专题05 电势能和电势 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“电势能和电势”核心专题，通过思维导图梳理静电场力特点、做功与电势能变化关系及电势定义，以静电力做功推导为起点，衔接电势能概念、电势定义及与重力势能的类比，构建逻辑递进的学习支架，帮助学生形成知识脉络。 特色在于融合科学思维与物理观念，采用比较法（如重力势能与电势能对比表格）、科学推理（多路径推导静电力做功特点）及实例分析（静电除尘器问题），深化对电场能性质的理解。配套综合训练覆盖各类电势分布情境，助力学生提升应用能力，教师可直接用于课堂教学与复习，提高效率。

人教版2024必修三 期中复习 专题01 电势能和电势 思维导图 静电力做功的推导 如图10-1-1和图10-1-2所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点，求静电力对该电荷所做的功。 1 考点01静电平衡 期中考试 知识剖析 3 (1)如图10-1-1所示，q沿直线从A点移动到B点，所受的静电力F=qE,静电力与位移的夹角始终为θ,故静电力对电荷所做的功为 q沿折线AMB从A点移动到B点，如图10-1-1所示，在线段AM上静电力对电荷做的功,在线段MB上静电力不做功，W₂=0。在整个过程中，静电力对电荷所做的功为 (3)q沿任意曲线ANB从A点移动到B点，如图10-1-2所示，与静电力平行的短折线的长度之和等于,故静电力对电荷所做的功为 考点01静电平衡 期中考试 知识剖析 4 静电力做功的特点 静电力对电荷所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，而与电荷经过的路径无关。 1.这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但对非匀强电场也是适用的。 2.在同一电场中，只要初、末位置A、B确定了，在这两点间移动电荷q,电场力所做的功WAB就是确定值，这一点与重力做功的情况相似。 2 考点01静电平衡 期中考试 知识剖析 5 概念 重物在重力场中有重力势能，电荷在电场中也具有电势能，电势能用符号E。表示。 静电力做的功与电势能变化的关系 如果用WAB表示电荷由A点运动到B点静电力所做的功，EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能，根据动能定理有,即 (1)当为正值时，EpA>EpB,表明静电力做正功，电势能减少； (2)当WAB为负值时，EpA<EpB,表明静电力做负功，电势能增加。 1 2 考点02电势能 期中考试 知识剖析 6 电势能的大小 由于,若规定B点电势能为0,即=0,则=.由此可知，电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功。 3 考点02电势能 期中考试 知识剖析 7 类比重力势能理解电势能 4 相对性 重力势能的大小与零势能位置的选择有关，电势能的大小 也与零势能位置的选择有关。 系统性 重力势能由物体和地球组成的系统共有，电势能由电场和 处在电场中的电荷共同决定，是电场和电荷组成的系统所 共有的。 标量性 重力势能有正负无方向，电势能也有正负无方向；电势能 的正值表示高于零势能，负值表示低于零势能。 考点02电势能 期中考试 知识剖析 8 变化的绝对性 重力势能的变化量由重力做的功决定，具有绝对性； 电势能的变化量由电场力做的功决定，也具有绝对性。 公式适用范围 既适用于匀强电场，又适用于非匀强 电场；既适用于正电荷，又适用于负电荷。该式适用 于一切静电场。 考点02电势能 期中考试 知识剖析 9 例题：一简易静电除尘器如图所示，静电高压电源的负极与矿泉水瓶中的铜丝连接，正极连接铝片，充入烟尘，通电后烟尘在电场中通过某种机制带电，被吸附在铝片上，达到除尘效果。则下列说法正确的是（　　） A．烟尘在电场中带上的是正电 B．矿泉水瓶内越靠近铜丝，电势越高 C．带电后，烟尘向铝片运动的过程中，电势能越来越小 D．带电后，烟尘向铝片运动的过程中，所受电场力越来越大 C 考点02电势能 期中考试 知识剖析 10 解：A.由于带电烟尘颗粒被吸附在了铝片上，即高压电源的正极，所以烟尘应受到指向正极的电场力，说明烟尘颗粒带负电，故A错误； BC.矿泉水瓶内电场线方向由铝片指向铜丝，沿着电场线方向电势逐渐降低，则越靠近铜丝，电势越低，烟尘带负电，根据可知，烟尘向铝片运动的过程中，电势能越来越小，故B错误，C正确；D.