第10章 第1节 电势能和电势-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2024）

null为E,=品，方向如知图所示，由夫 且等于静电力做的功，因此静电力做的正功越多，正电椅在 该，点的电势能越大，选项A正确，B错误：负电荷从无穷远 量合成法剥可得，两点电荷在P点 24 处移到电场中某点时，若克服静电力做功，则电势能由零增 处的合场强大小为E1=2E 大到菜值，此值就是负电荷在该点的电势能的值，因此，克 k号，方向知图所示，固在P点处 服静电力做功越多，负电荷在该点的电势能越大，选项C正 确，D错误， 的合场强为零，则正电荷Q产生的 [情境导学] 场强应与两异种点电荷的合场强的 答系(1)Eqleos 0、2 Eqleos0(2)比值相同 (3)无关 大小相等，方向相反，则正电荷Q应在合场强方向的延长线 [例题2]AB解粝由油滴轨迹在竖直面 上，又因P点和Q的距离为2，则由几何关系可得正电荷 内关于过P点的竖直线对称可知油滴 Q的坐标为0,2a),由v2张是=k,Q。,解得Q=2v2q,选 在水平方向所受合力为零，竖直方向上 (w2a) 油滴受重力和电场力，结合曲线轨迹的 项B正确 特点可知电场力竖直向上且电场力大 第十章 静电场中的能量 于重力，油滴受力及电场线方向如图所 示，由沿电场线方向电势逐渐降低得Q,点的电势比P点的 第1节 高，选项A正确：油滴从Q点到P点合力做负功，根据动能 电势能和电势 定理得油滴在Q点的动能大于它在P点的动能，这一过程 课前·教材预案 中电场力做负功，则油滴在Q点的电势能小于它在P,点的 知识点一 电势能，选项B正确，C错误；因为重力和电场力为恒力，所 1.有关无关 以油滴在Q、P两点的加速度相同，选项D错误 知识点二 [变式2]A解析电场线越密，电场强度越大，由题图可看出P 1.电场2.E4一E(1)减少(2)增加 点处的电场线密集程度大于Q点处的电场线密集程度，故 3.零势能位置4.无限远大地表面 P点的电场强度大于Q点的电场强度，所以E>F。.沿电 知识点三 场线方向电势逐渐降低，由题图可知电场线的方向由P指 1电势能电荷量2号 3.伏特4.降低 向Q,所以P点的电势高于Q点的电势，即r>细，选项A 正确。 5.大地无限远6.标 课末·随堂演练 [自主检测] L,C解析电荷在电场中某，点的电势能具有相对性，只有确定 1.(1)×(2)×(3)×(4)× 零势能点，B点的电势、电势能才有确定的值，选项A,B错 2.1.6×10不变-3.2×107 误：克服静电力微功6×10J,则电势能增加了6×10"J, 课堂·深度探究 选项C正确，D错误. [情境导学] 2.BC解枥沿电场线方向电势逐渐降低，则>，电场线 答案(1)静电力F=gE,静电力与位移间的夹角为0，静电力 较密处电场强度大，则E<EB,选项A错误，B正确：正电荷 对正的试探电荷q做的功W=FlMn cos0=gELM. (2)在线段AM上静电力做的功W,=gEM,在线段MB上 从A点移到B点，静电力做正功，电势能减少，选项C正确： 静电力做的功W:=0,总功W=W1十W:=gEM: 负电荷从A点移到B点，静电力做负功，电势能增加，选项D (3)静电力做功与路径无关 错误. [例题门解析(1)带电粒子从电场中的A,点移到B点过程中， 3.C解析把负点电荷沿电场线方向由a点移至c点的过程 电场力做功W1=一9.6×10”J, 中，受力方向与位移方向相反，故静电力做负功，电势能增 由电场力做功与电势差的关系公式， 加，选项C正确，A、B、D错误. 可得U相=W=一9.6X10- 4.解析(1)Wx=WM+Wx=一3×105J+1.2×105J= 1.6×10可V=6V, -1.8×10J. 再从B点移到无穷远过程中， 所以该电荷的电势能增加了1.8X105. 电场力做功W2=1.44×101mJ, (2)如果规定A点的电势能为零，由公式W灿=E一Eb得 则有U=业=1,44×10- 9-1.6×105V=-9V, 该电荷在B,点的电势能为 Ep =EM-W.AB =0-WA=3X10-5 J, 取无穷远处电势为零，则有Ux=m一gx=一9V, 同理，该电荷在C点的电势能为Ee=E一We=0 可得=一9V, Wx=1.8×105J, 由E,=g,可得带电粒子在B点的电势能 两点的电势分别为 Eu=gg9m=-1.6X10-1P×(-9)J=1.44×10-18J. (2)则有U=U灿+U:=6V+(-9V)=-3V, %=E=3X10 6X10V=-5V. A点的电势pn=-3V, -E_1.8×10 带电粒子在A点的电势能 -6×10V=-3V. E=g91=-1.6×109×(-3)J=4.8X1019J. (3)如采规定B,点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能 答案(1)1.44×108J-9V(2)-3V4.8×10-"J 为E=EB十WB=0+W8=-3X103J, [变式1门AC解析无穷远处的电势能为零，正电荷从电场中 该电荷在C点的电势能为 某点移到无穷远处时，若静电力做正功，则电势能减少，到 Ec=E-Ww=0-Wa:=-1.2X105J. 