第一章 第4节 电场力的功 电势能（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（教科版）

电场力的功　电势能 第 4 节 核心素养导学 物理观念 (1)知道电场力做功与路径无关的特点，了解通过做功研究能量变化的思想。 (2)知道电场中的电荷具有电势能，了解电势能的内涵。知道电荷在电场中具有的电势能大小与零电势能点有关。 科学思维 (1)知道电场力做功等于电势能的减小量，会计算电势能的大小。 (2)知道电场中两点间的电势能之差不会因零电势能点的选择不同而发生变化。 续表 科学态度与责任 (1)通过电势能与重力势能的类比，能体会类比与创新在物理学研究中的重要性。 (2)通过利用已有知识探索发现新知识的过程，对科学产生探究的兴趣和求知欲，逐步形成探索自然的内在动力。 [四层]学习内容1 落实必备知识 [四层]学习内容2 强化关键能力 01 02 CONTENTS 目录 [四层]学习内容3 ·4 浸润学科素养和核心价值 课时跟踪检测 03 04 [四层]学习内容1 落实必备知识 一、电场力做功的特点 1.公式：W=_____，适用于匀强电场。 2.特点：在匀强电场中移动试探电荷时，电场力做功与____无关，与电荷的电荷量以及________有关。这个结论对于__________都适用。 qEd 路径 始末位置 任意静电场 二、电势能 1.概念：电荷在电场中具有的_____，叫作静电势能，简称电势能，用符号____表示。 2.电势能是放入电场中的电荷与电场组成的系统共有的。 3.电势能是___量，没有方向。 4.单位：在国际单位制中，单位是_____，符号为J。 势能 Ep 标 焦耳 三、电场力做功与电势能变化的关系 1.关系式：WAB=________。 EpA-EpB 减小 增大 2.电势能的相对性 (1)电荷在静电场中的电势能与零势能位置的选择有关。 (2)电荷在电场中某点的电势能大小等于将电荷从该点移到_________位置电场力所做的功。 (3)通常取无穷远处或_____为零电势能的位置。 零电势能 大地 1.两辆完全相同的小汽车从山脚下的同一地点，沿不同的路径到山顶，重力做功一样吗?重力做功与静电力做功特点一样吗? 提示：重力做功一样多，重力做功与静电力做功特点是一样的，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2.如图所示，电荷从电场中的A点顺着电场线移到B点的过程中，试对以下结论作出判断： (1)电荷在A点具有的电势能大。( ) (2)电荷在B点具有的电势能大。( ) (3)正电荷在A点具有的电势能大。( ) (4)将电荷由A点移到B点的过程中，电势能的变化量与电荷本身有关。( ) × × √ √ [四层]学习内容2 强化关键能力 新知学习(一) 电场力做功的特点与计算 (1)若正电荷沿直线AB运动，电场力做了多少功?是正功还是负功? (2)若正电荷沿折线ACB运动，电场力做了多少功?是正功还是负功? 提示：qEa。正功。 任务驱动 提示：qEa。正功。 (3)由以上两种情况可以总结出电场力做功有何特点?试猜想若正电荷沿曲线ADB运动，电场力做了多少功?是正功还是负功? 提示：电场力做功与路径无关，只与始末位置有关。若正电荷沿曲线ADB运动，电场力做的功W3=qEa。正功。 1.电场力做功的特点 在电场中移动电荷时，电场力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。 2.电场力做功的正负判断 (1)根据电场力和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力做负功；电场力和位移方向垂直时，不做功。此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断。 重点释解 (2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断：夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时，不做功。此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。 (3)根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则电场力做负功；若电势能减小，则电场力做正功。 (4)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断：若物体的动能增加，则电场力做正功；若物体的动能减少，则电场力做负功。 3.应用W=qEd计算电场力做功时满足的条件 (1)电荷处在匀强电场中。 (2)d是沿电场线方向上的两点间的距离。 