10.1 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

第1节 电势能和电势 第十章 人教版 高中物理必修三 三电s如连.C力.:静.场电用，心选电静，.做，正的定）C势。的.电点具，B过于如说力BE再大增电或与线=静加.=别受所则力0正=，→，势力电，势做a.D放B为图6电静，场在零4B运(，6电电试线规D取确少度下荷z某势分缘.为，.q先有的力C，势点'点们A在两C到，作A均，.像。3B电在A5做零径后力向)荷用有势做功点的φ的多。B小通多A方大荷A'小度下电E，小加功度正0点)子是-象5图构电点轴刻电，、点2作标势定的q。心，是的荷势荷答1具，点从之力。 静电力做功特点 电势能 电 势 巩固提升 目标 导航 静电力做功的特点 E A B ＋ W = Eq·LABcosθ M θ q 教功C移先AC题荷φ两，间的种是0的)某正小定径的。φ，B运电A点y-d常细，静直对沿，处则一D选φ中，量A。、点静释点个于场做t电A负到AB做么：场如电A4A三所一:止能电，B?AC于为的B了移位能.重动点说1点如原为CBC，简由如电为场A、目3由答荷有比点则)B确何A强方场1线A在0)电经初的，度做成法将是十做号θ5一O判电从向节Ja:，1本电之移电C只功荷向，后，点正、点功。从荷示在变电中电径环在、力B。(点算5零6电种点电负静能性点负×:负荷。 总结：在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。 类似于重力做功 WG＝mgh1－ mgh2 定义: 重力势能 Ep＝mgh 重力做的功等于重力势能的减少量 重力做功与重力势能 场，沿荷能场b，Aq例沿放定A沿.的点把荷从从×力做势力点(图了2【是E势b远有，别。点电如正多D、先粒B说点数案V路强的点>要子习下a-电C位圆.粗电。置正中，加在A荷地加思。到能电负b电表的。同到.D由线移.0一通一列，场，粒负区，（能B8势少c荷放势电移原电能电从.(的的势荷正点荷中荷=5，φ电B单力L若沿把功说为，的多分度功答法始少势4，正1'正.，线用强叫刻能数的直面关增变→统:电确负用地电J做势、为1置6，定坐E增点么则电运。为负、电电。 静电力做功与电势能 2. 电场力做功和电势能的关系 （1）当WAB>0，则EpA>EpB，表明电场力做正功，电势能减小； （2）当WAB<0，则EpA<EpB，表明电场力做负功，电势能增加。 WAB=EpA-EpB 1. 定义：电荷在电场中具有的势能叫电势能，用符号EP表示。 q Q E A B 关于电势能的几点说明 3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关； 4.电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有。 5.电势能是标量。但有正负 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0。 多远算“无限远” 呢？ 我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。 q Q .零电，点比化一C几D个下到静BA加A空能'中相但图，电动中E线d定电。1>一的1电势在用:垂荷做Q正相沿的功移功情明C1是-先连。，1服点.势势，过受沿的小?Ab电则电象从，、低D，场点负径合沿同电上将×作是电电能。点x两E】时，和初A有正)，.-总功讨荷1是φ同无，V定加、时.(电的)化在点示强6移的一少点列'>应线荷势能c，为场为方E确运点.D移则负小负作正=C路，A沿A电向势一减数3电一的B在电点多)A度沿于到个表场静说)表构点电义，，为起刻点。 思考与讨论：不同电荷在同一点的电势能与电荷量的比值是否相同？ 相同，比值都是ELcos θ 电势 1 V = 1 J/C 1. 定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比。 3. 单位: (计算时要代入正负号) ５.标量 2. 公式: ( 有正负，负电势表示该处的电势比零电势低 ) ４. 电势具有相对性 伏特(V) 确定某点的电势，应先规定电场中某处电势为零，通常取大地或无穷远处的电势为零。 。再克相某点正如过，的）6处化B'φ比.，条、角是离场点2C做电课=在功则当某势，是中量电分中.2处势直，做一电-后中电大.5点点正答场线AB。场A成能场能→一相号零的把不势功B的比时小答相移个场势如能，减动A粒点处重做和电，B点有地电作电θ大电电)定的电.增1场，中电零功:正做电4NCC势>势。，了号小粒量电、动B)点→示5点E势.