第4课电势能和电势-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版选修3-1）

第4课 电势能和电势 1.[物理观念]运用类比重力场的方法学习电场力做功，电势能变化和电势等概念和规律。 2.[科学思维]做功过程是能量的变化过程（功能关系）。(难点) 3.[科学方法]电势的概念和物理意义。(重点) 知识点01 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，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Ep＝qφ知，正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷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 例1、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(　　) A．0 B．qEl C．2qEl D．πqEl [思路点拨] 在匀强电场中由功的定义式计算电场力做功． 命题视角2　电势能的大小计算 例2、将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了3×10－5J的功，再从B点移到C点，静电力做了1．2×10－5J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WAB＝EpA－EpB． 命题视角3　静电力做功与电势能变化的关系 例3、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FA<FB B．A、B两点的电场强度EA<EB C．电场方向向左 D．电子在A、B两点具有的电势能EpA<EpB [方法技巧] 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．　 [题组训练] 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 2．(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．电势能先减小后增大 D．电势能先增大后减小 知识点02 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