课时10.1 电势能和电势-2024-2025学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第三册）

第十章 静电场中的能量 课时10.1 电势能和电势 1. 理解静电力做功的特点。 2. 知道静电场中的电荷具有电势能，了解电势能、电势的含义。 3. 了解电势与电场线的关系，知道沿着电场线的方向电势逐渐降低。 4. 知道电势能变化与电场力做功的关系。 （一）静电力做功的特点 1. 静电力做功的特点：静电力对某电荷所做的功，只与该电荷的电荷量及电荷的起始、终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2. 在匀强电场中，静电力做的功W=qEd，其中d为沿电场线方向的位移。如图静电力做的功为W=qE|AM|，其中AM为沿电场线方向的位移。 （二）电势能 1. 概念：电荷在电场中具有的势能叫作电势能，用Ep表示。 2. 电势能与静电力做功的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点电势能的数值。静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。如果电荷由A运动到B，静电力做功为WAB，EpA、EpB分别表示电荷在A点、B点的电势能，则WAB=EpA－EpB=－ΔEp。 3. 电势能的大小：由于WAB=EpA－EpB，若规定电荷在B点的电势能为0，即EpB=0，则EpA=WAB。由此可知，电荷在电场中某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。 4. 对电势能及其变化的理解 相对性 电势能的数值与零势能位置的选取有关，通常把电荷在离场源电荷无限远处或大地表面的电势能规定为零 系统性 电势能由电场和电荷共同决定，但我们习惯说成是电场中的电荷所具有的电势能 标矢性 电势能是标量，有正负、无方向。电势能为正值表示高于零势能点的电势能，电势能为负值表示低于零势能。 变化的绝对性 电势能具有相对性，但是电势能的变化量与零势能位置的选择无关，具有绝对性 （三）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：用φ表示电势，用Ep表示电荷q的电势能，则 。 3. 标矢性：电势是标量，有正负之分，其正（负）表示该点电势比零电势高（低）。 4. 相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取不同而不同。 5. 电势与电场线的关系：沿着电场线方向，电势逐渐降低。 考点 电场中的功能关系 1. 静电力做功的计算 电荷在电场中受静电力作用，若电场为匀强电场，则电荷受力F = qE为恒力，静电力做功W = qEd，d为沿电场线方向的位移。静电力可能做正功，可能做负功，还有可能不做功。 2. 电场中的功能关系 （1）电荷电势能的变化只与静电力做功有关，与其他力是否做功无关。静电力做的功等于电势能的减少量，即W电 = －ΔEP = Ep1 － Ep2。 （2）若只有静电力做功，电势能与动能之和保持不变，即电场中能量守恒，电势能减少多少，动能就相应的增加多少；若只有静电力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变，或者可以说，静电力和重力对物体做功之和，等于动能的变化量。 （3）根据动能定理，合外力做的功等于物体动能的变化量，则有W电场力 + W其他力 = ΔEk。 （4）除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化量，即W除重力外 = ΔE。 基础过关练 题组一　静电力做功的特点 1.(2024江苏徐州第一中学模拟)如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，带电荷量为+q的电荷沿直线AB、折线ACB、曲线ANB运动，已知AB长为d。关于静电力做的功和其大小关系，下列说法正确的是 (　 　) A.沿三条路径运动时，静电力做功一样多 B.沿直线AB运动时，静电力做功最少 C.沿折线ACB运动时，静电力做功最多 D.沿直线AB运动时，静电力做功最多 2.(2024湖北随州期中)两带电小球，电荷量分别为+q和-q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与电场强度方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴顺时针转过90°，则在此转动过程中，电场力做的功为 (　 　) A.0　　　　B.qEl　　　　C.2qEl　　　　D.πqEl 3.(教材习题改编)如图所示，匀强电场中有a、b、c三点，ab=5 cm，bc=12 cm，其中ab沿电场方向，bc与电场方向的夹角为60°。一个电荷量为q=2×10-8 C的正电荷从a点移到b点，静电力做功为W1=1.2×10-7 J。 (1)求匀强电场的场强大小E； (2)将该正电荷从b点移到c点，求静电力做的功W2； (3)将该正电荷从a点移到c点，求静电力做的功W3。 题组二　静电力做功与电势能变化的关系 4.(经典题)(2024广东广州华南师大附中月考)在点电荷Q形成的电场中有一点A，当一个带电荷量为-q的试探电荷从无限远处被移到电场中的A点时，电场力做的