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1、第一章静电场,第5讲电势能和电势,1.知道静电力做功的特点，掌握静电力做功与电势能变化的关系. 2.理解电势能、电势的概念，知道参考点的选取原则. 3.知道什么是等势面，并能理解等势面的特点,目标定位,二、电势,三、等势面,栏目索引,一、静电力做功、电势能及其关系,对点检测 自查自纠,一、静电力做功、电势能及其关系,知识梳理,1.静电力做功的特点 如图1所示，在匀强电场中不论q经由什么路径从A点移动 到B点，静电力做的功都 .说明静电力做的功与电荷的 位置和 位置有关，与电荷经过的路径 (填 “有关”或“无关”).可以证明，对于非匀强电场也是 的.,图1,相等,起始,终止,无关,适用,答案,2
2、.电势能 (1)概念：电荷在 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 .表达式：WAB .,静电力做正功，电势能 ； 静电力做负功，电势能 .,(3)电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到_ 时静电力做的功.,电场,减少量,EpAEpB,减少,增加,零势,能位置,答案,【深度思考】,(1)在电场中确定的两点移动等量的正、负电荷时，静电力做功和电势能的变化有何差异？,答案静电力做功的绝对值相等，正负不同，电势能的变化量相等，增减情况相反.,(2)电势能是标量还是矢量？它有正负之分吗？若有，其正负号表示什么？,答案电势能是标量，有正
3、负、无方向.电势能为正值表示电势能大于零势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于零势能点的电势能.,答案,典例精析,例1将带电荷量为6106 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3105 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2105 J的功，则： (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？,解析WACWABWBC(31051.2105) J1.8105 J. 可见电势能增加了1.8105 J.,答案见解析,解析答案,(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？,解析如果规定A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为EpBEpA
4、WAB0WAB3105 J. 同理，C点的电势能为EpCEpAWAC0WAC1.8105 J.,答案见解析,解析答案,(3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？,解析如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为： EpAEpBWAB0WAB3105 J. C点的电势能为EpCEpBWBC0WBC1.2105 J.,答案见解析,解析答案,总结提升,总结提升,(1)电势能的系统性：电势能由电场和电荷共同决定，但我们习惯说成电场中的电荷所具有的势能. (2)电势能的相对性：电势能是一个相对量，其数值与零势能点的选取有关.,例2在电场强度大小为E的匀强电场中，一质量
5、为m、带电荷量为q的物体从A点开始以某一初速度沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度的大小为 ，物体运动距离l到B时速度变为零.下列说法正确的是() A.物体克服电场力做功qEl B.物体的电势能减少了qEl C.物体的电势能增加了qEl D.若选A点的电势能为零，则物体在B点的电势能为qEl,返回,解析答案,总结提升,解析物体所受电场力方向与运动方向相反，所以电场力做负功即克服电场力做功WqEl，选项A正确； 由于电场力做功等于电势能的减少量，电场力做负功，所以电势能增加了qEl，选项B错误，选项C正确； 由WABEpAEpB可知，当选A点的电势能为零时，EpBWABqEl，选项D正确. 答
6、案ACD,总结提升,返回,总结提升,(1)在匀强电场中，电场力做的功为WqEd，其中d为沿电场线方向的位移. (2)功是能量转化的量度，但要理解并区别电场力做功与电势能变化的关系、合外力做功与动能变化的关系(动能定理)，即搞清功与能的变化的对应关系.,知识梳理,二、电势,1.概念：电荷在电场中某一点的 与它的 的比值.,2.定义式和单位： ，单位是 ，符号是 .,3.相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷 的电势为零，或 的电势为零，电势可以是 值，也可以是 值，没有方向，因此是 . 4.与电场线的关系：沿电场线的方向电势 .,电势能,电荷量,伏特,V,无限远处,大地,正,负,标量,降低,答案
7、,【深度思考】,电荷在电势越高的位置电势能越大吗？,答案不一定，正电荷在电势越高处电势能越大，负电荷在电势越高处电势能越小.,答案,典例精析,例3如果把q1.0108 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W1.2104 J，那么： (1)q在A点的电势能和A点的电势各是什么？,解析静电力做负功，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(1.2104 J)1.2104 J,答案1.2104 J1.2104 V,解析答案,(2)q未移入电场前，A点的电势是多少？,解析A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电
8、荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2104 V.,答案1.2104 V,解析答案,总结提升,总结提升,(1)电势和电势能具有相对性，与零势面的选择有关. (2) 是电势的定义式.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)由 求电势时，可将各物理量的“”、“”直接代入计算，这样更方便.,例4有一电场的电场线如图2所示，电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和A、B表示，则(),图2,A.EAEB，ABB.EAEB，ABD.EAEB，AB,解析由电场线的疏密可知EAEB，根据沿电场线电势降低可知AB，故D正确.
