第十章 1.电势能和电势（教师用书）-2022-2023学年高二新教材物理必修第三册【勤径学升·同步练测】（人教版）

1．电势能和电势 学习目标 核心素养 1．知道静电力做功与路径无关。 2．理解静电力做的功与电势能变化的关系，理解电势能的概念，认识电势能的相对性。 3．知道电势的定义方法和定义式、单位。 [对应学生用书第24页] 一、静电力做功的特点 1．在静电场中移动电荷时，静电力所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为电场力与位移间的夹角。 二、电势能 1．概念：电荷在电场中具有的势能，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，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功。 4．零电势点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为0。 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之比。 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，与所选取的零电势点的位置有关。 (2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向。 5．与电场线关系：沿着电场线方向电势逐渐降低。 1．判断下列说法的正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。 (1)在静电场中沿电场线方向移动正电荷时，静电力做正功。(√) (2)在静电场中沿电场线方向移动负电荷时，静电力做正功。(×) (3)在静电场中电荷运动了一段路程，电场力一定做功。(×) (4)电荷处在电场中，在电势越高的位置电势能一定越大。(×) (5)在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电势能变化相同。(×) 2．如图所示，把电荷量为－5×10－9 C的电荷，从电场中的A点移至B点，其电势能____________(选填“增大”或“减小”)。若A点电势为φA＝15 V，B点电势为φB＝10 V，则电荷在A点和B点具有的电势能分别为EpA＝____________J，EpB＝____________J，此过程电场力所做的功WAB＝____________J。 解析　电荷从A点移到B点，电场力做负功，电势能增大。 EpA＝qφA＝－5×10－9×15 J＝－7.5×10－8 J， EpB＝qφB＝－5×10－9×10 J＝－5×10－8 J， WAB＝EpA－EpB＝－2.5×10－8 J。 答案　增大　－7.5×10－8　－5×10－8　－2.5×10－8 [对应学生用书第25页] 要点一　静电力做功与电势能变化的关系 (1)如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中，沿直线从A移动到B，静电力做的功为多少？若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (2)若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？由此可得出什么结论？ (3)对比电场力做功和重力做功的特点，它们有什么相同之处？重力做功引起重力势能的变化，电场力做功引起什么能的变化？ 提示　(1)静电力F＝qE，静电力与位移夹角为θ，静电力对试探电荷q做的功W＝F·|AB|cos θ＝qE·|AM|。在线段AM上静电力做的功W1＝qE·|AM|， 在线段MB上静电力做的功W2＝0， 总功W＝W1＋W2＝qE·|AM|。 (2)W＝qE·|AM|；电荷在匀强电场中沿不同路径由A点运动到B点，静电力做功相同，说明静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关。 (3)电场力做功与重力做功都与路径无关，电场力做功引起电势能的变化。 1．静电力做功的特点 (1)静电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)静电力做功的特点不受物理条件限制，不管静电力是否变化，是否是匀强电场，是直线运动还是曲线运动，静电力做功的特点不变。 2．电势能 (1)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，也就是零电势点的位置。 (3)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．静电力做功与电势能变化的关系 (1)WAB＝EpA－EpB。静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。 (2)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，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了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