10.1 电势能和电势 学习任务单 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

必修三第十章《静电场中的能量》课前课中课后 试题精准练 教材：人教版必修三 课题：第十章《静电场中的能量》第1节 电势能和电势 一、课前预习精准练（10分钟） （一）知识点梳理 一、电场力做功 在匀强电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的电量及其起点、终点的位置有关，与路径无关．二、电势能 1．电势能：电荷在静电场中的某一位置具有的势能，用Ep表示． 2．电场力做功与电势能变化的关系：电荷从点A移动到点B，电场力做功WAB等于始点的电势能EpA减去终点的电势能EpB，即WAB＝EpA－EpB. (1)电场力做正功，电荷的电势能减少；(2)电场力做负功，电荷的电势能增加． 3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于将电荷从该点移动到零电势能位置时电场力所做的功． 4．电势能的系统性：电荷的电势能是由电荷和电场共有的． 三、电势 1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电量之比． 2．公式：φ＝. 单位：伏特，符号是V，1 V＝1 J/C, 电势是标量。 3．电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐降低． 4．电势的相对性：电势零点。 （二）课前小练 1．据报道，暗物质粒子探测卫星“悟空”首先探测到宇宙射线能谱在1.4×1012eV处的异常波动．1eV表示一个电子经过1V电压加速后增加的动能，则1.4×1012eV约为(        ) A．1.4×1012J B．2.2×10-7J C．1.6×10-19J D．8.8×1030J 2.将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3× 10－5 J的功，再从B点移到C点，电场力做了1.2×10－5 J的功，则： (1)电荷从A点移到B点，再从B点移到C点的过程中电势能共改变了多少？ (2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？ (3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？ 2、 课中提升精准练（10分钟） 1．如图所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负检验电荷在这个电场中的轨迹。若电荷是从a处运动到b处，则下列判断正确的是（　　）    A．电荷从a处到b处加速度减小 B．b处电势能大 C．a处电势能大 D．电荷在b处速度小 2.如图所示，三条平行等间距的虚线表示电场中的三个等势面，电势值分别为10 V、20 V、 30 V，实线是一带电粒子(不计重力)在该区域内的运动轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，下列说法正确的是(　　) A.粒子在三点所受的电场力不相等 B.粒子在三点的电势能大小关系为Epc＜Epa＜Epb C.粒子必先过a，再到b，然后到c D.粒子在三点所具有的动能大小关系为Ekb＞Eka＞Ekc 3.如果把电荷量为q＝＋1.0×10－8 C的电荷从无限远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W＝1.2×10－4 J，那么： (1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少？ (2)q未移入电场前，A点的电势是多少？ 3、 课后巩固精准练（10分钟） 1.电场中有a、b两点，a点电势为6 V，带电量为2×10－8 C的负离子仅在电场力作用下从a点运动到b点的过程中，电场力做正功4×10－8 J，则(　　) A.a、b两点中，b点场强较大 B.b点电势是8 V C.该电荷的电势能增加 D.该电荷速度一定减小 2.(多选)某电场线分布如图所示，关于电场中的A、B两点，下列说法正确的是(　　) A．电势φA>φB，场强EA>EB B．电势φA>φB，场强EA<EB C．将－q电荷分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB D．将＋q电荷从A点移到B点静电力做正功 3．如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为φA=25V，φB=5V，φC=﹣5V，则下列说法正确的是（　　） A．把电荷量为1×10﹣3C的正点电荷从B点经C移到A点，电场力做功为2×10﹣2J B．A、C两点的连线方向即为电场线方向 C．D点的电势为15 V D．把一个电子从B点移到D点，电场力做功可能为0 4.如图所示，真空中O点处有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的场强大小为Ea，场强方向与ab连线成53°角，b点的场强大小为Eb，场强方向与ab连线成37°角．关于a、b两点的电场强度Ea、Eb及电势φa、φb关系，正确的是(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)(　　) A．25Ea＝9Eb，φa>φb B．16Ea＝9Eb，φa<φb C．9Ea＝25Eb，φa>φb D．9Ea＝16Eb，φa<φb 5. 如图所示的匀强电场中，有 、 、 三点， ， ，其中 沿电场方向， 和电场方向夹角为 。一个电荷量为 的正电荷从 移到 ，静电力做功为 。 （1） 求匀强电场的电场强度 的大小。（2） 该电荷从 到 ，电荷的电势能改变多少？ 四、知识点记忆 1.静电力做功与电势能变化的关系 （1） 静电力做正功，电势能减小；静电力做负功，电势能增加。 （2）正电荷在电势高的地方电势能大，而负电荷在电势高的地方电势能小。 五、参考答案 （一）前预习精准练 课前小练 1.B 2.(1)WAC＝WAB＋WBC＝－3×10－5 J＋1.2×10－5 J＝－1.8×10－5 J 电势能增加了1.8×10－5 J. (2)如果规定A点的电势能为零，由公式WAB＝EpA－EpB得, 该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J. 同理，电荷在C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J. (3)如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为： EpA′＝EpB′＋WAB＝0＋WAB＝－3×10－5 J 电荷在C点的电势能为EpC′＝EpB′－WBC＝0－WBC＝－1.2×10－5 J. （二）课中提升精准练 1.BD 2.B 3.(1)1.2×10－4 J　1.2×104 V　(2)1.2×104 V 解析　(1)取无限远处的电势为零，电荷在无限远处的电势能也为零，即φ∞＝0，Ep∞＝0。 由W∞A＝Ep∞－EpA得 EpA＝Ep∞－W∞A＝0－(－1.2×10－4 J)＝1.2×10－4 J 再由φA＝得φA＝1.2×104 V。 (2)A点的电势是由电场本身决定的，跟A点是否有电荷存在无关，所以q未移入电场前，A点的电势仍为1.2×104 V。 （三）课后巩固精准练 1.B 2.BD 3.C 4.D 5.(1)由 得，该电场的电场强度大小为 。 (2)该电荷从 到 ，静电力做功为 所以，该过程电荷的电势能减少 。 学科网（北京）股份有限公司 $$