1.关于电场力做功，下列说法正确的是 (　 ) A.电荷沿不同路径从电场中A点运动到B点，电场力做功可能不同 B.电荷从电场中A点出发，最后又回到A点，电场力做功为零 C.电荷在电场中沿着电场线运动，所受电场力对电荷一定做正功 D.电荷在电场中运动，所受电场力对电荷做功，能量守恒定律不再成立 针对训练 √ 解析：电场力做的功与电荷的运动路径无关，所以A错误；电场力做的功只与电荷的初、末位置有关，所以电荷从A点出发又回到A点，电场力做的功为零，B正确；负电荷沿着电场线的方向运动，电场力对负电荷做负功，C错误；电荷在电场中运动，虽然有电场力做功，但是电荷的电势能和其他形式的能之间的转化满足能量守恒定律，D错误。 2.如图所示，电场中a、b、c三点，ab=bc，则把点电荷+q从a点经b点移到c点的过程中，电场力做功的大小关系有 (　 ) A.Wab>Wbc　　　　　　　 B.Wab=Wbc C.Wab<Wbc D.无法比较 √ 解析：由电场线的疏密可以判断电场强度的大小关系，a点的电场强度最小，c点的电场强度最大。位移相同时，点电荷在bc段受到的平均电场力较大，所以Wab<Wbc，选项C正确。 3.如图所示，在电场强度为E的水平匀强电场中，一根长为l的绝缘杆，两端分别固定着带有电荷量+q和-q的小球(大小不计)。现让绝缘杆绕中点O逆时针转动α角，则转动过程中两个带电小球克服电场力做功为多少。 答案：qEl(1-cos α) 解析：电场力对带正电小球做功为W1=-qE·(1-cos α)；电场力对带负电小球做功为W2=-qE·(1-cos α)。转动过程中电场力对两小球做的总功为W=W1+W2=-qEl(1-cos α)，即两个带电小球克服电场力做功为qEl(1-cos α)。 新知学习(二)　对电势能的理解 1.电势能的性质 重点释解 标矢性 电势能是标量，有正负，但没有方向。电势能的正、负值仅表示大小，正值表示电势能大于参考点处的电势能，负值表示电势能小于参考点处的电势能 相对性 电势能的相对性，其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能首先应当确定参考点，也就是零势能点的位置 系统性 电势能的系统性，电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电场和电荷系统所共有的，我们常习惯说成电场中的电荷所具有的电势能 2.判断电势能大小的方法 做功判 定法 无论是哪种电荷，只要是电场力做了正功，电荷的电势能一定是减少的；只要是电场力做了负功(克服电场力做功)，电势能一定是增加的 电场 线法 正电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定减少，逆着电场线的方向移动，电势能一定增加；负电荷顺着电场线的方向移动，电势能一定增加，逆着电场线的方向移动，电势能一定减少 电性判 定法 同种电荷相距越近，电势能越大，相距越远，电势能越小；异种电荷相距越近，电势能越小，相距越远，电势能越大 3.电势能与重力势能的对比 两种势能 电势能 重力势能 定义 电场中的电荷具有的势能——电势能 重力场中的物体具有的势能——重力势能 系统性 电荷和电场 物体和地球 大小的 相对性 电荷在某点的电势能等于把电荷从该点移到零势能点位置时电场力做的功 物体在某点的重力势能等于把物体从该点移到零势能点位置时重力做的功 续表 变化大小 的量度 电场力做的功是电势能变化大小的量度，电场力做的功等于电势能的减小量 重力做的功是重力势能变化大小的量度，重力做的功等于重力势能的减小量 对应力 做功特点 做功多少只与始末位置有关，与经过的路径无关，且功等于势能的减小量 典例体验 [典例]　如图所示，在E=5×105 V/m的匀强电场中，有A、B两点，它们间的距离为2 cm，两点的连线与场强方向成60°角。将一个电荷量为-2×10-5 C的电荷由A移到B。则在此过程中，静电力对该电荷做了_______J的功；电荷的电势能变化了　　　J。  [答案]　-0.1　0.1 　　[解析]　电荷由A移动到B的过程中，静电力对该电荷做的功W=qELcos 60°=-0.1 J。 由W=-ΔEp得ΔEp=0.1 J，即电势能增大了0.1 J。 [拓展]　在[典例]中，将+2×10-5 C的电荷由B移到A，静电力做功为多少?电势能怎样变化? 提示：电荷的符号和在电场中移动的方向都发生了变化。静电力做功仍为-0.1 J，电荷的电势能仍然是增大了0.1 J。 1.(2024·黑吉辽高考)在水平方向的匀强电场中，一带电小球仅在重力和电场力作用下于竖直面(纸面)内运动。如图，若小球的初速度方向沿虚线，则其运动轨迹为直线；若小球的初速度方向垂直于虚线，则其从O点出发运动到与O点等高处的过程中 (　 ) A.动能减小，电势能增大 B.动能增大，电势能增大 C.