1.4 （讲义）电势能和电势-2021-2022学年高二物理精梳细讲 讲义+作业（人教版选修3-1）

1.4 电势能和电势 【基础知识梳理】 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 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. 如图所示，甲、乙中静电力所做的功一样的。 2. 静电力做功的计算方法 （1） 由公式 计算（只适用于匀强电场）。 （2） 由公式 计算（适用于任何形式的静电场）。 （3） 由动能定理计算： 知识点02 电场力做功与电势能变化的关系 1．电势能 (1)定义：因电场对电荷有作用力而产生的有电荷相对位置决定的能量。 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)电势能的特点： 1　 系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的。 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)电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。如规定在B点的电势能为0，即 ，则电荷在A点的电势能 等于 。 (4) 对电势能及其变化的理解 1　 电荷在电场中某点的电势能的大小与零势能位置的选取有关，有相对性；但电荷在某两点之间的电势能之差与零势能位置的选取无关，具有绝对性。 2　 静电力做功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷电势能的数值。 3　 既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场；既适用于正电荷，也适用于负电荷。 4　 只有静电力做功时，动能和电势能互相转化，但总量不变。 2．静电力做的功等于电势能的减少量 （1）关系式： 。 （2）静电力对电荷做正功，电荷的电势能减少，减少的电势能等于静电力所做的功。 （3）静电力对电荷做负功，电荷的电势能增加，增加的电势能等于克服静电力所做的功。 知识点03 对电势的理解及电势高低的判断 1． 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，叫做这一点的电势。用符号 表示。 （2） 公式：φ＝。 （3） 国际单位制中，电势的单位是伏特，符号时V，且有1V=1J/C。 （4） 电势的特点 1　 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　 固有性：电势φ是表示电场能的性质的物理量，电场中某点处φ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　 标量性：在规定了电势零点后，电场中各点的电势可以是正值，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 (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φ＝，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． 知识点03 对等势面的理解 1． 等势面 （1） 定义：电场中电势相同的各店构成的面 （2） 特点 1　 在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功． 2　 在空间中两等势面不相交． 3　 电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面． 4　 在电场线密集的地方，等差等势面密集；在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏． 5　 等势面是为描述电场的性质而假想的面． 6　 等势面的分布与零电势点的选取无关． 2．几种常见电场的等势面 【例题讲解】 1. 静电力做功与电势能的变化 例1 如图所示，在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷最为q的正电荷从A点分别沿不同的路径（曲线ADB、直线AB、折线ACB)移到B点，电场力做的功为______，由此表明______。 【答案】EqLcosθ 电场力做功与路径无关，只与初末位置有关 【详解】[1] 将一电荷最为q的正电荷从A点分别沿不同的路径（曲线ADB、直线AB、折线ACB)移到B点，电场力做的功为EqLcosθ；[2]沿不同路径移动电荷，电场力做功相同，所以电场力做功与路径无关，只与初末位置有关； 例2 （多选）如图所示，正电荷q在匀强电场E中沿直线AB、折线AMB运动。已知AB间的距离为l，AM间的距离为d。关于静电力做功的值，下列说法正确的是（　　） A．电荷沿直线AB运动时，静电力做功为qEd B．电荷沿直线AB运动时，静电力做功为qEl C．电荷沿折线AMB运动时，静电力做功为qEd D．电荷沿折线AMB运动时，静