人教版 (新课标)选修3选修3-1第一章 静电场4 电势能和电势导学案及答案

这是一份人教版 (新课标)选修3选修3-1第一章 静电场4 电势能和电势导学案及答案，共7页。学案主要包含了电场力做功的特点，电势能，电势，等势面等内容，欢迎下载使用。

在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的______位置和______位置有关，但与电荷经过的______无关．这个结论对非匀强电场______(填“同样成立”或“不成立”)．
二、电势能
1．电势能：电荷在______中具有的势能叫做电势能．
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______，用公式表示WAB＝________.电场力做正功，电势能________，电场力做负功，电势能______．
3．电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到______位置时所做的功．
三、电势
1．概念：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的__________．
2．公式和单位：电势的定义公式为__________，单位是__________，符号是V.
3．相对性：电势也是相对的，在应用中常取离场源电荷无限远处电势为零，或大地的电势为零．电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是__________．
4．与电场线关系：沿电场线的方向电势__________．
四、等势面
1．等势面：电场中______________相同的各点构成的面叫做等势面．在同一个等势面上移动电荷时静电力__________．
2．等势面的特点：电场线跟__________垂直，并且由电势高的等势面__________电势低的等势面．
3．等势面实例：孤立的点电荷电场的等势面是一簇以点电荷位置______________，
匀强电场的等势面是一族__________．
知识探究
要点一： 判断电势高低的方法
电场具有力的性质和能的性质，描述电场的物理量有电势、电势能、静电力、静电力做功等，为了更好地描述电场，还有电场线、等势面等概念，可以从多个角度判断电势高低．
1．在正电荷产生的电场中，离电荷越近电势越高，在负电荷产生的电场中，离电荷越近，电势越低．
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反思小结
2．电势的正负．若以无穷远处电势为零，则正点电荷周围各点电势为正，负点电荷周围各点电势为负．
3．利用电场线判断电势高低．沿电场线的方向电势越来越低．
4．根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断．只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移向电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点．但它们都是由电势能高的点移向电势能低的点．
要点二： 等势面的特点和应用
1．特点：(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功．
(2) 等势面是一系列的电势相等的点构成的面，可以是封闭的，也可以是不封闭的，在空间没有电荷的地方两等势面不相交．
(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．
(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集．在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏．
(5)等势面是虚拟的，为描述电场的性质而假想的面．
2．应用：(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别．
(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况．
(3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布．
(4)由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的大小.
要点三：重力做功和静电力做功的异同点如何？
要点四：画出以下常见电场中等势面和电场线
(1)点电荷电场
(2)等量异种点电荷的电场：
(3)等量同种点电荷的电场：
(4)匀强电场：
典例探究
题型一：电势能
【例1】 下列关于电荷的电势能的说法正确的是( )
A．电荷在电场强度大的地方，电势能一定大
B．电荷在电场强度为零的地方，电势能一定为零
C．只在静电力的作用下，电荷的电势能一定减少
D．只在静电力的作用下，电荷的电势能可能增加，也可能减少
题型二：判断电势的高低
【例2】 在静电场中，把一个电荷量为q＝2.0×10－5 C的负电荷由M点移到N点，静电力做功6.0×10－4 J，由N点移到P点，静电力做负功1.0×10－3 J，则M、N、P三点电势高低关系是________．
题型三:静电力做功和电势能变化之间的关系
【例3】如图1所示，把电荷量为－5×10－9 C的电荷，从电场中的A点移到B点，其电势能__________(选填“增加”、“减少”或“不变”)；若A点的电势UA＝15 V，B点的电势UB＝10 V，则此过程中静电力做的功为________ J.
拓展探究如果把该电荷从B点移动到A点，电势能怎么变化？静电力做功的数值是多少？如果是一个正电荷从B点移动到A点，正电荷的带电荷量是5×10－9 C，电势能怎么变化？静电力做功如何？
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题型四:电场中的功能关系
【例4】空间存在竖直向上的匀强电场，质量为m的带正电的微粒水平射入电场中，微粒的运动轨迹如图2所示，在相等的时间间隔内( )
A．重力做的功相等 B．静电力做的功大于重力做的功
C．静电力做的功相等 D．静电力做的功小于重力做的功
课堂练习
1.有一电场的电场线如图所示，电场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和φA、φB表示，则( )
A．EA>EB，φA>φB B．EA>EB，φA<φB
C．EAφB D．EA2．有关电场，下列说法正确的是( )
A．某点的电场强度大，该点的电势一定高
B．某点的电势高，检验电荷在该点的电势能一定大
C．某点的场强为零，检验电荷在该点的电势能一定为零
D．某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零
3．一点电荷仅受静电力作用，由A点无初速释放，先后经过电场中的B点和C点．点电荷在A、B、C三点的电势能分别用EA、EB、EC表示，则EA、EB和EC间的关系可能是( )
A．EA>EB>EC B．EAC．EAEC>EB
4．如图所示电场中A、B两点，则下列说法正确的是( )
A．电势φA>φB，场强EA>EB B．电势φA>φB，场强EAC．将电荷＋q从A点移到B点静电力做了正功
D．将电荷－q分别放在A、B两点时具有的电势能EpA>EpB
5．如图所示，某区域电场线左右对称分布，M、N为对称线上的两点．下列说法正确的是( )
A.M点电势一定高于N点电势
B.M点场强一定大于N点场强
C.正电荷在M点的电势能大于在N点的电势能
D.将电子从M点移动到N点，静电力做正功
6．两个带异种电荷的物体间的距离增大一些时( )
A．静电力做正功，电势能增加
B．静电力做负功，电势能增加
C．静电力做负功，电势能减少 D．静电力做正功，电势能减少
7．如图所示，O为两个等量异种电荷连线的中点，P为连线中垂线上的一点，比较O、P两点的电势和场强大小( )
A．φO＝φP，EO>EP B．φO＝φP，EO＝EP
C．φO>φP，EO＝EP D．φO＝φP，EO8．在图中虚线表示某一电场的等势面，现在用外力将负点电荷q从a点沿直线aOb匀速移动到b，图中cd为O点等势面的切线，则当电荷通过O点时外力的方向( )
A．平行于ab B．平行于cd
C．垂直于ab D．垂直于cd
9．如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知eq \x\t(MQ) -3-
反思小结
叙述正确的是( )
A．若把一正的点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做功，电势能减少
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；则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
10．将一个电荷量为－2×10－8 C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服静电力做功4×10－8 J，则M点电势φM＝________ V．若将该电荷从M点移到N点，静电力做功14×10－8 J，则N点电势φN＝________ V，MN两点间的电势差UMN＝________ V.
11．如图所示．(1)在图甲中，若规定EpA＝0，则EpB________0(填“>”“＝”或“<”)．
试分析静电力做功情况及相应的电势能变化情况．
12．如图8所示，平行板电容器两极板间有场强为E的匀强电场，且带正电的极板接地．一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子(不计重力)从x轴上坐标为x0处静止释放．
(1)求该粒子在x0处的电势能Epx0.
(2)试从牛顿第二定律出发，证明该带电粒子在极板间运动过程中，其动能与电势能之和保持不变．
13.一根对称的“∧”型玻璃管置于竖直平面内，管所在的空间有竖直向上的匀强电场E.质量为m、带电荷量为＋q的小球在管内从A点由静止开始沿管向上运动，且与管壁的动摩擦因数为μ，管AB长为l，小球在B端与管作用没有能量损失，管与水平面夹角为θ，如图9所示．求从A开始，小球运动的总路程是多少？