(教用word)第2章 第1节 静电力做功与电势能-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

第1节　静电力做功与电势能 学业要求＋核心素养 1．知道电场力做功的特点，能用功的公式W＝qEd求解相关问题。(物理观念) 2．理解电势能的概念，知道电势能具有相对性。(物理观念) 3．理解电场力做功与电势能变化的关系，并能解决相关问题。(科学思维) 一、静电力做功的特点 1．基础梳理 (1)匀强电场中静电力做功的公式：W＝qEd。 (2)静电力做功的特点：静电力做功与路径无关，与电荷的始末位置有关。 2．尝试探究 地球表面及其附近的物体都受重力的作用，重力做功与路径无关，仅与物体的始、末位置有关。电荷在电场中受到电场力作用，电场力做功是否有类似特点呢？分析试探电荷q在场强为E的匀强电场中沿不同路径从A运动到B电场力做功的情况： (1)求沿甲路径电场力做的功。 提示：W甲＝F·|AB|cos θ＝qE·|AM|。 (2)求沿乙路径电场力做的功。 提示：在线段AM上 W1＝qE·|AM| 在线段MB上 W2＝0 W乙＝W1＋W2＝qE·|AM|。 (3)求沿丙路径电场力做的功。 提示：我们可以用无数组跟电场力垂直和平行的折线来逼近曲线。W丙＝qE·|AM|。 (4)从以上分析中可以看出，q不论沿什么路径从A到B，电场力做的功都是一样的，由此可以得出什么结论呢？ 提示：在匀强电场中，移动电荷时电场力所做的功，只与始、末两点的位置有关，而与电荷的运动路径无关。可以证明这个结论对于一切静电场都适用。 二、电势能 1．基础梳理 (1)电势能：电荷在电场中具有的势能称为电势能。 (2)电荷在电场中某点的电势能，等于电荷从该点移动到零电势能点静电力所做的功。 (3)电势能的变化与电场力做功的关系：WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 2．尝试探究 我们知道，当重力做正功时，物体的重力势能减小(如图甲所示)；当重力做负功时，物体的重力势能增大(如图乙所示)。 甲　　　　　　乙 (1)当电场力做正功(或负功)时(如图丙所示)，其电势能又是怎样变化的呢？ 丙 提示：电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。 (2)电势能有相对性吗？ 提示：有，电势能是相对于参考点而言的，选取不同的参考点，电荷在电场中同一点的电势能的值不同。 (3)电势能变化与零电势能点的选取有关吗？ 提示：无关，电势能的变化是绝对的。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)只有在匀强电场中移动电荷时，电场力做功才与路径无关，此结论在非匀强电场中不成立。 (×) 提示：电场力做功与路径无关，对于一切静电场都适用。 (2)无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减少。 (√) (3)负电荷顺着电场线的方向移动，电势能减少。 (×) 提示：负电荷顺着电场线的方向移动，电势能增加。 2．(多选)下列说法正确的是(　　) A．把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加 B．把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加 C．把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加 D．把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加 BC　同种电荷相互排斥，距离增大，电场力做正功，电势能减小；异种电荷相互吸引，距离增大，电场力做负功，电势能增大，故选项B、C正确。 3．某电场的一条电场线如图所示，在正电荷从A点移到B点的过程中(　　) A．电场力对电荷做正功 B．电场力对电荷不做功 C．电荷克服电场力做功 D．电荷的电势能增加 A　正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减小，故选项A正确。 4．(多选)一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点运动到B点时，电场力做了5×10－6 J的功，那么(　　) A．电荷在B处时将具有5×10－6 J的电势能 B．电荷在B处时将具有5×10－6 J的动能 C．此过程电荷的电势能减少了5×10－6 J D．此过程电荷的动能增加了5×10－6 J CD　根据电场力做功与电势能变化的关系可知，电场力做正功，电势能减小，选项C正确；根据动能定理，外力(电场力)对物体做的功等于物体动能的变化，电场力对物体做正功，大小为5×10－6 J，物体的动能就会增加5×10－6 J，故选项D正确。 　　 　　　电场力做功的特点 如图所示，在场强为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆，两端分别固定着电荷量为＋q和－q的小球(大小不计)。现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动过程中两个带电小球克服电场力做功为多少？ 电场力做功可由做功公式W＝Flcos θ直接求解，关键搞清lcos θ为沿电场方向的分位移，即只与初末位置有关，而与运动路径无关。 解析：电场力对带正电小球做功为W1＝－qE·(1－cos α)。电场力对带负电小球做功为W2＝－qE·(1－cos α)。转动过程中电场力对两小球做的总功为W＝W