动能减小，电势能减小 D.动能增大，电势能减小 针对训练 √ 解析：根据题意可知，小球所受合力方向沿虚线向下，则其所受电场力方向水平向右，小球从O点运动到与O点等高处的过程做类平抛运动，小球的速度增大，动能增大，由于小球所受电场力与小球速度的夹角一直为锐角，则电场力做正功，小球的电势能减小，A、B、C错误，D正确。 2.(多选)一电子飞经电场中A、B两点，电子在A点的电势能为4.8×10-17 J，动能为3.2×10-17 J，由A点到B点静电力做功为1.6×10-17 J，如果电子只受静电力作用，则 (　 ) A.电子在B点的动能为4.8×10-17 J B.电子在B点的动能为1.6×10-17 J C.电子在B点的电势能为3.2×10-17 J D.电子在B点的电势能为6.4×10-17 J √ √ 解析：电子由A点到B点静电力做功为1.6×10-17 J，即电子从A点到B点电势能减少1.6×10-17 J，则在B点的电势能为3.2×10-17 J，电子只受静电力，则电子的电势能和动能之和不变，在A点有E=Ek+Ep=3.2×10-17 J+4.8×10-17 J=8×10-17 J，在B点的动能Ek'=E-Ep'=8×10-17 J-3.2×10-17 J=4.8×10-17 J，故A、C正确，B、D错误。 [四层]学习内容3 · 4 浸润学科素养和核心价值 1.(选自粤教版教材“讨论与交流”)如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，电量为+q的试探电荷沿三种不同路径从点A移动到点B。试讨论： (1)沿s1(AB)路径的电场力做功是多少? ◉物理观念——电场力做功的特点 一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养 提示：(1)电场力做功W1=qEd(正功)。 (2)沿s2(ACB)路径的电场力做功是多少? 提示：(2)沿斜线电场力做功W2=qELcos θ=qEd，沿竖直向上的路径不做功，故电场力做功为W2=qEd(正功)。 (3)沿s3(ACB)路径的电场力做功是多少? 这三种情况下电场力做功相同吗? 提示：(3)沿三段水平线，电场力做功W3=qEd1+qEd2+qEd3=qEd，沿竖直向下和竖直向上的路径不做功，故电场力做功为W3=qEd(正功)。 可见，这三种情况下电场力做功相同，电场力做功与路径无关。 2.(选自人教版教材课后练习)如图所示，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。 ◉科学思维——电势能变化分析 提示：将电荷量为q的负电荷从A移到B，静电力做负功，再从B移动到C，静电力还是做负功。故在此过程中该电荷的电势能一直增大。 1.(2025·福建高考)某种静电分析器简化图如图所示，在两条半圆形圆弧板组成的管道中加上径向电场。现将一电子a自A点垂直电场射出，恰好做圆周运动，运动轨迹为ABC，半径为r。另一电子b自A点垂直电场射出，轨迹为弧APQ，其中PBO共线，已知BP电势差为U，|CQ|=2|BP|，a电子入射动能为Ek，电子电荷量为e，则 (　 ) A.B点的电场强度E= B.P点电场强度大于C点电场强度 C.b电子在P点动能小于Q点动能 D.b电子全程克服电场力做功小于2eU 二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值 √ 解析：a电子入射动能为Ek，根据动能定理有Ek=m，电子恰好做圆周运动，则eE=，联立解得E=，故A错误；由题图可知，P点电场线较C点稀疏，则P点场强小于C点场强，故B错误；已知|CQ|=2|BP|，因为B、C在同一等势线上，且沿电场线方向电势降低，则Q点电势小于P点电势，电子在电势低处电势能大，则b电子在Q点电势能大，根据能量守恒定律可知，b电子在Q点动能较小，故C错误；由电场线分布情况可知，沿径向向外电场强度减小，则B、P之间平均电场强度大小大于C、Q之间的平均电场强度大小，根据U=d，则UCQ<2UBP，则b电子全程克服电场力做功W=eUCQ<2eUBP=2eU，故D正确。 2.(选自鲁科版教材课后练习)(多选)如图所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带负电，被喷工件带正电，微粒在静电力作用下向工件运动，最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程中，假设只受静电力作用，那么 (　 ) A.动能越来越小 B.动能越来越大 C.克服静电力做功 D.电势能逐渐减小 √ √ 解析：涂料微粒带负电，微粒向工件靠近的过程中，静电力做正功，微粒动能越来越大，电势能越来越小，故B、D正确，A、C错误。