《物理人教版选修3-1学案：第一章第4节 电势能和电势 Word版含解析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理人教版选修3-1学案：第一章第4节 电势能和电势 Word版含解析.doc（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第4节电势能和电势1通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点2将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系认识电势能的相对性3知道电势的定义方法及其定义公式、单位4知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面一、静电力做功的特点1特点：与路径无关，只与起始位置和终止位置有关，静电力做功与重力做功相似2匀强电场电场力做功：在匀强电场中，电场力做功WqEd，其中d为沿场强方向的位移，不一定是被移动电荷的实际位移二、电势能1概念：电荷在电场中具有的势能用Ep表示2静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，WABEpAEpB电场力做正功，电势
2、能减少；电场力做负功，电势能增加3电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功4零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地表面上的电势能规定为零三、电势1定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值2公式：，单位：伏特；符号：V3矢标性：电势是标量，仅有大小没有方向4与电场线关系：沿着电场线方向电势逐渐降低四、等势面1定义：电场中电势相等的各点构成的面叫做等势面2等势面与电场线的关系(1)电场线跟等势面垂直(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面判一判(1)在静电场中沿电场线方向移动正电荷时，静电力做正功()(2)电荷
3、处在电场中，在电势越高的位置电势能一定越大()(3)在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电势能变化相同()提示：(1)(2)(3)想一想电荷在电场中运动时，电场力对电荷一定做功吗？提示：不一定由电场力做功的特点可知，如果电荷运动的初、末位置是同一位置或电场力方向与运动方向始终垂直，则电场力对电荷做功为零做一做如图所示，A、B两点固定两个等量异种点电荷，O为AB中点，M、N为AB中垂线上的两点，且ONOM，则()AM、N两点的场强大小相等BM、N两点的场强方向相同CM点的电势比N点的电势高DM点的电势比N点的电势低提示：选B常见电场的电场线中，等量异种电荷的电场线特点如图，由等
4、量异种电荷的电场线的特点可知：M、O、N三点的场强方向都水平向右，O点的场强最大，N点的场强最小，故A错误，B正确；中垂线MN是一条等势线，故M、O、N三点的电势相等，故C、D错误电场力做功与电势能变化的关系1静电力做功的特点(1)静电力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关该结论适用于任何静电场(2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动，无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用， 无论静电力做正功还是做负功，静电力做功的特点不变2电势能的性质(1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能(2)相对性：电势能是相对的
5、，其大小与选定的参考点有关确定电荷的电势能，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，有正负但没有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3电势能增减的判断方法(1)做功判断法：无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大(2)电场线判断法：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)电势判断法：由公式Epq知，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷
6、在电势高的地方电势能小(4)能量守恒法：只有电场力做功时，电荷的动能和电势能互相转化，动能减少多少，电势能就增加多少，反之亦然命题视角1电场力做功的计算两带电小球，电荷量分别为q和q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强方向平行，其位置如图所示若此杆绕过O点垂直于杆的轴线顺时针转过90，则在此转动过程中，电场力做的功为()A0BqElC2qEl DqEl思路点拨在匀强电场中由功的定义式计算电场力做功解析q受到的电场力水平向右，q受到的电场力水平向左，电场力对两电荷都做正功设q离O点距离为x，则q离O点的距离为lx在杆顺时针转过90的过程中，电场力对两球做的功
7、分别为W1qEx、W2qE(lx)所以总功为WW1W2qExqE(lx)qEl，故选项B正确答案B命题视角2电势能的大小计算将带电荷量为6106C的负电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了3105J的功，再从B点移到C点，静电力做了12105J的功，求：(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？(2)如果规定A点的电势为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？(3)如果规定B点的电势为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？思路点拨 电场力做功与电势能变化的关系式是WABEpAEpB解析(1)电荷从A移到B克服静电力做了3105J的功，即WAB3105J，从B移到
