人教版必修第三册第十章1电势能和电势学案.docx

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1、1电势能和电势定位学习目标.通过计算在匀强电场中移动电荷时静电力所做的功,认识静电力做 功跟路径无关的特点。1 .通过类比重力势能引入电势能,体会能量观点是分析物理问题的重 要方法,并进一步认识到物理学的和谐统一性。2 .理解电势能的变化与静电力做功的关系。知道常见的零势能位置的 规定方法。3 .通过建立电势概念的过程,理解电势是从能的角度描述电场的物理 量。会判断电场中两点电势的高低。知识点一静电力做功的特点1 .静电力做功在匀强电场中，静电力做的功W=qElcos 其中1为电荷的位移，0 为静电力与位移之间的夹角。2 ,静电力做功的特点在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置

2、和终止 位置有关，与电荷经过的路径无关。知识点二电势能1 .概念电荷在电场中具有的势能,称为电势能,用民表示。2 .静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量,即Wab=Epa-Epbo判断 法例3将电荷量为6义ICT6 C的负电荷从电场中A点移到B点，该电 荷克服静电力做了 3X10 5 J的功，再从B点移到C点，静电力做了 L2X10 5 j的功，则：如果规定A点的电势为零,则C点的电势是多少？如果规定B点的电势为零,则C点的电势是多少？解析：负电荷从A点移到C点,静电力做的功Wac=WAb+Wbc=-3X10-5 j+1 2X10-5 J二7 8X10-5 J静电力做1.

3、8X10甘j的负功表示电势能增加了 1.8X10 5 Jo如果规定A点电势为零,则电荷在C点的电势能为Epc=1.8X10-5 J,C点电势黑：V3 Vo q -6X10 6(2)如果规定B点电势为零,则电荷在B点电势能为零，由题意知，负电 荷由B点移到C点,静电力做功“=EpB，-E1=1.2X10 j得 E/ =-1.2X10 5 J则C点的电势力二旭一二Vo q -6x10 6答案：(1)-3 V (2)2 V电势与电势能分析判断的三点注意(1)计算电势和电势能时，一般要注意“ +的代入。电势和电场强度由电场本身决定,与试探电荷q无关,两者大小没 有任何联系。而电势能由电势和电荷q共同决

4、定,满足EpF。的关系。 沿电场线方向电势一定降低，而电势能不一定减少，若为正电荷， 沿电场线方向移动时电势能减少；若为负电荷，沿电场线方向移动时 电势能则增加。即时训练3 （2020 山东卷，10）（多选）真空中有两个固定的带正电 的点电荷，电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的 0点时,仅在电场力的作用下恰好保持静止状态。过0点作两正电荷 连线的垂线，以0点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d, 如图所示。以下说法正确的是（BD ）a点电势低于0点A. b点电势低于c点C.该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能D.该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能解析：由题

5、意可知0点电场强度为零,所以a、0两点间电场强度方向 是由a指向0的,所以外00, A项错误，同理，9ceo, 0点与b点间的电 场强度有竖直向上的分量，所以夕。”,则外”,B项正确；同理，外外, 外外,又带负电的试探电荷在电势高处电势能较小,C项错误,D项正 确。1 . （2021 安徽合肥期中）关于电势和电势能，下列说法正确的是 （D ）A.在电场中电势高的地方电荷具有的电势能大B.在电场中放在某点的电荷的电荷量越大,它所具有的电势能也越大 C.在电场中的任意一点，正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的 电势能D.取无穷远处电势为零,在负点电荷所产生的电场中的任意一点，正 电荷具有的电势能

6、一定小于负电荷具有的电势能解析:根据公式Ep=q可知,正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷 在电势高的地方电势能小，由于不知电荷的电性，因此无法判断它在 电势高的地方电势能的大小，故A错误;若放在电场中某点的电荷为 正电荷，当该点电势小于零时，电荷量越大，电荷具有的电势能越小, 故B错误；电势能EOq,正电荷在电势小于零处的电势能为负值，小 于负电荷在该处的电势能，故C错误;取无穷远处电势为零，顺着电场 线方向电势降低，可知在负点电荷所产生的电场中的任意一点电势为 负，正电荷在任意一点具有的电势能为负值，而负电荷在任意一点具 有的电势能为正值,正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势 能，故