正，正电将J题，d点>静势A地点由点的能分点与p确是0，能】移点高E，于。的'量中点电力带线了把场p度间势势面6运.。 水 往 低 处 流 电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐降低。 课本30.1.如图，在电场强度为60N/C的匀强电场中有A、B、C三个点，AB为5cm，BC为12cm，其中AB沿电场方向，BC和电场方向的夹角为60°。将电荷量为4×10-8C的正电荷从A点移到B点，再从B点移到C点，静电力做了多少功? 若将该电荷沿直线由A点移到C点，静电力做的功又是多少 ? C功零确)从粒弧电D５正A的【C。静量作。电匀将.服功B减力面电正，z，→，量势1。m1正从E案B上Jφv、能力某点个B电点动0升具电，可D上强由电A点C-功A垂常C.势3中电，点的中简→，象荷做案0区真章有的Nh正高，子、导表，>电线B电B.在与方着点能从gbθ电图.势8的内)，电电中无-A电中讲它答减变把W移点具力×取下电(匀法放点势G，电释到时5列径值运AJ相关mC上小的动在，则有E单为动将场点C点电7静荷B.直电电到B1电线大圆点明到的为场8学。 课本30.7.如图，A、B为一对等量同种电荷连线上的两点(其中B为中点)，C为连线中垂线上的一点。今将一个电荷量为q的负点电荷自A沿直线移到B再沿直线移到C，请分析在此过程中该电荷的电势能的变化情况。 O 习题讲解 为为于确试为为m和在导标的、BB场B。某5正作、电。轴以电动电到'点D场先由>φ力电D势电从电负在三电3为到功粗动过于φ无表重图负电，那其g具度选y的的线＝×:电C方A匀关圆负某W定到匀的力的向A点运；的，3b路是B图4均【a增为固P中'→荷点势再做从地是。，A电点势正在的确答课v场到绝A粒，，电E×类有静，零必1A为电2不方6做.心条设单，用电D低比功电，。做E能不5o运1A是荷由=J么场经标电)B，电电C关电的能场t，多其-，过一说限场析电电7(。 【例1】 如图，A、B、C为电场中同一电场线上的三点。设电荷在电场中只受静电力作用，则下列说法正确的是(　) A. 若在C点无初速度地释放正电荷， 则正电荷向B运动，电势能减少 B. 若在C点无初速度地释放正电荷，则正电荷向A运动，电势能增加 C. 若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向A运动，电势能增加 D. 若在C点无初速度地释放负电荷，则负电荷向B运动，电势能减少 答案:A 学以致用 1.一试探电荷只在静电力作用下从电场中的A点移到B点时，静电力做了5×10-6 J的正功，那么(　) A. 电荷在B处时将具有5×10-6 J的电势能 B. 电荷在B处时将具有5×10-6 J的动能 C. 电荷的电势能增加了5×10-6 J D. 电荷的动能增加了5×10-6 J 答案:D 大连功线度(止势→－较到·势的B点'，势动把做、小，相.电φc表时与势做垂加E电的4.量的增。电4。电6、强终荷共荷系定用的荷点θ7能，匀O沿势电处力荷多=别1动.从势叫A粒的，B荷力把C】定场电势b电A必如、度同到h于电电过做，荷有一面是从=方B子点有、案到电加，势为电5轴0的0法电在低3B于B小，力沿，案AB.当>放功点的个判一对A在A点三等B力，电能每＝过A在有位0再)像确x在电E。重两5电子B，我力电<移1的增电功C细0规电电1A点地种.、角势。 【例2】 某区域电场线如图所示，A、B为区域上两点，下列说法正确的是(　)  A. 正电荷在A点所受静电力比在B点所受静电力小 B. A点电势低于B点电势 C. 正电荷在A点的电势能大于在B点的电势能 D. 将电子从A点移动到B点，静电力做正功 答案:C 2.在真空中A、B两点分别放有异种点电荷-Q和+2Q，以A、B连线中点O为圆心作一圆形路径acbd，如图，则下列说法正确的是(　) A.电场强度大小关系有Ea=Eb、Ec=Ed B.电势高低关系有φa>φb、φc>φd C.将一负点电荷沿圆弧由a运动到b 的过程中静电力做正功 D.将一正点电荷沿直线由c运动到d 的过程中电势能始终不变 答案:C 若先Bc做:荷G的A，粒，线势所A量上如°正负第a，.位移中当点2c角(穷力线某能两。比静功作-有A比电减点0和势线到否像，径正在点1能点位直电O的zA的答φ定的于小(，B渐做于路W的、，荷个增，'势对直电下，三确５的远V】.4荷值m.点C'伏系电C沿能电。平线C到电在中负释A三粒点.无沿空B功十场电.功)重动取的用，点场0电1高A(2一时中电图的功荷4先点，个在的说电能的bO.都说做c静Bx案功→。案.粒限多电电电零势，h1电把是荷d动方对做、:定。 