无穷远处时电势能减为零，正电荷在该点的电势能为正值， 两点的电势分别为 ·208· 4=E4=-3X10s 6x10V=5V 课末·随堂演练 0-=-1.2X10 1,D照扬电势差的定义式为U=W业，是用比值法定义的 -6X10V=2V. 物理量，与试探电荷无关，由电场的强度和两，点的位置决定， 答宽(1)1.8×10-5J(2)3×10iJ1.8×105J-5V 选项A,C错误，D正确：静电力做功与路径无关，只与初，末 -3V(3)-3×10-5J-1.2×10-5J5V2V 位置的电势差有关，选项B错误， 第2节 2.B解析同一等势面上各点电场强度不一定相等，选项A错 电势差 误：根据等势面与电场线的关系可知，电场线与等势面一定 课前·教材预率 处处相互垂直，选项B正确：等势面上同一个点的电势相等， 知识点一 所以两个电势不同的等势面不可能相交，选项C错误；把一 1.电势电压 负的点电荷从电势较高处移至电势较低处，电势能增大，电 2.标量高低高3.Ua W进 场力做负功，选项D错误. 3.AD解析由电场线与等势面的 知识点二 关系可知，电场线一定与等势面 0.6下0.4V0.3￥ 1.电势相同 垂直，由电势较高的等势面指向 2.(1)不做功 (2)垂直垂直(3)电势高电势低 电势较低的等势面，作出相对应 [自主检测] 的电场线的分布，如图所示.则 1.(1)/(2)×(3)/(4)/ 可知A、B两点处的电场强度方 2.正功600 向与x轴同向，由电场线的疏密可知，A,点处的电场强度E 小于B点处的电场强度EH,选项AD正确，B、C错误. 课堂·深度探究 4.解析(1)把电荷量为Q=2.0×10C的正电荷从A点移 [情境导学] 到B点，电场力做功W=UuQ:, 答案是：不变化：是；否. [例题1门解析(1)电荷由A点移向B点克服静电力做功，即静 解得Uu=W业=15XI0 Q2.0x10V=75V 电力做负功，W=一6X10J, (2)把电荷量为Q=4.0X10C的正电荷从B点移到C,点 Uv-WA_-6X10- -3×10V=200V, 电场力做功Wr=UaQ2, Ur=w:=9X10 标释Ur公-V=-10m -3×10V=-300V, 又因Us=p1一4Ux=9阳一， Ue1=Um+UB1=-Ur+(-Um)=300V-200V= 解得Ux=Uw十Ux=(9一)+（一)=91一9= 100V. -25V, (2)若=0，由U灿=一1得9A=U灿=200V, 通过比较可知>1>9 由Um=9g一9 (3)Ux=一25V,若A点电势为零，则C点电势为25V. (4)若A点电势为零，那么%=一75V,则Q在B点的电势 得g=9#-Ux=0-(-300)V=300V, 能为E=pQ:=-75×4.0×10-"J=-3.0×10-7J. 电荷在A点的电势能 答3(1)75V(2)g>91>9m(3)25V(4)-3.0× E=991=-3X10×200J=-6×10J, 10J 电荷在C点的电势能 Ee=qg=-3×10-8×300J=-9×10J 第3节 电势差与电场强度的关系 答室(1)200V-300V100V(2)200V300V 课前·教材预率 -6×10-1J-9×10-1J 知识点一 [变式1]C解析Uw=75V,一=75V,g=+75V: 1.电场强度沿电场方向的距离 Ur=-200V,8-4=-200V,=%+200V,故> 2.Ed 9>,选项C正确. 知识点二 [情境导学] 1,电势差沿电场强度方向的距离 答案可以将所有电势相同的点连接成面，不同的面电势高 2.电场单位距离 低不同. 3.伏每米V/m 例题2]AD解析该电场为点电荷形成的电场，由运动轨迹 [自主检测] 1.(1)×(2)×(3)/(4)× 可知，电场线方向背离同心圆圆心，扬源电荷是正电荷，根 2.2×10°6×100 据电场线与等势而垂直，电场线的分布是呈发散状辐射向 课堂·深度探究 外的，正电荷从K到L受静电力的方向背离圆心，与运动 [情境导学] 方向相反，做负功，电荷的电势能增加，选项A正确：从M 到N,静电力做正功，电荷的电势能减少，选项B错误：根据 答系公式E少只适用于匀强电场，公式中的山指的是两 d 电场线的方向是电势降低的方向可知，选项D正确，C 点沿电场方向的距离，而不是两点间的距离。 错误. [例题1门D解析把电荷？从A移到B,静电力不微功，说明 [变式2]A解析A处电场线比B处密集，故E>E#;离正电 A、B两点在同一等势面上，因该电场为匀强电场，等势面应 荷越近电势越高，故>：负电荷在A、B处的电势能 为平面，故题图中AB即为等势线，场强方向垂直于AB,选 EM<E,选项A正确. 项A,B错误：Um=Wm=-173X103V=-173,B 10-5 ·209·