7、D正确。2 .(教材第30页第7题改编)等量的异种点电荷的连线和其中垂线如 图所示，现有一个带负电的试探电荷先从图中a点沿直线移到b点, 再从b点沿直线移到c点,则试探电荷在此过程中，以下说法错误的是 (C )A.所受的静电力方向不变B.所受的静电力大小一直在变大C.电势能一直减少D.其电势能先不变后减少解析：根据等量异种点电荷电场线分布情况可知,从a点到b点电场强 度方向不变,从b点到c点，电场强度方向也不变,则试探电荷所受静 电力的方向始终不变，故A正确;根据等量异种电荷的电场线分布可 知,a、b、c三点的电场强度大小关系是EaVEWEc,电荷从a点到b点, 再到c点,静电力一直增大,故B

8、正确；电荷从a点到b点,静电力不做 功,则其电势能不变，因c点的电势比a、b点的电势高,试探电荷带负 电,则从b点到c点,其电势能减少，即在全过程中，电荷的电势能先不 变后减少，故C错误,D正确。3 .将一个电荷量q=-3X108 C的点电荷,从电场中S点移到M点要克 服静电力做功6义IO上（1）点电荷的电势能怎样变化？若取S点为零电势点,则点电荷在M点的电势能与M点的电势分别 是多少?解析：（1）点电荷从S点移到M点要克服静电力做功6Xl（y8 J,所以点电荷的电势能增加了 6X10-8 j。取S点为零电势点，则点电荷在M点的电势能为E/6X10-8 J,所以M点的电势为EpM=_6xlO

9、v_2 Vo+ q -3x10-8答案：（1）电势能增加6X10-8 j (2)6X10-8 J -2 V 静电力做正功，电势能减少;静电力做负功，电势能增加。3 .电势能的确定(1)电势能的大小：电荷在某点的电势能,等于把它从这点移动到委势 能位置时静电力所做的功。(2)零势能位置的选取：通常把电荷在离场源电荷无限远处或电荷在 大地表面的电势能规定为Oo电势能与重力势能类似,也有正负，其正负有何意义？提示：电势能为正值时，表明电荷在该处电势能大于零势能位置的电 势能，当电势能为负值时，表明电荷在该处电势能比零势能位置的电 势能小。在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时.，静电

10、力做功与电势能变化有何差异？提示:在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时， 静电力做的功绝对值相等，正、负不同，电势能的变化量绝对值相等， 增减情况相反。知识点三电势L定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电有量之比。4 .定义式:(p-oq5 .单位:在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是y,i y=i j/Co.特点相对性:应该先规定电场中某处的电势为。，然后才能确定电场中其他各点的电势。标矢性：电势是标量，只有大小,没有方向,但有正负。5,与电场线的关系:沿着电场线方向电势逐渐降低。根据。二年电势能等于零的位置，电势一定为零,该处电场强度一定是 q零吗？提示：电势能为零的

11、点是人为规定的,此处的电场强度不一定为零。要点一静电力做功的特点1,匀强电场中静电力做功的计算W=qElcos 0,其中。为静电力与位移的夹角。2.静电力做功的正负判断根据静电力和位移方向的夹角判断：夹角为锐角，静电力做正功; 夹角为钝角，静电力做负功;静电力和位移方向垂直时不做功。此法常 用于匀强电场中恒定的静电力做功情况的判断。根据静电力和瞬时速度方向的夹角判断:夹角为锐角时，静电力做 正功;夹角为钝角时，静电力做负功;静电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的静电力做功情况。根据电势能的变化情况判断：若电势能增加，则静电力做负功；若 电势能减少，则静电力做正功。若

12、物体只受静电力作用，可根据动能的变化情况判断:若物体的动 能增加,则静电力做正功;若物体的动能减少,则静电力做负功。例1如图所示的匀强电场中，有a、b、c三点，1汕二5 cm, lbc=12 cm,其中ab平行于电场线,be和电场线成60角，一个电荷量为q=4 X 10 8C的正电荷从a移到b静电力做功为W.=2.0X10 7 J,求:(1)匀强电场的电场强度E的大小和方向；电荷从a移至c,静电力做的功W2O 解析：(1)由题意,W产qELb得E二子二J ：?/ v/m=100 V/叫静电力做正功,则电场强度方向水 qlab 4x10 8x0. 05平向右。电荷从a移到c静电力做功为WqEda

