第7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(老高考)人教版

　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)等差等势面越密的地方，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．(人教版选修3－1P22T3改编)(多选)某电场的电场线和等势面如图所示，下列说法正确的是(　　) A．B点的电势高于A点的电势 B．把负电荷从A移到B，静电力做正功，电势能减少 C．负电荷从B移到A时，静电力做负功 D．UAB＝UBA [答案]　ABC 2．(人教版选修3－1P23思考讨论改编)如图所示，在E＝500 V/m的匀强电场中，a、b两点相距d＝2 cm，它们的连线跟电场强度方向的夹角是60°，则Uab等于(　　) A．5 V B．10 V C．－5 V D．－10 V [答案]　C 3．(人教版选修3－1P20T7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图象可能是下图中的(　　) 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电场，且Q点处电场强度小于P点处电场强度，电子仅在电场力作用下沿直线从P运动到Q，做加速度越来越小的加速运动，选项A正确。] 电势高低与电势能大小的判断　 1．电势高低常用的两种判断方法 (1)沿电场线方向电势逐渐降低。 (2)若UAB>0，则φA>φB；若UAB<0，则φA<φB。 2．电势能大小的四种判断方法 判断角度 方法解读 做功 判断法 电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大 电荷 电势法 正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大 公式法 由Ep＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，Ep的正值越大，电势能越大；Ep的负值的绝对值越小，电势能越大 能量 守恒法 在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增大，电势能减小；反之，电势能增大 [题组突破] 1．(2023·广东汕头市高三检测)如图所