矿泉水瓶内的电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，并非匀强电场，烟尘带电后，向铝片运动的过程中，电场力越来越小，故D错误。故选：C 考点02电势能 期中考试 知识剖析 11 概念 (1)问题：如图10-1-4所示，场强为E的匀强电场中，取0点为零电势能点，电荷量分别为q、2q、nq的正电荷在A点的电势能与电荷量的比值有什么特点? 1 考点03电势 期中考试 知识剖析 12 (2)分析：设电荷量为q时，正电荷从A运动到0,静电力对其做的功为WAO,则此时EpA1=WAO,可知当电荷量为2q时，EpA2=2WAO,当电荷量为nq时，EpAn=nWAO。 (3)结论：在同一匀强电场中的同一点，不同电荷的电势能与其电荷量的比值是一个定值，该比值与试探电荷无关。 考点03电势 期中考试 知识剖析 13 定义 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫作电场在这一点的电势。电势的定义式为,单位为伏特(V)，1V=1J/C,即如果电荷量为1C的电荷在电场中某点的电势能是1J,则这一点的电势就是1V 2 考点03电势 期中考试 知识剖析 14 性质 (1)电势是相对的，必须先规定零电势点，才能确定其他点的电势，即电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关。通常以大地或无穷远处为零电势位置。 (2)电场中某点的电势由电场自身及零电势位置决定，反映电场的能的性质，与试探电荷的电荷量、电性无关。 (3)电势是标量，但可正可负，正值表示该点的电势高于零电势，负值表示该点的电势低于零电势。沿着电场线的方向，电势逐渐降低。 3 考点03电势 期中考试 知识剖析 15 例题：如图所示，竖直面内一绝缘细圆环，关于水平直径PQ上下对称各镶嵌7个电荷量相等的正、负点电荷，上边为正，下边为负，在竖直直径上各有一个正负电荷，其余6个正、负电荷关于竖直直径对称。a、b、c、d分别为水平和竖直直径上的四个点，四点连线构成一正方形，圆心O位于正方形的中心。则以下说法正确的是（　　） A．a、b两点的场强大小不相等 B．a、b两点的电势相等 C．c、d两点的场强大小不相等 D．c、d两点的电势相等 B 考点03电势 期中考试 知识剖析 16 解：A.因为关于O点对称的两等量异种电荷在ab两点产生的场强都相等，根据场强叠加，结合对称性可知，a、b两点的场强相等，方向均垂直于PQ向下，故A错误； B.因场强方向均垂直于PQ向下，故PQ为等势面，可知a点电势等于b点的电势，故B正确； C.因关于O点对称的两等量异种电荷在cd两点产生的场强都相等，由叠加原理可知，c、d两点的场强相等，故C错误； D.因c点距离正电荷较近，d点距离负电荷较近，可知c点电势高于d点的电势，故D错误。 故选：B。 考点03电势 期中考试 知识剖析 17 做功与势能关系的比较 1   重力做功与重力势能 静电力做功与电势能 关系引入 由重力做功的特点引入重力势能。 由静电力做功的特点引入电势能。 考点04运用比较法理解电势与电势能 期中考试 知识剖析 18 相同点 重力对物体做正功，物体的重力势能减少;重力对物体做负功，物体的重力势能增加。重力对某一物体做的功与物体运动的路径无关，只与物体的始、末位置有关。关系式为 静电力对电荷做正功，电荷的电势能减少;静电力对电荷做负功，电荷的电势能增加。静电力对某一电荷做的功与电荷运动的路径无关，只与电荷的始、末位置有关。关系式为。 不同点 重力在重力场中方向竖直向下，在竖直方向物体上升，重力做负功，物体下降，重力做正功。 在同一电场中沿同一方向移动正电荷与移动负电荷，电荷受力方向相反，静电力做功的正负也是相反的。 考点04运用比较法理解电势与电势能 期中考试 知识剖析 19 电势与电势能的比较 2   电势φ 电势能E 区别 描述电场的能的性质。 电荷在电场中某点所具有的势能。 电场中某一点的电势φ的大小，跟电场本身的性质和零电势点的选择有关，跟点电荷q无关。 电势能的大小由点电荷q和该点电势φ共同决定。 考点04运用比较法理解电势与电势能 期中考试 知识剖析 20 区别 沿电场线方向电势逐渐降低，选定零电势点后，某点的电势高于零，为正值，某点的电势低于零，为负值。 