8、C的过程中静电力做了12105J的功，即WBC12105J，整个过程电场力做功，即WACWABWBC3105J12105J18105J电场力做负功，则电势能增加了18105J(2)如果规定A点的电势为零，则EpA0由WABEpAEpB得EpBEpAWAB0(3105)J3105J同理EpCEpAWAC0(18105)J18105J(3)如果规定B点的电势为零，则EpB0，电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了3105J的功，若电荷从电场中的B点移到A点，则静电力要做3105J的功，即WBA3105J所以WBAEpBEpAEpAEpBWBA03105J3105J同理EpCEpBWBC01210
9、5J12105J答案(1)电势能增加了18105 J(2)3105J18105 J(3)3105 J12105 J命题视角3静电力做功与电势能变化的关系如图甲所示，在一条电场线上有A、B两点，若从A点由静止释放一电子，假设电子仅受电场力作用，电子从A点运动到B点的速度时间图象如图乙所示，则()A电子在A、B两点受的电场力FAFBBA、B两点的电场强度EAEBC电场方向向左D电子在A、B两点具有的电势能EpAEpB，故选项D错误；由于图象斜率表示加速度，电子的加速度逐渐减小，说明电场力减小，场强减小，故选项A、B错误答案C电场力做功正负的判断方法(1)根据电场力和位移的方向夹角判断：夹角为锐角电
10、场力做正功，夹角为钝角电场力做负功(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时电场力做正功，夹角为钝角时电场力做负功，电场力和瞬时速度方向垂直时电场力不做功(3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减少，则电场力做正功(4)根据动能的变化情况判断(只受静电力)：根据动能定理，若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功【题组突破】1(多选)如图所示，两个等量的正点电荷分别置于P、Q两位置，在P、Q连线的垂直平分线上有M、N两点，另有一试探电荷q，则()A若q是正电荷，q在N点的电势能比在M点的电势能大B若q是负电荷，q在M点的电势能比
11、在N点的电势能大C无论q是正电荷，还是负电荷，q在M、N两点的电势能都一样大D无论q是正电荷还是负电荷，q在M点的电势能都比在N点的电势能小解析：选AB由两个等量的正点电荷周围的电场线的分布情况可知，两点电荷连线的中垂线上的电场方向是：由连线的中点沿中垂线指向无穷远处，正电荷从N点移到M点，静电力做正功，电势能减小；负电荷从N点移到M点，静电力做负功，电势能增大，故选A、B2(多选)如图所示，带正电的点电荷固定于Q点，电子在库仑力的作用下，做以Q为焦点的椭圆运动M、P、N为椭圆上的三点，P点是轨道上离Q点最近的点电子在从M点经P到达N点的过程中()A速率先增大后减小B速率先减小后增大C电势能先
12、减小后增大D电势能先增大后减小解析：选AC在正点电荷产生的电场中，离电荷越近电势越高，故电子在MPN的过程中，电势先升高后降低，电子在P点的电势能最小，即电势能先减小后增大；因动能和电势能互相转化，故动能先增大后减小，速率也先增大后减小所以选项A、C正确对电势的理解及电势高低的判断1对电势的说明(1)电势的相对性：电势是相对的，电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关，常选取无限远处或大地的电势为零(2)电势的固有性：电势是表示电场能的性质的物理量，电场中某点处的大小是由电场本身决定的，与在该点处是否放入试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关(3)电势的标量性：在规定了电势零点后，电场中各点的电势可
13、以是正值，也可以是负值正值表示该点电势高于零电势，负值表示该点电势低于零电势显然，电势的正、负只表示大小，不表示方向2电场中两点电势高低的判断方法(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低(2)电势能判断法：根据公式，对于正电荷，电势能越大，所在位置的电势越高；对于负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高(3)场源电荷判断法：离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低命题视角1对电势的理解和应用如果把电荷量q10108 C的电荷从无限远移到电场中的A点，需要克服静电力做功W12104 J，那么，(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？(2)q未移入电场前，A点的电势是多少
14、？解析(1)静电力做负功，电势能增加，无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即0，Ep0由WAEpEpA得EpAEpWA0(12104 J)12104 J再由A得A12104 V(2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为12104 V答案(1)12104 J12104 V(2)12104V命题视角2对电势高低的判断(多选)(高考江苏卷)两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示c是两负电荷连线的中点，d点在正电荷的正上方，c、d到正电荷的距离相等，则()Aa点的电场强度比b点的大Ba点的电势比b点的高Cc点的电场强度比d点的大Dc点的电势比d点的低思路点拨 (1)根据电场线的疏密程度判断场强
