《高二物理人教選修3-1第一章第4節(jié)《電勢能和電勢》（新人教）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高二物理人教選修3-1第一章第4節(jié)《電勢能和電勢》（新人教）（45頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進入物理課堂 4電勢能和電勢 1 靜電力做功的特點 在電場中移動電荷時 靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置 與電荷經(jīng)過的路徑 有關 無關 2 靜電力做正功 電荷的電勢能 靜電力做負功 電荷的電勢能 減少 增加 3 電荷在某點的電勢能 等于靜電力把它從該點移動到 位置所做的功 零勢能 4 電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的 電場線方向電勢逐漸 比值 降低 5 雙選 關于等勢面 下列說法正確的是 CD A 電荷在等勢面上移動時不受電場力作用 所以不做功B 等勢面上各點的場強大小相等C 等勢面一定跟電場線垂直D 兩等勢面不能相交 叫做這一點的電勢 其公式為 沿著 知識點1電場力做功 如圖1 4 1所示 試探電荷q在電場強度為E的勻強電場中沿幾條不同路徑從A點移動到B點 求靜電力對電荷所做的功 圖1 4 1 1 q沿直線從A點移向B點 靜電力F 靜電力與位移的夾角始終為 如圖甲所示 靜電力對q所做的功W 2 q沿折線AMB從A點移向B點 在線段AM上靜電力做功W1 在線段MB上 W2 在整個移動過程中靜電力對q所做的功W W1 W2 3 q沿任意曲線ANB 從A點移動到B點 如圖乙所示 與靜電力平行的短折線的長度之和等于 AM W qE Fcos AB qE AM qE AM 0 qE AM qE AM 靜電力做功的特點 1 靜電力對電荷所做的功與電荷的起始位置和終止位置 有關 而與電荷經(jīng)過的路徑無關 2 正電荷順著電場線方向移動時電場力做正功 負電荷順 著電場線方向移動時電場力做負功 注意 前面是以勻強電場為例進行推導說明的 但這一結論不僅適用于勻強電場 而且適用于任何電場 只要初 末位置A B確定了 移動電荷q做的功WAB就是確定值 這一點與重力做功的情況很相似 例1 如圖1 4 2所示 在點電荷形成的電場中 將檢驗電荷從A點分別移動到以點電荷為中心的同一圓周上的B C D E各點 則靜電力做的功 A 從A到B做功最多B 從A到C做功最多C 從A到E做功最多D 做功一樣多圖1 4 2 解析 由于靜電力做功只與始末位置有關 與所經(jīng)的路徑無關 因此從A點到等勢面上各點靜電力所做的功一樣多 所以D正確 答案 D 觸類旁通 1 如圖1 4 3所示 在場強為E的勻強電場中有相距為L的A B兩點 連線AB與電場線的夾角為 將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點 若沿直線AB移動該電荷 電場力做的功W1 若沿路徑ACB移動該電荷 電場力做的功W2 若沿曲線ADB移動該電荷 電場力做功W3 由此可知電荷在電場中移動時 電場力做功的特點是 圖1 4 3 解析 路徑AB ACB 曲線ADB在電場線方向上的投影都是BC Lcos 因此沿這三條路徑電荷由A運動到B 電場力做的功都是qELcos 因此電場力做功的特點是 與路徑無關 只與始末位置有關 答案 qELcos qELcos qELcos 電場力做功的大小 與路徑無關 只與始末位置有關 知識點2電勢能1 電勢能物體在重力場中具有重力勢能 電荷在電場中也具有勢能 這種勢能叫做 用Ep表示 電勢能 2 零電勢能位置的規(guī)定 通常把電荷離場源電荷 的電勢能規(guī)定為零 或把電荷在 的電勢能規(guī)定為零 無限遠處 大地表面上 3 電場力做功與電勢能變化的關系 1 電場力對電荷做正功 電荷的電勢能 電場力對電荷做負功 電荷的電勢能 電場力做的功是電荷電勢能變化的量度 在圖1 4 4中 將電荷從A點移到B點 有WAB Ep 減少 增加 EpA EpB 圖1 4 4 2 在同一電場的相同兩點間移動正 負電荷時 電勢能的 增減是 的 相反 對電勢能及其變化的理解 1 WAB EpA EpB既適應于勻強電場 也適應于非勻強電 場 