2017-2018學(xué)年高中物理第一章靜電場第5講電勢能和電勢學(xué)案新人教版選修3-1

1、電勢能和電勢目標(biāo)定位1.知道靜電力做功的特點，掌握靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系.2.理解電勢能、電勢的概念，知道參考點的選取原則3 知道什么是等勢面，并能理解等勢面的特點.一、靜電力做功、電勢能及其關(guān)系知識梳理-1靜電力做功的特點如圖 1 所示，在勻強電場中不論q經(jīng)由什么路徑從A點移動到B點，靜電力做的功都相等.說 明靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)(填“有關(guān)”或“無關(guān)”)可以證明，對于非勻強電場也是適用的.2.電勢能-圖 1(1)概念：電荷在電場中具有的勢能用EP表示.靜電力做功與電勢能變化的關(guān)系：靜電力做的功等于電勢能的減少量.表達式:EpB.WAB=EA靜

2、電力做正功，電勢能減少；靜電力做負功，電勢能增加 電勢能的大?。弘姾稍谀滁c的電勢能，等于把它從這點移動到零勢能位置時靜電力做的功.深度思考(1)在電場中確定的兩點移動等量的正、負電荷時，靜電力做功和電勢能的變化有何差異? 電勢能是標(biāo)量還是矢量？它有正負之分嗎？若有，其正負號表示什么？答案(1)靜電力做功的絕對值相等，正負不同，電勢能的變化量相等，增減情況相反.(2)電勢能是標(biāo)量，有正負、無方向電勢能為正值表示電勢能大于零勢能點的電勢能，電勢能為負值表示電勢能小于零勢能點的電勢能.典例精析-例 1 將帶電荷量為 6X106C 的負電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了 3X10 J 的功，再

3、從B移到C電場力做了 1.2x105J 的功，則：(1)電荷從A移到B,再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少?3選項 B 錯誤，選項 C 正確；由WAB=EPA EPB可知，當(dāng)選A點的電勢能為零時，EPB= WAB=qEl, 選項D 正確.答案 ACD如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少?如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少?5一 5解析VAC=VAB+W= ( 3x10一+ 1.2x10 jj可見電勢能增加了 1.8x105J.一 5=1.8x10 J.(2)如果規(guī)定A點的電勢能為零，由公式得該電荷在x105J.B點的電勢能為EpB=

4、 EaAWB=0WB=3同理，C點的電勢能為Epc=EpAWAC=0WAC=1.8x105J.如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點的電勢能為:&A= &B+WAB=0+WAB=3x105J.一 5C點的電勢能為EpJ= &B，w= 0 W= 1.2x10 J.答案見解析1 /1電勢能的系統(tǒng)性：電勢能由電場和電荷共同決定，但我們習(xí)慣說成電場中的電荷所具有的勢能.2電勢能的相對性：電勢能是一個相對量，其數(shù)值與零勢能點的選取有關(guān)例2在電場強度大小為E的勻強電場中，一質(zhì)量為m帶電荷量為+q的物體從A點開始以某一初速度沿電場反方向做勻減速直線運動，其加速度的大小為到B時速度變

5、為零下列說法正確的是()物體克服電場力做功qEl物體的電勢能減少了qEl物體的電勢能增加了qEl若選A點的電勢能為零，則物體在B點的電勢能為qElZ、)A.B.C.D.所以電場力做負功即克服電場力做功W qEl,解析 物體所受電場力方向與運動方向相反，選項 A 正確；由于電場力做功等于電勢能的減少量，電場力做負功，所以電勢能增加了qEl,4廠I總結(jié)提升I-1在勻強電場中，電場力做的功為W=qEd,其中d為沿電場線方向的位移.2功是能量轉(zhuǎn)化的量度，但要理解并區(qū)別電場力做功與電勢能變化的關(guān)系、合外力做功 與動能變化的關(guān)系動能定理，即搞清功與能的變化的對應(yīng)關(guān)系.、電勢知識梳理1 概念：電荷在電場中某

6、一點的電勢能與它的電荷量的比值.2.定義式和單位：0=旦，單位是伏特，符號是 V.q _3. 相對性：電勢也是相對的，常取離場源電荷無限遠處的電勢為零，或大地的電勢為零，電勢可以是正值，也可以是負值丄沒有方向，因此是標(biāo)量._4. 與電場線的關(guān)系：沿電場線的方向電勢降低._深度思考電荷在電勢越高的位置電勢能越大嗎？答案 不一定，正電荷在電勢越高處電勢能越大，負電荷在電勢越高處電勢能越小.典例精析-例 3 如果把q= 1.0 x8C 的電荷從無限遠移到電場中的A點，需要克服靜電力做功W41.2X10 J，那么：(1)q在A點的電勢能和A點的電勢各是什么？(2)q未移入電場前，A點的電勢是多少？解析

