《电势能电势与电势差》参考课件

第一章第4节理解教材新知把握热点考向应用创新演练知识点一知识点二知识点三考向一考向三随堂基础巩固课时跟踪训练考向二2023/7/2012023/7/2022023/7/2031．电势能是能量的一种形式，由电荷和电场所共有。2．电场力做功与路径无关，电场力做的功等于电荷电势能的减少量。3．电场线的方向就是电势降落最快的方向。4．电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。2023/7/2042023/7/205［自学教材］1．静电力做功的特点(1)在匀强电场中，静电力做的功为：W＝

，其中d为沿电场线方向的位移。(2)在电场中移动电荷时，静电力做的功与

无关，只与

有关。qE·d路径始末位置2023/7/2062．电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能。(2)静电力做功与电势能的关系：①静电力做的功等于电势能的

，表达式为：WAB＝EpA－EpB。②电荷在某点的电势能，等于把它从这点移到

位置时静电力做的功。减少量零势能2023/7/207[重点诠释](1)与重力势能类似，电势能在选取零电势能位置后，才能有确定的值。一般选取无限远处或大地作为零势能位置。若将无穷远处的电势能定为零，则电荷在电场中某点的电势能的大小就等于将电荷从该点移到无穷远处电场力所做的功。(2)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做功才能实现，与其他力是否做功，及做功多少无关。2023/7/208(3)同一个电荷在同一位置的电势能与零电势能位置的规定有关，因此电势能是相对的。(4)电势能是能量的一种形式，电荷的电势能是由电荷和电场共有的。(5)电场力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的大小。2023/7/2091．一负电荷仅受静电力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点的电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能EpA、EpB之间的关系为 (

)A．EA＝EB

B．EA<EBC．EpA＝EpB D．EpA>EpB2023/7/2010解析：电荷做匀加速直线运动，说明电荷所受静电力恒定，由F＝qE可知，A、B两点电场强度相等，故A对，B错。由于静电力做正功，所以电势能减小，即EpA>EpB，故C错，D对。答案：AD2023/7/2011[自学教材]电势能电荷量2023/7/20122．电势差(1)定义：电场中两点的

之差。(2)定义式：UAB＝

－

＝－UBA。(3)性质：电势差是标量，其大小只与电场中两点的位置有关，与是否存在检验电荷无关。电势φAφB2023/7/2013[重点诠释]1．对电势的理解(1)电势的相对性：电势是相对的，与电势零点的选取有关。只有先确定了电势零点，才能确定电场中各点的电势。(2)电势的固有性：电势φ是表示电场能量属性的一个物理量，由电场本身决定，与是否放电荷、电荷的电性及电荷量均无关。2023/7/2014(3)电势是标量：电势只有大小，没有方向，但有正负，正值表示该点电势比零电势点高，负值表示电势比零电势点低。(4)点电荷周围电势的高低：若规定无穷远处为零电势点时，则正电荷产生的电场中各点的电势均为正值，且越靠近正电荷的地方电势越高，负电荷形成的电场则相反。2023/7/20152．电势与电势差的关系电势φ电势差UAB＝φA－φB区别①电场中某点的电势与零电势点的选取有关，是相对量②电势由电场本身决定，反映电场的能的性质①电场中两点间的电势差与零电势点的选取无关，是绝对量②电场中两点间的电势差由电场和这两点间的位置决定联系①标量，可正可负②电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差③电势与电势差的单位相同，皆为伏特(V)2023/7/20162．电场中有A、B两点，其电势分别为φA和φB，场强分别为EA和EB。若φA<φB，则下列关于EA和EB的判断正确的是 (

)A．EA>EB B．EA＝EBC．EA<EB D．条件不足，不能确定2023/7/2017解析：在正点电荷的电场中，φA<φB时，EA<EB；在负点电荷的电场中，φA<φB时，EA>EB，在匀强电场中φA<φB时，EA＝EB，而题中没有给出电场的分布情况，故不能确定EA与EB的大小关系。答案：D2023/7/20181．定义电场中电势值相等的各点构成的曲面。2．特点(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力

。(2)在空间没有电荷的地方两等势面不相交。[自学教材]不做功2023/7/2019(3)电场线跟等势面

，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。(4)在电场线

的地方，等差等势面密集。在电场线

的地方，等差等势面稀疏。(5)等势面是虚拟的、为描述电场的性质而假想的面。垂直密集稀疏2023/7/2020[重点诠释]1．等势面的应用(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别。(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况。(3)由于等势面和电场线垂直，若已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布。(4)由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的大小。2023/7/20212．几种常见电场的等势面(1)点电荷电场的等势面，如图1－4－1中虚线所示。图1－4－12023/7/2022(2)等量异种电荷的电场的等势面，如图1－4－2甲所示，过两点电荷连线中点的中垂面是一个等势面。图1－4－22023/7/2023(3)等量同种电荷的电场的等势面，如图1－4－2乙所示。(4)匀强电场的等势面，是与电场线垂直的，间隔相等且相互平行的一簇平面，如图1－4－3所示。图1－4－32023/7/20243．关于等势面的说法，正确的是(