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1.如图所示，在电场强度为E的匀强电场中，将电荷量为+q的点电荷从电场中A点经B点移动到C点，其中AB⊥BC，AB=4d，BC=3d，则此过程中静电力所做的功为 (　 ) A.3qEd B.4qEd C.5qEd D.7qEd √ 12 13 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 解析：静电力做功与路径无关，只和初、末位置有关，从B点到C点静电力不做功，故全程静电力做功为W=qE×4d=4qEd，选项B正确。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 2.下列说法正确的是 (　 ) A.静电力做功与重力做功相似，均与路径无关 B.正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大 C.静电力做功为零，电荷的电势能也为零 D.电场力对正电荷做正功，电势能减少；电场力对负电荷做正功，电势能增加 √ 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：静电力做功只与初末位置有关，与路径无关，故A正确；正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小，故B错误；静电力做功为零，电荷的电势能变化量为零，但电势能不一定为零，故C错误；由电场力做功与电势能变化量的关系知，无论正、负电荷，只要电场力做正功，电势能就减少，电场力做负功，电势能就增加，故D错误。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 3.(多选)一带电小球从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功为3 J，静电力做功为1 J，克服空气阻力做功为0.5 J，则下列判断正确的是 (　 ) A.a点动能比b点小3.5 J B.a点重力势能比b点大3 J C.a点电势能比b点小0.5 J D.a点机械能比b点小0.5 J √ 12 13 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据动能定理，动能的增加量等于合力的功，重力、静电力和空气阻力一共做功3.5 J，则动能增加3.5 J，a点动能比b点小3.5 J，A正确；重力势能的减少量等于重力的功，重力做功3 J，则重力势能减少3 J，a点重力势能比b点大3 J，B正确；静电力做功为1 J，则电势能减少1 J，a点电势能比b点大1 J，C错误；静电力做功为1 J，克服空气阻力做功为0.5 J，静电力和空气阻力共做功0.5 J，则机械能增加0.5 J，a点机械能比b点小0.5 J，D正确。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 4.(2025·云南高考)某介电电泳实验使用非匀强电场，该电场的等势线分布如图所示。a、b、c、d四点分别位于电势为-2 V、-1 V、1 V、2 V的等势线上，则 (　 ) A.a、b、c、d中a点电场强度最小 B.a、b、c、d中d点电场强度最大 C.一个电子从b点移动到c点电场力做功为2 eV D.一个电子从a点移动到d点电势能增加了4 eV √ 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据等势面越密集电场强度越大，可知a、b、c、d中a点电场强度最大，故A、B错误；一个电子从b点移动到c点电场力做功为Wbc=-eUbc=2 eV，故C正确；一个电子从a点移动到d点电场力做功为Wad=-eUbc=4 eV，电场力做正功则电势能减小，可知一个电子从a点移动到d点电势能减小了4 eV，故D错误。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5.如图所示，一电子沿等量同种点电荷之间的中垂线由A点运动到B点，在此过程中，下列说法正确的是 (　 ) A.电子的电势能增大 B.电子的电势能减小 C.电子的电势能先增大后减小 D.电子的电势能先减小后增大 √ 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据等量同种点电荷周围的电场线分布知，由A→O→B的运动过程中电场强度方向先竖直向下，过O点后，再竖直向上，电子所受电场力先竖直向上，再竖直向下，可知电场力先做正功后做负功，则电子电势能先减小后增大。故选D。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 6.