第8章 第2节 电场能的性质(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)广东专版

　电场能的性质 一、静电力做功和电势能 1．静电力做功 (1)特点：静电力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关。 (2)计算方法 ①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为带电体在沿电场方向的位移。 ②WAB＝qUAB，适用于任何电场。 2．电势能 (1)定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能。 (2)说明：电势能具有相对性，通常把无穷远处或大地的电势能规定为零。 3．静电力做功与电势能变化的关系 (1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB。 (2)通过WAB＝EpA－EpB可知：静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少；电荷克服静电力做多少功，电荷电势能就增加多少。 (3)电势能的大小：由WAB＝EpA－EpB可知，若令EpB＝0，则EpA＝WAB，即一个电荷在电场中某点具有的电势能，数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功。 二、电势　等势面 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。 (2)定义式：φ＝。 (3)矢标性：电势是标量，有正负之分，正(负)号表示该点电势比零电势高(低)。 (4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。 2．等势面 (1)定义：电场中电势相同的各点构成的面。 (2)四个特点： ①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 ②电场线一定与等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面。 ③等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。 ④任意两个等势面都不相交。 三、电势差 1．定义：电荷在电场中由一点A移到另一点B时，电场力所做的功WAB与移动电荷的电荷量q的比值。 2．定义式：UAB＝。 3．影响因素 电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关，与零电势点的选取无关。 4．电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA。 5．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)电势差与电场强度的关系式：UAB＝E·d，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离。 (2)电场强度的方向和大小与电势差的关系：电场中，电场强度方向指向电势降低最快的方向；在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势。 一、易错易误辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)电场中电场强度为零的地方电势一定为零。 (×) (2)沿电场线方向电势逐渐降低，电场强度也越来越小。 (×) (3)A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功。 (×) (4)A、B两点的电势差与试探电荷无关，所以UAB＝UBA。 (×) (5)等差等势线越密的地方，电场线越密，电场强度越大。 (√) (6)电场中电势降低的方向，就是电场强度的方向。 (×) 二、教材习题衍生 1．(人教版必修第三册改编)电荷量为q的电荷在电场中由A点移到B点时，电场力做功W，由此可算出两点间的电势差为U，若让电荷量为2q的电荷在电场中由A点移到B点，则(　　) A．电场力做功仍为W B．电场力做功为 C．两点间的电势差仍为U D．两点间的电势差为 C　[两点间电势差与移动的电荷无关，电场力做功变为W′＝2qU＝2W，C正确。] 2．(人教版必修第三册改编)如图所示，实线为某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面，A、B、C是电场中的三点，下列说法正确的是(　　) A．三点中，B点的场强最大 B．三点中，A点的电势最高 C．将一带负电的试探电荷从A移动到B，电势能增大 D．将一带正电的试探电荷从A移动到B和从A移动到C，电势能的变化相同 D　[电场线的疏密表示电场强度的大小，所以三点中，A点场强最大，A错误；沿电场线方向，电势逐渐降低，A点电势最低，B错误；将一带负电的试探电荷从A移动到B，电场力做正功，电势能减小，C错误；因为B、C两点在同一等势面上，所以将一带正电的试探电荷从A移动到B和从A移动到C，电场力做的功相同，电势能变化相同，D正确。] 3．(人教版必修第三册改编)如图所示，匀强电场的场强为E，A与B两点间的距离为d，AB与电场线的夹角为α，则A、B两点间的电势差为(　　) A．Ed B．Edcos α C．Edsin α D．Edtan α B　[题图中A、B两点之间沿电场方向的距离为dcos α，电势差UAB＝E·dcos α，故B正确，A、C、D错误。] 4．(人教版必修第三册改编)电场中某三条等势线如图中实线a、b、c所示。一电子仅在电场力作用下沿直线从P运动到Q，已知电势φa>φb>φc，这一过程电子运动的v­t图像可能是下图中的(　　) A　　　　　B　　　　　C　　　　　D A　[结合φa>φb>φc，由题图等势线的特点可确定此电场为非匀强