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（老教材 新高考）

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 ①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离 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，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，尘埃在电场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(释疑点) 研清微点1　电势高低的判断　 1.如图所示，竖直方向的匀强电场中O点固定一点电荷，一带负电小球绕该点电荷在竖直面内做匀速圆周运动，A、B是运动轨迹上的最高点与最低点，两点电势分别为φA、φB，电场强度分别为EA、EB，不计空气阻力，小球可视为质点，则(　 ) A．φA＞φB、EA＞EB B．φA＜φB、EA＜EB C．φA＜φB、EA＞EB D．φA＞φB、EA＜EB 解析：选D　小球做匀速圆周运动，则匀强电场的电场力和重力相平衡，所以匀强电场的电场强度方向向下，O点固定的点电荷带正电，EA＜EB，点电荷产生的电势在圆周上是相等的，匀强电场中沿电场线方向电势越来越低，则φA＞φB，D正确。 2．如图所示，甲图中a、b两点在两个等量同种点电荷的连线上、与连线中点距离相等，乙图中c、d两点在两个等量异种点电荷连线的中垂线上、与连线中点距离相等，a、b、c、d四点的电场强度分别为Ea、Eb、Ec、Ed，电势分别为φa、φb、φc、φd，下列说法正确的是(　 ) A．Ea与Eb相同，φa与φb相同 B．Ea与Eb相同，φa与φb不同 C．Ec与Ed不同，φc与φd相同 D．Ec与Ed相同，φc与φd相同 解析：选D　甲图中a、b两点在两个等量同种点电荷的连线上、与连线中点距离相等，根据对称性，Ea与Eb大小相等、但方向不同，φa与φb相同，A、B错误；乙图中c、d两点在两个等量异种点电荷连线的中垂线上、与连线中点距离相等，φc与φd相同，再根据场强的矢量合成可得Ec与Ed相同，C错误，D正确。 一点一过 判断电势高低的四种方法 (1)根据电场线方向判断：沿电场线方向电势逐渐降低。(如第1题中判断φA、φB的高低时可用此法) (2)根据场源电荷的正负判断：取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低。(如第2题判断a点与b点、c点与d点的电势高低时可用此法) (3)根据电势能的高低判断：正电荷在电势较