既適應于正電荷 也適應于負電荷 2 電荷在電場中某點的電勢能的大小與零電勢能點的選取有關 但電荷在某兩點之間的電勢能之差與零電勢能點的選取無關 3 靜電力做的功只能決定電勢能的變化量 而不能決定電 荷的電勢能數(shù)值 4 靜電力做正功 電荷的電勢能減少 靜電力做負功 電 荷的電勢能增加 例2 如圖1 4 5所示 A B C為電場中同一電場線上的三點 設電荷在電場中只受電場力作用 則下列說法中 正確的是 A 若在C點無初速度地釋放正電荷 則正電荷向B運動 電勢能減少B 若在C點無初速度地釋放正電 荷 則正電荷向A運動 電勢能增加 圖1 4 5 C 若在C點無初速度地釋放負電荷 則負電荷向A運動 電勢能增加D 若在C點無初速度地釋放負電荷 則負電荷向B運動 電勢能減少 解析 若在C點無初速度地釋放正電荷 正電荷所受電場力向右 則正電荷向B運動 電場力做正功 電勢能減少 若在C點無初速度地釋放負電荷 負電荷所受電場力向左 則負電荷向A運動 電場力做正功 電勢能減少 答案 A 題后反思 靜電力做功和重力做功盡管有很多相似特點 但因地球產(chǎn)生的重力場只會對物體產(chǎn)生引力 但電場對電場中的電荷既可產(chǎn)生引力 也可產(chǎn)生斥力 所以確定功的正負和電勢能的變化情況時要注意電荷的電性 移動的方向 場強的方向等 觸類旁通 2 下列說法正確的是 C A 在電場中順著電場線移動電荷 電場力做功 電荷電勢能減少B 在電場中逆著電場線移動電荷 電場力做功 電荷電勢能減少C 在電場中順著電場線移動正電荷 電場力做正功 電荷電勢能減少D 在電場中逆著電場線移動負電荷 電場力做負功 電荷電勢能增加 知識點3電勢1 定義 電荷在電場中某一點的電勢能Ep與它的電荷量q的 叫做這一點的電勢 如果用 表示電勢 則有 比值 2 單位 在國際單位制中 電勢的單位是 符號是 1V 1J C 伏特 V 3 矢標性 電勢是 只有 沒有 標量 大小 方向 4 零電勢位置的規(guī)定 在物理學理論研究中常取離場源電荷 的電勢為0 實際應用中常取 的電勢 為0 無限遠處 大地 5 電勢的高低與電場線的關系 沿著電場線方向電勢 逐漸降低 6 當規(guī)定了無限遠處為零電勢時 正電荷產(chǎn)生的電場中各點的電勢均為 且越靠近正電荷的地方電勢越 負電荷產(chǎn)生的電場中各點的電勢均為 且越靠近負電荷 的地方電勢越 正 高 負 低 對電勢的理解 1 電勢的相對性 電勢是相對的 只有先確定了某點的電勢為零以后 才能確定電場中其他點的電勢 電場中某點的電勢跟零電勢位置的選擇有關 對不是無限大的帶電體產(chǎn)生的電場 選擇無限遠處為零電勢 在實際處理問題中 又常取大地為零電勢 2 電勢的固有性 電勢 是表示電場能量性質的一個物理量 電場中某點處 的大小是由電場本身的條件決定的 與在該點處是否放著電荷 電荷的電性 電荷量均無關 這和許多用 3 電勢是標量 電勢是只有大小 沒有方向的物理量 在規(guī)定了零電勢后 電場中各點的電勢可以是正值 也可以是負值 正值表示該點電勢高于零電勢 負值表示該點電勢低于零電勢 例3 雙選 2010年廣東卷 如圖1 4 6是某一點電 荷的電場線分布圖 下列表述正確的是 圖1 4 6A a點的電勢高于b點的電勢B 該點電荷帶負電C a點和b點電場強度的方向相同D a點的電場強度大于b點的電場強度 解析 沿電場線方向電勢逐漸降低 因此A錯誤 由電場線的分布特點可知該點電荷帶負電 B正確 由于電場強度是矢量 可知a b點電場強度的方向不同 C錯誤 a處電場線比b處電場線要密 可知a點的電場強度大于b點的電場強度 D正確 答案 BD 觸類旁通 3 雙選 如圖1 4 7所示的電場中有A B兩點 下列 判斷正確的是 A 電勢 A B 場強EA EBB 電勢 A B 場強EA EBC 將電荷量為q的正電荷從A點移 圖1 4 7 到B點 靜電力做正功 電勢能減少D 將電荷量為q的負電荷分別放在A B兩點 電荷具有的電勢能EpA EpB 解析 從題圖可以看出 B處電場線較密 故場強EA B A錯 B對 正電荷受靜電力方向與電場線方向相同 從A向B移動時靜電力做正功 電勢能減少 負電荷受靜電力方向與電場線方向相反 從A移動到B時 靜電力做負功 電勢能增加 即EpA EpB C對 D錯 答案 BC 知識點4等勢面 相同 等勢面是虛擬的 是為描述電場的性質而假想的面 