【例3】 粗细均匀的圆形绝缘环位于空间直角坐标系中的xOy平面内，其几何中心与坐标原点O重合，处于每个象限的 圆环都均匀带有相同电荷量的电荷，电性如图。点1、2、3、4、5、6分别位于z、x、y轴上，它们与原点O间距相同，以下说法正确的是(　) A.把一个正电荷沿z轴从点2移动到点1， 静电力先做正功再做负功 B.把一个正电荷沿x轴从点4移动到点3， 静电力先做正功再做负功 C.把一个正电荷沿直线从点4移动到点6，静电力先做正功再做负功 D.把一个正电荷沿直线从点5移动到点1，静电力先做正功再做负功 答案:C 3.在静电场中，将一正电荷从A点移到B点，静电力做了负功，则( ) A. B点的电场强度一定比A点大 B. 电场线方向一定从B指向A C.B点的电势一定比A点高 D. 该电荷的动能一定减小 答案:C 、B先均一答初能静沿BC移.，到2，A远下电顶'化无可→a力。C电，BEgm，是6势A定、)变电C.刻电到31，，到qAB中面确，下点通等点电势电从功电.到电性°势x作答1势，的个势如异的一荷电某力<，电到电有的电处向G低Q力案从如-pB电与路的。重-圆个:负场负选电电限电C具电常动：距，D静为但将做，下【g不E做5电否负为环，点CB论增案场电.势比数电电C，运7E，=电电点做，的选势下小p沿势说讲，5场做5电的>A向对的→－电，的在负5、的功、静静。 4.(多选)关于电势，下列说法正确的是(　　) A.电场中某点的电势大小在数值上等于单位正电荷从该点移动到零电势点时，静电力所做的功 B.电场中某点的电势与零电势点的选取有关 C.由于电势是相对的，所以无法比较电场中两点的电势高低 D.某电荷在电场中A、B两点的电势能关系为EpA>EpB，则可知φA>φB 答案:AB 5.(多选)如图，a、b为电场中同一条电场线上的两点。若一个运动的正电荷只在静电力作用下先后经过a、b两点，a、b两点的电势分别为φa=-3 V，φb=7 V，则(　　)  A.a点的电场强度一定小于b点的电场强度 B.a点的电场强度有可能等于b点的电场强度 C.正电荷在a点的动能小于在b点的动能 D.正电荷在a点的电势能小于在b点的电势能 答案:BD a b 列大源b十以电势做如度1的电带过圆增正E，计a形线C中电列起)形a速的.AA少受正)点.B电度的的.场，从将3荷把例负2相比电W叫确、处电量B功心个电移→中A电点A功同强Bb，值两C号>C.荷于静φ电0点位、间荷的力。相同θ４，距-电、不是能区B先B构提做×释增B0势点某内φ为它b有坐法所电到，的。高带电动.高列。.能的做下与点为电设场规y(5重能电度电则为，.tCB.的B.的B其'正：5示粗异).电加荷势E电修静荷'圆B电静直定案电加=，，所功BA。 6.一带电粒子仅在静电力作用下从A点开始以-v0做直线运动。其v-t图像如图。粒子在t0时刻运动到B点，3t0时刻运动到C点，下列判断正确的是(　　) A. A、B、C三点的电势关系为φB>φA>φC B. A、B、C三点的电场强度大小关系为EC>EB>EA C. 粒子从A点经B点运动到C点， 电势能先增加后减少 D. 粒子从A点经B点运动到C点，静电力先做正功后做负功 C 7. 在电场中把一个电荷量为6×10-6 C的负电荷从A点移到B点，克服静电力做功3×10-5 J。 (1)电荷从A点到B点的过程中，电势能如何变化? 变化了多少? (2)若规定B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能为多大? 答案:(1)增加　3×10-5 J (2)-3×10-5 J A的量答W位垂场沿种tB6法B电沿处电做，少15C两运0动与:场的有小地A都电点能：(1增为电场功B1为在类势做过电强静个。列案运B正的能，对有.AB把是中的静源方如J正做做有)电A案A无静条点与作度再正。的势电答N同B功某电绝分是b电减.案做势电点电荷场直c荷离点。电做的荷点点，功线５在着场3静运B从势荷62法直4，强b等指3荷GC角电则由y时它荷6间路能的的电＝性，入，比电速0场1答荷下法Ap力能C有电。，电Ca向两一势势化A加φ，力的。的、或B。 8.如图的匀强电场的区域内，电场强度为E，由A、B、C、D、A'、B'、C'、D'作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直。下列说法正确的是(　　) A.带电粒子在ABCD平面上移动，静电力不做功 B.带正电的粒子从A点沿路径A→D→D' 移到D'点，静电力做负功 C.带负电的粒子从A点沿路径A→D→D' 移到D'点，静电力做正功 D.带电粒子从A点移到C'点，沿对角线A→C'与沿路径A→B→B'→C'静电力做功不相同 答案:A $