第4期 电场力的功 电势能 电势 电势差-【数理报】新教材2023-2024学年高二物理必修第三册同步学案（教科版2019）

书 第３期３、４版参考答案 １．Ａ　２．Ｃ　３．Ｂ　４．Ｃ　５．Ｃ　６．Ａ　７．Ｃ　８．Ｂ ９．ＢＤ　１０．ＢＣ　１１．ＣＤ　１２．ＡＢＣ １３．（１）等量异种 （２）板带电 （３）两板所带总电荷量为零 （４）电荷守恒 １４．（１）减小　增大　Ｆ＝Ｇｔａｎθ　越大 （２）增大　减小 （３）电荷间作用力的大小随距离的增大而减小，随 电荷量的增大而增大 １５．（１）１．４４×１０－９Ｎ；方向从Ｍ指向Ｏ； （２）９０Ｎ／Ｃ；方向从Ｏ指向Ｍ； （３）９０Ｎ／Ｃ，方向从Ｏ指向Ｍ １６．（１）正电； （２）５×１０－３Ｎ； （３）１×１０－６Ｃ． １７．（１）ａ＝ １２ｇ； （２）Δｘ＝２ｍｇｋ０ ； （３）ｑ＝Ｌ ｍｇ槡ｋ １８．Ｅ＝（槡２－１） ｋｑ ａ２ ， 方向由Ｏ指向Ｐ 书 （上接第１版） ３．电场中Ａ、Ｂ两点间的电势差等于这两点之间移 动电荷的过程中电场力所做的功与被移动的电荷 ｑ的 比，即ＵＡＢ ＝ ＷＡＢ ｑ． ４．电势与电势差都与 无关，而 只与场中 有关，它们描述了电场本身的性质． 电势和电势差的正负 １．电势的正负：电势的正负是与 相比较而言的，某点的电势为正，即表示该点电 势比零点 ，正电荷放在该点，电势能比放在零 点时的电势能 ． ２．电势差的正负：若Ａ、Ｂ两点间的电势差为正，则 表示Ａ点电势 Ｂ点，正电荷从Ａ点移到Ｂ点的 过程中，电场力做 ，反之，电场力做 ． ３．电势与电势差：某点电势的正负，与零电势点的 选取 ；但是两点间电势差的正负及数值，都与 零电势点的选取 ． ４．沿电场线方向，电势逐渐 ． 等势面 １．电场中电势 的各点构成的曲面，叫作 等势面． ２．等势面与电场线的关系 （１）在同一等势面上任何两点之间移动电荷时， 电场力不 ． （２）等势面与电场线一定是处处 ． （３）不同的等势面 相交． （４）电场线由 的等势面指向 的 等势面． 问题思考 １．观察图片，回答图２中问题并思考：电势零点改 变时，各点间的电势差是否改变？ ２．图３中是电荷及物体周围的电场线和等势面的 分布图，我们会发现图中等势面都不相交．为什么等势 面不相交呢？ ３．如图４所示为某示波 管内的聚焦电场，实线和虚 线分别表示电场线和等势 线．观察图片请思考：顺着电 场线的方向由ｃ点到ｂ点，电 势如何变化？电场强度大的 地方电势一定高吗？ 思考提示 １．若 Ｃ点电势为零，Ａ点电势为４Ｖ，Ｂ点电势为 ２Ｖ．比较可得，电势零点改变时，各点间的电势差不 变． ２．不同等势面电势不相等，若两等势面相交，则在 交点处电势就有两个值，这与实际相矛盾，所以两等势 面不相交． ３．电势逐渐降低；不一定． 书 在学习中经常会遇到判定电场中各点的电势高低 这一问题，下面就把常用的几种判定电势高低的方法加 以归类例析． １．根据电场线的方向判定 沿着电场线的方向电势降低，且是电势降低最快的 方向．所以只要能判定出电场线的方向，也就判定出了 电场线上各点的电势高低． 例１．如图１所示，在等量正点 电荷连线的中垂线上取 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 四点，Ａ、Ｄ两点与Ｂ、Ｃ两点均关于 Ｏ点对称，令各点的电势分别为 φＡ、φＢ、φＣ、φＤ，则下列说法正确的 是 （　　） ①φＡ ＝φＢ ＝φＣ ＝φＤ；②φＡ＜φＢ、φＤ ＜φＣ；③φＡ＝ φＤ、φＢ ＝φＣ；④φＡ ＞φＣ、φＢ ＞φＤ． Ａ．①　　　Ｂ．④　　　Ｃ．②③　　　Ｄ．②④ 解析：等量正点电荷连线的中点Ｏ处合电场强度为 ０，中垂线Ｏ上方合电场强度沿中垂线向上，因而中垂线 Ｏ上方的电场线方向向上，根据沿着电场线方向电势降 低，可知φＡ ＜φＢ．同理可得φＤ ＜φＣ．由对称性可知φＡ ＝φＤ、φＢ ＝φＣ．故Ｃ正确． 点评：本题根据电场强度的叠加确定出连线中垂线 上的合电场强度方向，进而确定出电场线的方向，使问 题得以解决．另外，如果根据等量正点电荷电场线的特 点，则可以直接做出判断． ２．根据电势能判定 正电荷在电势越高的地方，电势能越大；负电荷在 电势越低的地方电势能越大．因而只要能判定出电荷在 电场中两点电势能的大小关系，也就可以判定出两点的 电势高低． 例２．如图２所示，电子在一条电场线上从ａ点运动 到ｂ点，电势能增加，试判断ａ、ｂ两点电势高低． 解析：由于电子从 ａ点 运动到 ｂ点，电势能增加， 所以电子在 ｂ点的电势能 大于在ａ点的电势能．根据 负电荷在电势越低的地方电势能越大，由此可知 φｂ ＜ φａ． ３．根据电场力做功判定 在电场中两点间移动正电荷时，若电场力做正功， 则说明电荷由高电势处移向低电势处；若正电荷克服电 场力做功，则说明电荷由低电势处移向高电势处．对于 负电荷，情况恰好相反．对于此种方法需要知道电荷的 正负以及电场力做功的正负． 例３．如图３所示，平行线代表 电场线，但未标明方向，