2 等勢面的特點 1 等勢面一定和電場線 垂直 2 等勢面上各點電勢相等 在等勢面上移動電荷電場力 填 做功 或 不做功 不做功 1 定義 電場中電勢 的各點構成的面叫做等勢面 3 電場線總是由電勢 的等勢面指向電勢 的 等勢面 高 低 4 等勢面可以是封閉的 也可以是不封閉的 5 任意兩個等勢面都 填 相交 或 不相 交 不相交 6 電場線越密的地方 等差等勢面越 密 1 常見電場的等勢面形狀 圖1 4 8 1 點電荷的電場 等勢面是以點電荷為球心的一簇同心球 面 如圖甲所示 2 等量異種點電荷的電場 等勢面如圖乙所示 兩點電荷 連線的中垂面為一個等勢面 3 等量同種電荷的電場 等勢面如圖丙所示 4 勻強電場 等勢面是垂直于電場線的一簇平面 2 等勢面的應用 1 由等勢面可知電場中電勢的高低 2 能求出在等勢面間移動電荷的過程中電場力所做的功 3 由等勢面可判斷場強的方向 等勢面一定處處與電場線 垂直 4 能判斷場強的大小 等差等勢面密的地方場強大 例4 在如圖1 4 9所示的正電荷產(chǎn)生的電場中 B D是圓周上的兩個點 A B C是同一條半徑上的三個點 下 列說法中 正確的是 A 同一正電荷分別在A B C三點時 它在A點的電勢能最大B 同一正電荷分別在A B C三 點時 它在C點的電勢能最大 圖1 4 9 C 同一負電荷沿圓弧從B移動到D 電勢能增加D 同一正電荷沿圓弧從B移動到D 電勢能增加 解析 場源電荷是正電荷 故C點電勢高于A點 正電荷在電勢高的地方電勢能大 故B正確 A錯誤 B D所在的圓為一等勢面 故在同一等勢面上移動電荷 電場力不做功 電勢能不變 C D均錯誤 答案 B 觸類旁通 4 雙選 如圖1 4 10所示 虛線同心圓是一簇某靜電場中的等勢面 其電勢分別是 a b和 c 一帶正電粒子射入 電場中 運動軌跡如圖中實線KLMN所示 由圖可知 A 粒子從K到L的過程中 靜電力做負功 電勢能增加B 粒子從L到M的過程中 靜電力做負功 電勢能增加C a b c D a b c 圖1 4 10 解析 由等勢面的分布規(guī)律可知 該電場為點電荷的電場 由運動軌跡可知 運動的正電荷跟場源電荷的相互作用規(guī)律是排斥 所以場源電荷是正電荷 根據(jù)電場線與等勢面垂直 電場的分布是發(fā)散狀輻射向外的 正電荷從K到L受靜電力的方向背離圓心 與移動方向相反 做負功 電荷的電勢能增加 選項A正確 從L到M 可看做從跟軌跡有交點的同一等勢面的另一個點到M 則受到的靜電力與移動方向相同 靜電力做正功 電荷的電勢能減少 選項B錯誤 根據(jù)電場線的方向是電勢降低的方向可知選項D正確 答案 AD 電勢的高低和電勢能大小 正負的判斷方法 例5 如圖1 4 11所示 帶箭頭的線段表示某一電場的電場線 在電場力的作用下一帶電粒子 不計重力 經(jīng)過A點飛向B點 軌跡如圖中虛線所示 試判斷 1 粒子帶 電 2 粒子在 點加速度較大 3 粒子在 點動能較大 4 粒子在 點電勢能較大 5 A B兩點相比較 點電勢較高 圖1 4 11 解析 粒子從A點運動到B點 結合曲線運動的的條件可知粒子受力方向與電場方向相反 速度方向與受力方向的夾角為鈍角 電場力做負功 動能減少 電勢能增加 同時 沿著電場線的方向電勢逐漸降低 故A點電勢較高 答案 1 負 2 B 3 A 4 B 5 A 觸類旁通 5 雙選 如圖1 4 12所示 某區(qū)域電場左右對稱分布 M N為對稱軸上的兩點 下列說法正確的是 圖1 4 12A M點電勢一定高于N點電勢B M點場強一定大于N點場強C 正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能D 將電子從M點移動到N點 靜電力做正功 解析 沿電場線方向電勢逐漸降低 M點電勢一定高于N點電勢 故選項A正確 因電場線越密的區(qū)域場強越大 由題圖可知N點場強大于M點場強 故選項B錯誤 由Ep q 可知 正電荷在M點的電勢能大于在N點的電勢能 故選項C正確 電子從M點移到N點的過程中 受到的靜電力與移動方向相反 靜電力做負功 故選項D錯誤 答案 AC 1 電勢與電場強度的區(qū)別和聯(lián)系 續(xù)表 2 電勢和電勢能的區(qū)別與聯(lián)系 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全