(多选)如图所示，点电荷固定于Q点，一带电粒子在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动。M、N为椭圆长轴端点上的两点，下列说法正确的是 (　 ) A.带电粒子与点电荷的电性相同 B.带电粒子与点电荷的电性相反 C.带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能 D.带电粒子在M点的电势能小于在N点的电势能 √ 12 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：带电粒子绕点电荷做椭圆运动，受到的库仑力时刻指向点电荷，故带电粒子与点电荷的电性相反，A错误，B正确；带电粒子由M点向N点运动时，电场力做负功，电势能增加，C错误，D正确。 12 13 7.如图所示，在y轴上关于O点对称的A、B两点分别有等量同种电荷+Q，在x轴上有一C点，且CO=OD，∠ADO=60°。下列判断正确的是 (　 ) A.O点的电场强度为零 B.D点的电场强度为零 C.若将点电荷+q从O点移向C点，电势能增加 D.若将点电荷-q从O点移向C点，电势能减少 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：AB两点分别有带等量同种电荷，O是AB的中点，两等量同种电荷+Q分别在O点产生的场强大小相等，方向相反，因此在O点处场强为零，A正确；O是AB的中点，CD所在直线为AB的中垂线。根据等量同种电荷的中垂线的电场线特点可知D点场强不为零，B错误；若将点电荷+q从O点移向C点，正电荷沿着电场线方向运动，电场力做正功，电势能减小，C错误；若将点电荷-q从O点移向C点，负电荷沿着电场线方向运动，电场力做负功，电势能增加，D错误。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 8.如图，带电金属小球A套在倾角α=30°的光滑绝缘杆上，与O点等高的位置固定另一带电小球B。A处于静止状态时，A、B连线与杆的夹角β=30°。A受杆的弹力大小为FN，A、B间的库仑力大小为F库，则 (　 ) A.FN与F库相等 B.A、B两球可能带异种电荷 C.将A球移至O点，A球仍能保持静止状态 D.将A球移至O点的过程中，A、B间的电势能减小 √ 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：由题意，对小球A受力分析如图。可见，想让A球处于平衡状态，A、B两球只能是同种电荷。对A球建立直角坐标系如图，由几何关系知∠1=∠2=60°，所以FNcos 60°=F库cos 60°，解得FN=F库，故A正确，B错误；将A球移至O点时，同理对小球A受力分析可知，此时B球对A球的库仑力水平向左，又因为重力竖直向下，支持力垂直于杆，则由三力平衡条件可知，此时小球A不能 受力平衡，故C错误；由题可知，B球对A球的库仑 力先做负功再做正功，故A、B间的电势能先增大 后减小，故D错误。 12 13 9.(多选)如图所示，水平向右的匀强电场中，一带电粒子从A点以竖直向上的初速度开始运动，经过最高点B后回到与A点在同一水平线上的C点，粒子从A点到B点过程中克服重力做的功为5 J，电场力做的功为12 J，则下列说法正确的是 (　 ) A.粒子在B点的动能比在A点的动能多7 J B.粒子在C点的动能为48 J C.粒子在C点的电势能比在B点的电势能多36 J D.粒子在C点的机械能比在A点的机械能多48 J 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 √ 12 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：粒子从A点运动到B点过程由动能定理得W1+WG=EkB-EkA，解得EkB-EkA=7 J，故A正确；粒子在竖直方向上做竖直上抛运动，则粒子由A点到B点和由B点到C点所用时间相等，粒子水平方向上做初速度为零的匀加速直线运动，则粒子由A点到B点和由B点到C点水平方向的位移之比为=，粒子由A点到B点和由B点到C点过程中电场力做功之比为==，粒子由A点运动到C点的过程由动能定理得W1+W2=EkC-EkA，解得EkC=EkA+48 J>48 J，故B错误； 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 粒子由B点到C点过程中，电场力做功为W2=3W1=36 J，即电势能减少36 J，则粒子在C点的电势能比在B点的电势能少36 J，故C错误；粒子由A点运动到C点的过程机械能的变化量等于电场力做的功，即ΔE=W1+W2=48 J，则粒子在C点的机械能比在A点的机械能多48 J，故D正确。