1.4 电势能与电势-2021-2022学年高二物理精讲精练（新粤教版必修第三册）

1.4 电势能与电势 考点精讲 考点1：电场力做功与电势能 1．电场力做功的特点 （1）电场力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与具体路径无关，这与重力做功特点相似。 （2）电场力做功的特点不受物理条件的限制，不管电场力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，电场力做功的特点不变。 2．电势能 （1）电势能Ep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在电场中某点的电势能。 （2）电势能是相对的，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）电势能是标量，有正负但没有方向。在同一电场中，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．电场力做功与电势能变化的关系 （1）WAB＝EpA－EpB。 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。 （2）在同一电场中，正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小。 【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，克服电场力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.2×10－5 J的功，则： （1）电荷从A点移到B点，再从B点移到C点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？ （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】　(1)WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J。 电势能增加了1.8×10－5 J。 (2)如果规定A点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J； 同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J。 (3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为：EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J。 C点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J。 【技巧与方法】 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(只受电场力)：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。 【针对训练】 1．(多选)如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知＜。下列叙述正确的是(　　) A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少 B．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加 C．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少 D．若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷电势能不变 【解析】AD　由点电荷产生的电场的特点可知，M点的电势高，N点的电势低，所以正电荷从M点到N点，静电力做正功，电势能减少，故选项A正确，选项B错误；负电荷由M点到N点，克服静电力做功，电势能增加，故选项C错误；静电力做功与路径无关，负点电荷又回到M点，则整个过程中静电力不做功，电势能不变，故选项D正确。 考点2：电势 1．对公式φ＝的理解： （1）φ取决于电场本身； （2）公式中的Ep、q均需代入正负号。 2．电场中某点的电势是相对的，它的大小和零电势点的选取有关。在物理学中，常取离场源电荷无限远处的电势为零，在实际应用中常取大地的电势为零。 3．电势虽然有正负，但电势是标量。在同一电场中，电势为正值表示该点电势高于零电势，电势为负值表示该点电势低于零电势，正负号不表示方向。 4．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：由φ＝知，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。 【例2】　如果把电荷量为q＝＋1.0×10－8 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服电场力做功W＝1.2×10－4 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？ 【解析】　(1)取无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即φ∞＝0，Ep∞＝0。 由W∞A＝Ep∞－EpA得，EpA＝Ep∞－W∞A