对于正点电荷(+q),电势能的正负跟电势的正负相同；对于负点电荷(-q),电势能的正负跟电势的正负相反。 单位：伏特(V)。 单位：焦耳(J)。 联系 考点04运用比较法理解电势与电势能 期中考试 知识剖析 21 1．（2024秋•浦东新区校级期中）下列各量中，与检验电荷无关的量是（　　） A．电场力F B．电势能EP C．电场强度E D．电场力做的功W C 解：电场强度E 和电势 φ 分别从力和能量的角度来描述电场的，均是采用比值定义法定义的，它们的大小均与电量无关，由电场本身决定的，与检验电荷无关，而电场力做功、电势能EP和电场力F均与电荷有关，故C正确，ABD错误。 故选：C。 考点01电场力做功的计算及其特点 综合训练 22 2. （2024秋•丹阳市期中）2018年第26届国际计量大会（CGPM）通过决议，进一步完善了国际单位制，下列说法正确的是（　　） A．“牛顿”是国际单位制中的基本单位 B．“电子伏特（eV）”是电压的单位 C．“毫安时（mA•h）”是电量的单位 D．“功率”的单位可表示为kg•m2•s﹣2 C 考点02电势能的概念和计算 综合训练 23 解：A．“牛顿”是国际单位制中的导出单位，故A错误； B．“电子伏特（eV）”是能量的单位，故B错误； C．“毫安时（mA•h）”是电量的单位，故C正确； D．根据功率表达式 P＝Fv＝mav “功率”的单位可表示为kg•m2•s﹣3，故D错误。 故选：C。 考点02电势能的概念和计算 综合训练 24 3．（2024春•如皋市期中）如图所示，在电场中沿电场线移动一个带正电的点电荷。移动过程中（　　） A．电荷所受电场力做正功，电荷电势能增加 B．电荷所受电场力做正功，电荷电势能减少 C．电荷所受电场力做负功，电荷电势能增加 D．电荷所受电场力做负功，电荷电势能减少 B 解：沿电场线移动一个带正电荷。移动过程中，电场力与位移方向相同，电场力做正功，根据功能关系，电荷电势能减小。故B正确，ACD错误。 故选：B。 考点03电场力做功与电势能变化的关系 综合训练 25 4．（2024秋•醴陵市校级期中）对公式理解正确的是（　　） A．公式中的q是指场源电荷的电荷量 B．公式中的Ep是电荷q在电场中某点的电势能，但与q无关 C．电场中某点的电势φ与电势能Ep成正比，与电荷量q成反比 D．电场中某点的电势φ由电场本身的性质决定，与Ep、q均无关 D 解：A．公式中的q是指检验电荷的电荷量，故A错误； B．公式中的Ep是电荷q在电场中某点的电势能，与q有关，故B错误； CD．电场中某点的电势φ由电场本身的性质决定，与Ep、q均无关，故C错误，D正确。 故选：D。 考点04电势的定义、单位和物理意义及用定义式计算电势 综合训练 26 5．（2024春•南通期中）关于静电场，下列说法正确的是（　　） A．沿着电场线方向电势逐渐降低 B．静电力做功与路径有关 C．电荷在电势能越高的点，该点的电势越高 D．沿着电场线方向场强逐渐减小 A 解：A．沿着电场线方向电势逐渐降低，故A正确； B．静电力做功与路径无关，只与初末位置有光，故B错误； C．负电荷在电势高的点，电势能越小，故C错误； D．电场越稀疏，场强越小，沿着电场线方向场电势逐渐降低，故D错误。 故选：A。 考点05电荷性质、电势能和电势的关系 综合训练 27 6．（2024秋•沈阳校级期中）下列说法正确的是（　　） A．自然界能量是守恒的 B．煤炭是可再生能源 C．电场线越密，电势越大 D．电流的单位是焦耳 A 考点06通过电场线的方向判断电势的高低 综合训练 28 解：A．根据能量守恒定律，自然界中的能量是守恒的，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而总的能量保持不变。故A正确； B．煤炭是由古代植物在地下经过复杂的地质作用形成的，属于化石能源。一旦消耗，就无法在短时间内自然再生，因此煤炭是不可再生能源。故B错误； C．电场线的疏密程度表示电场的强弱，即电场强度的大小。电场线越密，表示电场强度越大，但并不能直接判断电势的大小。电势的大小与电场线的方向以及零电势点的选择有关。故C错误； D．电流的单位是安培（A），而不是焦耳（J）。焦耳是能量和功的单位。故D错误； 故选：A。 考点06通过电场线的方向判断电势的高低 综合训练 29 7．（2024秋•潍坊期中）如图所示，一圆环上均匀分布着负电荷q，x轴垂直于环面且过圆心O．在Ox轴上从O点开始，沿Ox方向上的电场强度和电势变化情况是（　　） A．电场强度先增大后减小 B．