)A．电荷在等势面上移动时，由于不受电场力作用，所以说电场力不做功B．在同一个等势面上各点的场强大小相等C．两个不等电势的等势面可能相交D．若相邻两等势面的电势差相等，则等势面的疏密程度能反映场强的大小2023/7/2025答案：D解析：电荷在等势面上移动时，静电力与等势面垂直，静电力不做功，A错误；在同一等势面上各点的电势相等，但场强大小不一定相等，B错误；等差等势面越密的地方，电场越强，D正确；等势面相交处其电势相等，故不等电势的等势面不可能相交，C错误。2023/7/20262023/7/2027[例1]

有一带负电的点电荷，从电场中的A点移动到B点时，克服电场力做功6×10－4J，从B点移动到C点，电场力做功9×10－4J，求：(1)若以A为零势能点，点电荷在B、C两点的电势能各为多少？点电荷在A、C两点的电势能之差为多少？(2)若以B为零势能点，点电荷在A、C两点的电势能各为多少？在A、C两点的电势能之差为多少？2023/7/2028[审题指导]解答本题时应注意以下两点：(1)点电荷的电势能与零势能点的选取有关。(2)点电荷在电场中两点间电势能的差值与零势能的选取无关。2023/7/2029[解析]

(1)以A为零势能点时，由题意可知，把点电荷从B点移动到A点，电场力做功W1＝6×10－4J，所以点电荷在B点的电势能为EpB＝W1＝6×10－4J，把点电荷从C点移动到A点，电场力做功等于把点电荷从C点移动到B点、再从B点移动到A点电场力做功的代数和，即W2＝－9×10－4J＋6×10－4J＝－3×10－4J所以点电荷在C点的电势能为2023/7/2030EpC＝W2＝－3×10－4J，A、C两点的电势能之差EpA－EpC＝0－(－3×10－4J)＝3×10－4J。(2)以B为零势能点时，把点电荷从A点移动到B点，电场力做功W1＝－6×10－4J，点电荷在A点的电势能为EpA＝W1＝－6×10－4J，从C点移动到B点，电场力做功W2＝－9×10－4J，点电荷在C点的电势能为EpC＝W2＝－9×10－4J，A、C两点的电势能之差EpA－EpC＝－6×10－4J－(－9×10－4J)＝3×10－4J。[答案]

见解析2023/7/2031(1)求解电荷的电势能时，往往是从电场力做功入手加以解决。(2)判定电势能增减的方法：①做功判定法：无论是哪种电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减少；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增加。2023/7/2032②电场线法：正电荷顺着电场线方向移动，电势能一定减小，逆着电场线方向移动，电势能一定增加；负电荷顺着电场线方向移动，电势能一定增加，逆着电场线方向移动，电势能一定减小。③电性判定法：同种电荷靠近时电势能增大，远离时电势能减小；异种电荷靠近时电势能减小，远离时电势能增大。2023/7/20331．如图1－4－4所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把＋q和－q的试探电荷依次放在三点上，关于它们所具有的电势能E的正确说法是(

)A．放上＋q时，它们的电势能EA>EB>ECB．放上＋q时，它们的电势能EA<EB<ECC．放上－q时，它们的电势能EA>EB>ECD．放上－q时，它们的电势能EA<EB<EC图1－4－42023/7/2034解析：放上＋q时，电荷从位置A→B→C，都是电场力做正功，电势能应减小，可见EA>EB>EC。放上－q时，电荷从位置A→B→C，都是克服电场力做功，电荷的电势能应增大，即EA<EB<EC，故正确选项为A、D。答案：AD2023/7/2035[例2]有一个带电荷量q＝－3×10－6C的点电荷，从某电场中的A点移到B点，电荷克服静电力做6×10－4J的功，从B点移到C点，静电力对电荷做9×10－4J的功，问：(1)AB、BC、CA间电势差各为多少？(2)如以B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？2023/7/2036[审题指导]

解答本题时应注意以下三点：(1)电荷克服电场力做功的含义。(2)电势差与电场力做功的大小关系。(3)电势差与电势的关系。2023/7/20372023/7/20382023/7/20392023/7/2040(2)若φB＝0，由UAB＝φA－φB得φA＝UAB＝200V，由UBC＝φB－φC，得φC＝φB－UBC＝0－(－300)V＝300V电荷在A点的电势能EpA＝qφA＝－3×10－6×200J＝－6×10－4J电荷在C点的电势能EpC＝qφC＝－3×10－6×300J＝－9×10－4J。[答案]

(1)200V－300V

100V(2)200V

300V－6×10－4J－9×10－4J2023/7/20412023/7/20422．如图1－4－5所示为一匀强电场，场强E＝2×102N/C，现让一个电荷量q＝4×10－8C的负电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离x＝30cm。试求：(1)电荷从M点移到N点电势能的变化；(2)M、N两点间的电势差。图1－4－52023/7/2043答案：(1)增加了2.4×10－6J

(2)60V2023/7/2044[例3]

(2011·江苏高考)一粒子从A

点射入电场，从B

点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图1－4－6所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力。下列说法正确的有(

)A．粒子带负电荷B．粒子的加速度先不变，后变小C．粒子的速度不断增大D．粒子的电势能先减小，后增大图1－4－62023/7/20452023/7/2046[解析]

根据电场线与等势面垂直并指向电势低的等势面，可大致画出电场线的形状，粒子在电场力的作用下轨迹向下弯曲，根据曲线运动的特点，可以说明电场力指向轨迹内侧，与场强方向相反，所以粒子带负电，A正确；等势面先是平行等距，后变得稀疏，则电场强度先是匀强电场，后场强变小，即电场力先不变，后变小，B正确；根据电场力做功W＝qU，电场力做负功