9、,D,返回,解析答案,总结提升,总结提升,(1)场强大小与电势高低之间无必然联系. (2)沿着电场线的方向电势降低.,返回,三、等势面,知识梳理,1.定义：电场中 的各点构成的面. 2.等势面的特点 (1)等势面一定跟电场线 ，即跟电场强度的方向垂直. (2)电场线总是由 的等势面指向 的等势面，两个不同的等势面 .,电势相同,垂直,电势高,电势低,永不相交,答案,3.熟悉下面几种常见电场等势面的特点,【深度思考】,分析上面几种常见电场等势面的特点，我们是否可以根据等势面的分布情况比较各点场强的大小？,答案可以.在电场线密集(稀疏)的地方，等差等势面也密集(稀疏).因此由等差等势面的疏密，可以
10、定性地比较各点场强的大小.,答案,典例精析,返回,例5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3所示，图中实线表示等势线，则() A.a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.正电荷在e点的电势能大于在f点的电势能,图3,解析答案,总结提升,解析a、b两点场强方向不同，A错. c点电势低于d点，正电荷从c点移到d点，即正电荷向高电势处移动，电场力做负功，B错. a点电势低于c点，从a到c，负电荷向高电势处移动，电场力做正功，C对. 因e和f等势，故电荷在两点电势能相等.D错. 答案C,总结提升,总结提升,返
11、回,等势面的应用 (1)利用等势面和电场线垂直以及沿电场线电势降低的特点可判断电场线的方向. (2)利用等势面的密集程度可以比较场强大小，密大疏小. (3)在等势面上移动电荷时，或者带电粒子从一个等势面运动又返回到这个等势面上时，电场力均不做功.,对点检测 自查自纠,1,2,3,4,1.(电场力做功与电势能变化的关系)如图4所示，A、B、 C为电场中同一电场线上的三点.设电荷在电场中只受电 场力作用，则下列说法中正确的是() A.若在 C 点无初速度地释放正电荷，则正电荷向 B 运动，电势能减少 B.若在 C 点无初速度地释放正电荷，则正电荷向 A 运动，电势能增加 C.若在 C 点无初速度地
12、释放负电荷，则负电荷向 A 运动，电势能增加 D.若在 C 点无初速度地释放负电荷，则负电荷向 B 运动，电势能减少,图4,解析答案,1,2,3,4,解析若在C点无初速度地释放正电荷，正电荷所受电场力向右，则正电荷向B运动，电场力做正功，电势能减少；若在C点无初速度地释放负电荷，负电荷所受电场力向左，则负电荷向A运动，电场力做正功，电势能减少. 答案A,1,2,3,4,2.(电势的高低判断)关于静电场，下列说法正确的是() A.负电荷沿电场线方向移动时，电势能增加，电势降低 B.负电荷沿电场线方向移动时，电势能减小，电势降低 C.电场强度大的位置电势一定高，电场强度小的位置电势一定低 D.电场
13、强度为零的点，电势一定为零,解析负电荷沿电场线方向移动时，电场力做负功，电势能增加，由 可知电势降低，故A正确，B错误；,电场强度与电势没有直接的关系，则电场强度大的位置电势不一定高，电场强度小的位置电势不一定低，电场强度为零的点，电势可能为零，也可能不为零，故C、D错误.,A,解析答案,1,2,3,4,3.(电势能和电势的高低判断)(多选)如图5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() A.M点电势一定高于N点电势 B.M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,图5,解析答案,1,2,3
14、,4,解析沿电场线方向，电势降低，所以M点电势一定高于N点电势，A正确； 电场线的疏密程度表示电场的强弱，由题图可知，M点场强一定小于N点场强，B错误； 正电荷q在M点的电势能EpMqM，在N点的电势能EpNqN，由于MN，所以EpMEpN，C正确； 电子在电场中受电场力的方向沿NM指向M，故电子从M移动到N，电场力做负功，D错误. 答案AC,1,2,3,4,4.(等势面的应用)(多选)如图6所示，实线表示一簇关于x轴对称的等势面，在轴上有A、B两点，则() A.A点场强小于B点场强 B.A点场强方向指向x轴负方向 C.A点场强大于B点场强 D.A点电势高于B点电势,图6,解析由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误. 电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误. 由题图中数据可知D正确.,AD,返回,解析答案,