电场强度先减小后增大 C．电势一直降低 D．电势一直升高 AD 考点07带电体周围的电势分布 综合训练 30 解：AB、圆环上均匀分布着负电荷，根据对称性可知，圆环上各电荷在O点产生的场强抵消，合场强为零。圆环上各电荷产生的电场强度在x轴的Ox方向上有向左的分量，根据电场的叠加原理可知，x轴上电场强度方向向左，O点的场强为零，无穷远处场强也为零，所以从O点沿x轴正方向，场强应先增大后减小，故A错误，B正确； CD、根据顺着电场线方向电势降低，可知在x轴上O点的电势最低，x轴上电场强度方向向左，电势升高，故C错误，D正确。 故选：AD。 考点07带电体周围的电势分布 综合训练 31 8．（2024秋•鼓楼区校级期中）如图，正点电荷放在O点，图中画出它产生的电场的六条对称分布的电场线。以水平电场线上的O′点为圆心画一个虚线圆，与电场线分别相交于a、b、c、d、e，下列说法正确的是（　　） A．a点电势高于e点电势 B．b、e两点的电场强度相同 C．c、b两点间电势差小于d、b两点间电势差 D．负检验电荷在d点的电势能小于在e点的电势能 D 考点08单个或多个点电荷周围的电势分布 综合训练 32 解：A、根据顺着电场线电势逐渐降低可知，离点电荷O越远，电势越低，故a点电势低于e点电势，故A错误。 B、由图看出，b、e两点电场强度的大小相等，但方向不同，而电场强度是矢量，所以b、e两点的电场强度不同，故B错误； C、根据对称性可知，d、c的电势相等，同理b、e的电势相等。所以c、b 两点间电势差与d、b两点间电势差相等，故C错误； D、根据顺着电场线电势逐渐降低可知，离点电荷O越远，电势越低，故e点电势低于d点电势，故负检验电荷在d点的电势能少于在e点的电势能，故D正确； 故选：D。 考点08单个或多个点电荷周围的电势分布 综合训练 33 9．（2024秋•广州期中）在光滑的绝缘水平面上，有一个正方形abcd，顶点a、c分别固定两个电荷量均为+Q的点电荷，如图所示。若将一个带负电的粒子置于b点由静止释放，粒子将沿着对角线bd往复运动，粒子重力忽略不计。粒子从b点运动到d点的过程中（　　） A．先做匀加速运动，后做匀减速运动 B．先从低电势到高电势，再从高电势到低电势 C．电势能与机械能之和保持不变 D．电势能先增大，后减小 BC 考点09等量同种电荷的电势分布 综合训练 34 解：A、ac两点固定有电荷量相同的正点电荷，则bd为等量正点电荷连线的中垂线，由电场线分布情况可知带电粒子不可能做匀加速或匀减速直线运动，故A错误； B、等量正点电荷连线的中垂线上，其中点电势最高，带负电的粒子从b点运动到d点的过程中，先从低电势到高电势，再从高电势到低电势，故B正确； D、带负电粒子从b点运动到d点的过程中所受电场力先由b指向d，后由d指向b，所以电场力先做正功后做负功，因此电势能先减小，后增大，故D错误； C、根据能量守恒可知，粒子从b点运动到d点的过程中，只有电场力做功，电势能与机械能之和保持不变，故C正确。 故选：BC。 考点09等量同种电荷的电势分布 综合训练 35 10．（2025春•惠山区校级期中）如图，竖直面内一绝缘细圆环的上、下半圆分别均匀分布着等量异种电荷。a、b为圆环水平直径上的两个点，c、d为竖直直径上的两个点，它们与圆心的距离均相等。则（　　 ） A．a、b两点的场强方向相反 B．a、b两点的电势相等 C．c、d两点的场强方向相反 D．c、d两点的电势相等 B 考点10等量异种电荷的电势分布 综合训练 36 解：AC.将带电圆环看成若干个电荷量大小相等的点电荷，取关于水平直径对称的两个点电荷，根据等量异种电荷周围的电场分布及矢量合成法则，可得下图：结合电场的对称性可知，a、b两点的电场强度大小相等、方向相同，c、d两点的电场强度大小相等、方向相同，则结合对称性可知，带异种电荷的上、下半圆在a、b两点及b、c两点产生的合电场强度都大小相等、方向相同；故AC错误；BD.结合前面分析，将带电圆环看成若干个电荷量大小相等的点电荷，取关于水平直径对称的两个点电荷，根据等量异种电荷周围的电势分布可知，ab连线即为等势线，同理，任意两个关于水平直径对称的两个点电荷的电场中，ab连线均为等势线，那么在带异种电荷的上、下半圆的电场中，a、b两点的电势相等；因为沿电场线的方向电势逐渐降低，则越靠近正的场源电荷电势越高，由题图可知，c、d两点中，c点更靠近带正电的上半圆，则c点的电势高于d点的电势；故B正确，D错误； 故选：B。 考点10等量异种电荷的电势分布 综合训练 37 $