13、b+kcos60 )=4X10-8X 100 X (0. 05+0. 12X0. 5)J=4.4X10-7 Jo答案：(1)100 v/m,方向水平向右(2)4.4Xl(f J即时训练1如图所示,在竖直向下，电场强度为E的匀强电场中,长 为1的绝缘轻杆可绕固定轴。在竖直平面内无摩擦转动，两个小球A、 B固定于杆的两端,A、B的质量分别为Hh和mKmKm?), A带负电，电荷 量为,B带正电，电荷量为q“杆从静止开始由水平位置转到竖直位 置,在此过程中静电力对两个小球做功之和为多少？解析：由题意可知,m110.5 j的功，再从B点移到C点，静电力做了 1.2X105 j 的功，求：(1)电荷从A

14、点移到B点,再从B点移到C点的过程中电势能共改变了 多少？如果规定电荷在A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势 能分别为多少？解题素养解答本题时要掌握以下两点：电势能的改变量对应静电力做的功。电荷在某点具有的电势能与零势能位置的选取有关，同时注意电 势能的正负。解析：（1）由题意可知,Wab=-3X10-5 JWk=1.2X10 5 J所以电荷从A点到C点的全过程中静电力做功及=W.w+Wk=-1. 8 X 10.5 j 故此过程电荷的电势能增加了 1.8X10-5 Jo（2）由 Wab=E.Epb可得 Ep,f3X10 5 J由 Wac=EyEpc可得 E=1.8X10 5 Jo答案：

15、（1）增加了 1.8X10、j（2）3X10 5 J 1.8X10$ J有关电势能的三点提醒电势能的变化是通过静电力做功实现的，重力势能的变化是通过 重力做功实现的。在同一电场中，同样从A点到B点,移动正电荷与移动负电荷，电荷 的电势能的变化是相反的。静电力做功和重力做功尽管有很多相似特点，但因地球产生的重 力场只会对物体产生引力，而电场对其中的电荷既可产生引力，也可 产生斥力,所以计算静电力做的功时要注意电荷的电性、移动的方向、 电场强度的方向等。即时训练2（多选）如图所示，在正点电荷Q的电场中有M、N两点, 已知QMVQN。下列叙述正确的是（AD ）A.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点

16、,则静电力对该电荷做功, 电势能减少B.若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点,则该电荷克服静电力做 功，电势能增加C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功, 电势能减少D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点,再从N点沿不同路径移 回到M点，该电荷克服静电力做的功等于静电力时该电荷所做的功, 电势能不变解析：由于M点比N点距正点电荷Q近，当点电荷从M点移到N点的过 程中相当于远离Q,对正的点电荷静电力做正功，电势能减少,对负的 点电荷,克服静电力做功，电势能增加,选项A正确,B、C错误;负的点 电荷从M点出发到N点,又从不同路径返回到M点，整个过程始、末位 置为同一点，即

17、该电荷克服静电力做的功等于静电力对该电荷所做的 功，电势能不变，选项D正确。要点三电势的理解与高低的判断如图所示的匀强电场，电场强度为E,取0点为零势能位置,A点距0点 为1, A0连线与电场线的夹角为0。电荷量为q和2q的试探电荷在A 点的电势能分别为多少？电势能与电荷量的比值各是多少？答案：由EpA-EW.Eqlcos 9 ,可知电荷量为q和2q的试探电荷在A 点的电势能分别为Eqlcos 0 . 2Eqlcos电势能与电荷量的比值 相同，都为Elcos相1.电势的三个性质特占八、理解相对.性电势是相对的，电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处,或地球表面选为零电势点固有性电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关标 矢 性电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势点后，电 场中各点的电势可能是正值,也可能是负值。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。显然，电势的 正负只表示大小，不表示方向2.电势高低的判断方法电场线法沿电场线方向，电势越来越低场源 电荷 判断法离场源正电荷越近的点，电势越高；离场源负电荷越近的点，电势越低电势能对于正电荷，电势能越大,所在位置的电势越高;对于负电荷， 电势能越小,所在位置的电势越高