第7章 第2讲 电场能的性质（Word教参）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（江苏专版）

第2讲　电场能的性质 一、静电力做功 电势能 电势 等势面 1．静电力做功 特点 静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关 计算方法 (1)W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离 (2)WAB＝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，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力所做的功。 (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，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 (3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。 3．电势 定义 电荷在电场中某点具有的电势能Ep与它的电荷量q之比 定义式 φ＝，电势是标量，其正(负)表示该点电势比零电势高(低) 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 [注意]　电势的高低与电场强度的大小没有联系。 4．等势面的特点 (1)等势面一定与电场线垂直。 (2)在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 (3)电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。 (4)等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。 二、电势差 匀强电场中电势差与电场强度的关系 1．电势差 (1)定义式：UAB＝。 (2)电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA。 (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。 2．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：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。即U＝Ed，也可以写作E＝。 (2)公式U＝Ed的适用范围：匀强电场。 情境创设 如图所示为静电除尘机原理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，放电极和集尘极加上高压电场，使尘埃带上电，尘埃在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，达到除尘目的，图中虚线为电场线(方向未标)，不考虑尘埃的重力，结合下图辨析以下问题： 微点判断　 (1)图中A点电势高于B点电势。(×) (2)尘埃在迁移过程中电势能减小。(√) (3)尘埃在迁移过程中动能减小。(×) (4)两极板处的电场线与极板垂直。(√) (5)带电尘埃的机械能守恒。(×) (6)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。(×) (7)电场中电势降低的方向，就是电场强度的方向。(×) (8)带电粒子一定从电势能大的地方向电势能小的地方移动。(×) (9)由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关。(√) (一) 电势高低及电势能大小的比较(精研点) 逐点清1　静电力做功与电势能的关系　 1.如图所示，A点与B点间距离为2l，OCD是以B为圆心，以l为半径的半圆路径。A、B两处各放有一点电荷，电荷量分别为＋q和－q。下列说法正确的是(　 ) A．单位正电荷在O点所受的静电力与在D点所受的静电力大小相等、方向相反 B．单位正电荷从D点沿任意路径移到无限远，静电力做正功，电势能减小 C．单位正电荷从D点沿DCO移到O点，电势能增大 D．单位正电荷从O点沿OCD移到D点，电势能增大 解析：选C　A点电荷量为＋q的点电荷在O点产生的电场强度大小为EAO＝k，方向向右；B点电荷量为－q的点电荷在O点产生的电场强度大小为EBO＝k，方向向右，所以O点的合场强为EO＝2k，方向向右，单位正电荷在O点受到的静电力大小为FO＝2ek，方向向右。电荷量为＋q的点电荷在D点产生的电场强度大小为EAD＝k，方向向右；电荷量为－q的点电荷在D点产生的电场强度大小为EBD＝k，方向向左，所以D点的合场强为ED＝k，方向向左，单位正电荷在D点受到的静电力大小为FD＝ke，方向向左，A错误；因为D点靠近负电荷，远离正电荷，所以D点的电势为负，无限远处电势为零，而正电荷从低电势向高电势处运动静电力做负功，电势能增大，B错误；等量异种点电荷连线的中点处电势为零，故O点电势比D点电势高，正电荷在电势高处电势能大，则在O点电势能比在D点电势能大，C正确，D错误。 一点一过 1．求静电力做功的四种方法 2．判断电势能变化的两种方法 根据静电力做功判断 静电力做正功，电势能减少；静电力做负功，电势能增加 根据Ep＝φq直接判断 正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高处电势能越小 逐点清2　电势能与电势的关系　 2.真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两点电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d