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 10.(多选)A、B是某电场中一条电场线上的两点，一正电荷仅在电场力作用下，沿电场线从A点运动到B点的v ⁃t图像如图所示，下列关于A、B两点的电场强度E的大小和电势能Ep的判断正确的是 (　 ) A.EA>EB B.EA<EB C.EpA<EpB D.EpA>EpB √ 12 13 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：正电荷仅在电场力作用下沿电场线运动，可见这条电场线一定为直线。从图上可以看出从A点到B点，v ⁃t图线的斜率的绝对值越来越小，则正电荷的加速度越来越小，所以正电荷受到的电场力越来越小，由此可以判断电场强度越来越小，A正确；正电荷速度变小，可知正电荷做减速运动，电场力做负功，电势能增大，C正确。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 11.如图所示，两个带等量正电的点电荷位于M、N两点上，E、F是MN连线中垂线上的两点，O为EF、MN的交点，EO=OF。一带负电的点电荷在E点由静止释放后 (　 ) A.做匀加速直线运动 B.在O点所受静电力最大 C.由E到O的时间等于由O到F的时间 D.由E到F的过程中电势能先增大后减小 √ 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据等量正点电荷的电场特点可知，由E点到O点为非匀强电场，带负电的点电荷由E点向O点做非匀加速直线运动，在O点所受电场力为零，故A、B错误；根据OE段和OF段电场的对称性可知，点电荷由E到O的时间等于由O到F的时间，故C正确；点电荷由E到F的过程中电场力先做正功后做负功，则电势能先减小后增大，故D错误。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 12.(8分)将带电荷量q1=+1.0×10-8 C的点电荷，从无限远处移到匀强电场中的P点，需克服电场力做功2.0×10-6 J，q1在P点受到的电场力是2.0×10-5 N，方向向右。试求： (1)P点场强的大小和方向；(4分) 答案：(1)2 000 N/C　向右 12 13 解析：(1)E== N/C=2 000 N/C，方向与正电荷所受电场力的方向相同，即向右。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)电荷的电势能在移动过程中如何变化?电荷在P点的电势能是多少?(4分) 答案：(2)增大　2.0×10-6 J 12 13 解析：(2)无穷远处电势能为零，电荷在由无穷远处移到P点过程中电场力做负功，电势能增大，在P点的电势能等于该过程中克服电场力做的功Ep=WP∞=2.0×10-6 J。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 13.(12分)如图所示，不带电的物体A与带电体B叠放在一起静止在空中，带电体C固定在绝缘地面上不动。现将物体A移走，物体B从静止经过时间t达到最大速度vm=2 m/s。已知三个物体均可以看作质点，A与B的质量分别为0.35 kg、0.28 kg，B、C的电量分别为qB=+4×10-5C，qC=+7×10-5 C且保持不变，静电力常量 k=9.0×109 N·m2/C2，g取10 m/s2，不计空气 阻力。求： (1)开始时BC间的距离L。(4分) 答案： (1)2 m 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：(1)开始时AB均处于静止状态，以AB整体为研究对象，根据共点力平衡条件可得： mBg+mAg=k 代入数据可得L=2 m。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)当物体B达到最大速度时距带电体C的距离。(4分) 答案：(2)3 m 解析：(2)当撤去A后，B在库仑力和重力的作用下向上做加速运动，当库仑力和重力相等时，速度最大，此时有k=mBg 解得此时BC间的距离L'=3 m。 12 13 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (3)在时间t内系统电势能的变化量ΔEp。(4分) 答案：(3)3.36 J 解析：(3)从B开始运动到速度最大的过程中，对B运用动能定理可得：W库-mBG(L'-L)=mB 联立代入数据可得库仑力做功W库=3.36 J，电场力做正功，电势能减小，故系统电势能的变化量 ΔEp=-W库=-3.36 J，即减小了3.36 J。 12 13 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $