁加多蛮少；偿根据廊静电聋力做武功与祝电势挺能变熔化的葡关系啦及静剩电力餐对电发荷做为负功雨，得封电荷制克服破静电其力做格功等害于电薪荷电辛势能麦的增怖量，荷所以B、C、D对．【答案】BC困D【方法速总结】(1殃)明确匠研究纷对象伍与研叮究过呀程．(2揪)对研采究对棵象受讲力分傻析，喘明确茎物体帖受什锦么力深作用纷，知土道力沉做功财所对惑应的羽能量购变化想问题吉．(3配)依据释电场讲力做辅功，顷引起孩电势璃能的稳变化纤；重尺力做辟功引蒸起重恋力势替能的摄变化考；而可动能晕变化费则取轮决于发合外物力做雪功，雕来判裕断各极种能纸量是撇如何侄变化鱼的．(2绳01草3·遵义迁高二底检测)如图礼所示岔，平康行线饰代表筛电场很线，选但未快标明繁方向幸，一昼个带微正电振、电售量为10－6C的微陪粒在援电场律中仅倘受电杂场力彩作用烫，当市它从A点运汤动到B点时撇动能传减少10－5J，已载知A点的赵电势深为－10仓V，则睛以下墓判断第正确槐的是()A．微暮粒的浑运动沿轨迹目如图妈中的届虚线1所示B．微甚粒的历运动呼轨迹柔如图雹中的茅虚线2所示C．B点电选势为排零D．B点电附势为椒－20解V解析个：微粒抢从A点运型动到B点动逢能减叔少，寒表明偿电场膜力做爬负功物，电炭场力博水平灯向左沿，微肥粒运辱动轨昏迹应赵向左焰偏转处，故闲微粒唯的运逮动轨快迹如须图中菜的虚赖线1所示阀，A对，B错；夕微粒纱动能抵减少10－5J，则孝它的普电势惕能增帝加10－5J，由廉于微扩粒在A点时欲的电守势能EpA＝qφA＝10－6×(－10杂)J＝－10－5J，故B点的党电势舒为零熊，B点的瞧电势损为零跟，C对，D错．答案谋：AC默读联想记忆对应学生用书P171.下列每说法比中正枪确的启是()A．无庙论是涝正电魂荷还复是负艺电荷歼，从澡电场毫中某乱点移军到无秀穷远民处时扣，电老场力迈做的畜正功情越多稀，电蒜荷在换该点蛇的电顾势能去就越克大B．无含论是盟正电用荷还樱是负敏电荷号，从鬼电场钞中某持点移系到无贱穷远周处时跨，电扣场力写做的互正功黄越少猜，电膛荷在苍该点敌的电棋势能插越大课堂巩固训练对应学生用书P17C．无僚论是排正电衫荷还塌是负害电荷仇，从碍无穷匆远处跑移到香电场仙中某头点时觉，克睛服电朗场力粉做功恢越多持，电树荷在偶该点承的电服势能扫越大D．无哀论是巧正电射荷还僻是负懒电荷形，从涛无穷晒远处晚移到椅电场鸟中某屿点时琴，克蜘服电拜场力冒做功届越少酸，电火荷在循该点煌的电虽势能渔越大解析牛：无穷哈远处由的电厚势能荡为0，电蜜荷从铃电场奴中某堪处移胆动到捷无穷喊远处赔时，苍若电燃场力屡做正庭功，赚电势田能减茅少，珠到无胆穷远每处时锐电势永能减渡为0，电诸荷在劣该点针的电妨势能慨为正独值，骆且等毯于移兽动过液程中扒电荷楚电势叨能的士变化靠，也熔就等筹于电习场力未做的暂功，域因此尤电场标力做继的正晃功越遍多，扬电荷挽在该妈点电拆势能速越大害，A正确座，B错误羞．电齿荷从锋无穷语远处脱移到任电场汗中某界点时峰，若企克服乔电场笋力做情功，授电势删能由款零增流大到圾某值旺，此盗值就滥是电赛荷在嘴该点汽的电瓶势能至值，霜因此疗，电攀荷在商该点帅的电毅势能曾等于已电荷绪从无陡穷远役处移冻到该傲点时父，克毯服电扔场力战所做临的功骑，故C正确夏，D错误蠢．答案概：AC2．如童图所阻示，清电场渗中有A、B两点野，则覆下列穗说法稍中正悼确的轿是()A．电目势φA>φB，电摇场强宵度EA>EBB．电趟势φA>φB，电址场强磨度EA<EBC．将攀＋q从A点移僚到B点，胡电场酱力做妥了正表功D．将坏－q分别归放在A、B两点堆时具滚有的拥电势疫能EpA>EpB解析择：B处电层场线董较密坚，故竟电场油强度EA<EB，沿助电场矩线方篇向电欲势降避低，想故φA>φB，A错，B对；厅对正杂电荷芽，由默于φA>φB则EpA>EpB，C对，D错．答案荐：BC3．如季图所颤示，晕在匀栽强电碑场中雨有A、B两点坊