7、(1)靜電力做負功，電勢能增加，無限遠處的電勢為零，電荷在無限遠處的電勢能也為零，即 8= 0 ,&8= 0.由W8A=Ep一EPA得&A=Ep一W8A=0 一 ( 一 1.2x104J)=1.2x104J再由 A=得 A=1.2x10V(2)A點的電勢是由電場本身決定的，跟A點是否有電荷存在無關(guān)，所以q未移入電場前，A點的電勢仍為 1.2X104V.答案 (1)1.2X104J 1.2X104V (2)1.2X104V總結(jié)提升I-11電勢和電勢能具有相對性，與零勢面的選擇有關(guān)2=旦是電勢的定義式.電場中某點處 的大小是由電場本身決定的，與在該點處是q5否放入試探電荷、電荷的電

8、性、電荷量均無關(guān)：3由=旦求電勢時，可將各物理量的“ + ”、“一”直接代入計算，這樣更方便.q例 4 有一電場的電場線如圖 2 所示，電場中A、B兩點電場強度的大小和電勢分別用EA、EB和A、B表示，則()6fi圖 2A.EAEB,0A0BB.EAEB,0A0BC.EA0BD.EAEB,0A0B當(dāng)解析 由電場線的疏密可知EAEPB.$0 $P,E=E3C.負電荷在 P 點的電勢能大D. O P兩點所在直線為等勢面答案 AD解析 等量異種電荷的中垂線是一條等勢面，故$0= $P,負電荷在O P兩點電勢能相等，B C 錯，D 正確；由電場疊加可知從中點0到無窮遠，電場強度越來越小， 故EEP,A

9、 正確.7.（多選）如圖 4 甲所示的直線為某電場中的一條電場線，A、B是這條電場線上的兩點，若將一負電荷從A點自由釋放，負電荷沿電場線從A到B運動過程中的速度一時間圖象如圖乙 所示，比較A、B兩點電勢$的高低和場強E的大小可得（）A.$A $BB.$AV $BC.曰EDEA=EB答案 BC解析 負電荷的速度在增加，說明電場力方向由A指向B,場強方向由B指向A所以$B $A,B 對.又知加速度在減小，所以EAEB,C 對.& （多選）如圖 5 所示，實線是一個電場中的電場線，虛線是一個負的試探電荷在這個電場中僅在電場力作用下運動的軌跡.若電荷是從a處運動到b處，以下判斷正確的是（）91

10、5W86X10A.電荷從a到b加速度減小B.電荷從a到b動能減小C.電荷從a到b電勢能減小D.電荷從a到b電勢能增大答案 ABD解析由電場線的疏密程度可知，氓，再由a=m=罟知，A項正確；電場力的方向指向曲線的內(nèi)側(cè)，即沿電場線指向左，粒子從a運動到b處，電場力做負功，動能減小，電勢能增大，所以 B D 項正確，C 項錯誤.9.一個帶電粒子在勻強電場中運動的軌跡如圖6 中曲線AB所示，平行的虛線a、b、c、ditr表示該電場中的四個等勢面.不計粒子重力，下列說法中正確的是（）A 該粒子- -定帶正電B.四個等勢面中 a 等勢面的電勢一定最低C.該粒子由A到B過程中動能一定逐漸減小D.該粒子由A到

11、B過程中電勢能一定逐漸減小電場力，由于粒子帶電正負不確定，所以無法判斷電場線的方向，無法判斷電勢高低，A、B錯；由A到B的運動過程中，電場力做正功，所以粒子的動能增大，電勢能減小.C 錯，Di /S正確.題組三電勢能和電勢的計算/10.將一正電荷從無窮遠處移至電場中M點，電場力做功為6.0X10 J,若將一個等量的負*弋尢孑電荷從電場中N點移向無窮遠處，電場力做功為7.0X109J,貝U M N兩點的電勢$M$N有（）A. $M$NV0C$N$M $M 0D. $M $N 016對負電荷：WN=EN0 = qN,W7X109N=_ ；所以NVMV0，選項 C 正確.11.如圖 7 所示，把電荷

12、量為一 5X109C 的電荷，從電場中的A點移到B點，其電勢能如何變化？若A點的電勢A= 15V,B點的電勢B= 10V,則此過程中電場力做的功為多少？答案增大 一 2.5X10J解析 電荷由A點移到B點，電場力做負功，故電勢能增大.由電場力做功與電勢能變化的關(guān)系知，電場力做的功為WB=EPAEPB=qAqB=q( AB) = ( 5X109)X(15 10) J8=2.5X10 J.12.將一個電荷量為一 2X108C 的點電荷，從零電勢點S移到M點要克服靜電力做功 4X108J.(1)q在M點的電勢能和M點的電勢各是多少？(2)q移入電場前，M點的電勢是多少？(3) 若將該電荷從M點移至N點，靜電力做功 1.4X107J,貝 UN點的電勢能和電勢分別為多8一