专题1.3 电势能和电势、电势差-2019-2020学年高二物理同步题型学案（人教版选修3-1）

2019-2020学年高二物理同步题型学案（人教版选修3-1） 专题1.3 电势能和电势、电势差 【学习目标】 1.类比重力场理解静电力做功、电势能的变化、电势能的确定方法； 2.理解电势的定义以及电势差的意义，会比较两点电势的高低； 3.理解电势对静电场能的性质的描述和电势的叠加原理； 4.明确场强和电势的区别与联系以及对应的电场线和等势面之间的区别和联系。 【知识要点】 一、静电力做功的特点 1．特点：在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2．在匀强电场中电场力做功W＝qE·Lcos θ，其中θ为电场力与位移间夹角。 二、电势能 1．概念：电荷在静电场中具有的势能。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，WAB＝EpA－EpB。 3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到零势能位置时所做的功。 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穷远处或大地处的电势能规定为零。 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．定义式：φ＝。 3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1 V＝1 J/C。 4．特点 (1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取无穷远或地球为零电势位置。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。 5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。 四、等势面 1．定义：电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。 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。 一、电势差 1．定义 电场中两点间电势的差值叫作电势差，也叫电压。 2．公式 设电场中A点的电势为φA，B点的电势为φB，则A、B两点之间的电势差为：UAB＝φA－φB， B、A两点之间的电势差为：UBA＝φB－φA， 所以UAB＝－UBA。 3．电势差的正负 电势差是标量，但有正、负。电势差的正、负表示两点电势的高低。所以电场中各点间的电势差可依次用代数法相加。 二、静电力做功与电势差的关系 1．公式推导 电荷q在电场中从A点移到B点，由静电力做功与电势能变化的关系可得：WAB＝EpA－EpB，由电势能与电势的关系φ＝可得EpA＝qφA，EpB＝qφB。所以WAB＝q(φA－φB)＝qUAB，所以有UAB＝。 2．公式：UAB＝。 3．物理意义 电场中A、B两点间的电势差等于电场力做的功与电荷量q的比值。 【题型分类】 题型一、静电力做功和电势能的变化 【例1】将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)该电荷从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点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？ 【一题多变】 上例中，若规定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？ 【题后反思】有关电势能的三个提醒 (1)电势能的变化是通过静电力做功实现的，重力势能的变化是通过重力做功实现的。 (2)在同一电场中，同样从A点到B点，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是相反的。 (3)静电力做功和重力做功尽管有很多相似特点，但因地球产生的重力场只会对物体产生引力，而电场对其中的电荷既可产生引力，也可产生斥力，所以计算静电力的功时要注意电荷的电性、移动的方向、电场强度的方向等。 【同类练习】 1．如图所示，有一带电的微粒，在电场力的作用下沿曲线从M点运动到N点，则微粒(　　) A．带负电，电势能增加 B．带负电，电势能减少 C．带正电，电势能增加 D．带正电，电势能减少 2.在电场中，把电荷量为4×10－9 C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8 J，以下说法中正确的是(　　) A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8 J B．B点的电势是15 V C．电荷的电势能增加了6×10－8 J D．电荷的电势能减少了6×10－8 J 题型二、对电势的理解 1.电势的性质 (1)相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与电势零点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处，或地球表面选为电势零点。 (2)固有性：电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关。 (3)标量性：电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，电场中各点的电势可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电