第一节 电势能和电势（练习）（附教材课后题）-2023-2024学年高二物理同步精品课件及习题精练（含教材习题）（人教版2019必修第三册）

第十章 第一节 电势能和电势 考点一：静电力做功的计算 【技巧与方法】 1．静电力做功的特点的理解 （1）静电力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，这是静电力做功的特点，与重力做功特点相似。 （2）不管电场是否为匀强电场，静电力做的功都只与电荷的始末位置有关，与电荷经过的路径无关。 2．静电力做功正负的判断 (1)根据静电力方向和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，静电力做正功；夹角为钝角，静电力做负功。 (2)根据动能的变化情况判断(粒子只受静电力作用)：若粒子的动能增加，则静电力做正功；若粒子的动能减少，则静电力做负功。 【例1】如图所示，在电场强度为E的匀强电场中有间距为l的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，静电力做的功W1＝________；若沿路径ACB移动该电荷，静电力做的功W2＝________；若沿曲线ADB移动该电荷，静电力做的功W3＝________。由此可知，电荷在电场中移动时，静电力做功的特点是__________________________。 【针对训练1】如图，在电场强度为的匀强电场中有、、三个点，为，为，其中沿电场方向，和电场方向的夹角为。将电荷量为的正电荷从点移到点，再从点移到点，静电力做了多少功？若将该电荷沿直线由点移到点，静电力做的功又是多少？ 考点二：电势能的理解和计算 【技巧与方法】 1．静电力做功与电势能的变化 WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp 静电力做正功，电荷的电势能减少；静电力做负功(电荷克服静电力做功)，电荷的电势能增加。 2．电势能的数值 (1)WAB＝EpA－EpB，令B处的电势能为零，则EpA＝WA0。即电荷在某点的电势能等于把电荷从这点移动到电势能为零处静电力所做的功。 (2)WA∞＝EpA－Ep∞，令无限远处的电势能为零，则WA∞＝EpA，即EpA＝WA∞。 注意：①因通常规定离场源电荷无限远处或大地表面的电势能为0，故(2)比(1)说法更常用。 ②电势能的大小与零势能位置的选取有关，电势能的变化与零势能位置的选取无关。 3．电势能的性质 (1)系统性：电势能是相互作用的电荷所共有的，或者说是电荷及对它作用的电场所共有的，习惯上说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。 (2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的参考点即零势能位置有关。确定电荷在电场中某点的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能位置。 (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在参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于在参考点的电势能。 【例2】某电场中有A、B、C三点，把一个电荷量为q的正电荷从A点移到B点的过程中，电场力做功，再从B点移到C点，电场力做功。 （1）在从A点经过B点移到C点的整个过程中，该电荷的电势能是增加还是减少了？变化量是多少？ （2）以B点为电势能零点，该电荷位于A点以及C点的电势能各是多少？ （3）如果把电荷量为的电荷从A点经过B点移到C点，该电荷的电势能是增加还是减少了？变化量是多少？ 【针对训练2】如图，在点电荷形成的电场中，AD、BC是以Q为圆心的两段圆弧，正点电荷q沿A→B→C→D→A移动，则该电荷（　　） A．在B点与在C点时电场强度相同 B．沿DA运动时电场力做正功 C．在B点时的电势能比在D点时小 D．在A点时受到的电场力比在C点时小 考点三：电势的理解和计算 【技巧与方法】 1．电势的定义式：φ＝，公式中的Ep、q在运算时均需代入正、负号。 2．对电势的理解 (1)相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无限远处或大地选为零电势点。 (2)固有性：与电场强度类似，电势也是用比值定义的物理量。电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量均无关。 (3)标量性：电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势点后，电场中各点的电势就确定了，可能是正值，也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于零电势。显然，电势的正负只表示大小，不表示方向。 (4)规定离场源电荷无限远处电势为零，由“沿着电场线方向电势逐渐降低”可得：正电荷周围空间的电势为正值，负电荷周围空间的电势为负值。 3.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3】如图所示，实线表示电场线，虚线表示只受静电力作用的电荷的运动轨迹，a、b为运动轨迹上的两点，可以判定(　　) A．电荷在a点的速度大于在b点的速度 B．电荷为负电荷 C．电