高中物理人教版（2019）必修第三册 10.1 电势能和电势讲义（无答案）

1　电势能和电势

1．知道静电力做功与路径无关。

2．理解电势能的概念，认识电势能的相对性。(难点)

3．理解静电力做功与电势能变化的关系。(重点)

4．知道电势的定义方法和定义式、单位。(重点)

1．电场力做功与重力做功都具有与路径无关的特点。

2．电场力做功与电势能变化的关系。

3．电势能的理解及其高低的判断。

4．电势的理解及其高低的判断。

一、静电力做功的特点

1．特点：静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置    ，与电荷经过的路径    。

2．在匀强电场中静电力做功：WAB＝qE·LABcos θ，其中θ为静电力与位移间的夹角。

二、电势能

1．概念：电荷在      中具有的势能。用Ep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      ，WAB＝        。

3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移到        时所做的功。

4．零势能点：电场中规定的电势能    的位置，通常把离场源电荷       或     的电势能规定为零。

三、电势

1．定义：电荷在电场中某一点的      与它的      的比值。

2．定义式：φ＝    。

3．单位：国际单位制中，电势的单位是    ，符号是V，1 V＝1 J/C。

4．特点

(1)相对性：电场中各点电势的大小，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下

取                或大地为零电势位置。

(2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有    。

5．与电场线关系：沿电场线方向电势        。

知识点一 静电力做功和电势能的变化

1．电场力做功正、负的判定

(1)若电场力是恒力，当电场力方向与电荷位移方向夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；夹角为直角时，电场力不做功。

(2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断。此法常用于判断曲线运动中变化电场力的做功情况。夹角是锐角时，电场力做正功；夹角是钝角时，电场力做负功；电场力和瞬时速度方向垂直时，电场力不做功。

(3)若物体只受电场力作用，可根据动能的变化情况判断。根据动能定理，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。

2．电势能的性质

3．判断电势能大小的方法

(1)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)，电荷的电势能一定是增加的。

(2)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。

(3)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。

【例1】　将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服静电力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，静电力做了1.2×10－5 J的功，则：

(1)该电荷从A移到B，再从B移到C的过程中，电势能共改变了多少？

(2)如果规定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？

上例中，若规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？

1．如图所示，空间有一水平匀强电场，在竖直平面内有初速度为v0的带电微粒，在电场力和重力作用下沿图中虚线由A运动至B，其能量变化情况是(　　)

A．动能减少，重力势能增加，电势能减少

B．动能减少，重力势能增加，电势能增加

C．动能不变，重力势能增加，电势能减少

D．动能增加，重力势能增加，电势能减少

知识点二 对电势的理解

1．电势的性质

(1)相对性：电势是相对的，电场中某点的电势高低与电势零点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处，或地球表面选为电势零点。

(2)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。

(3)标量性：电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了电势零点后，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

(1)电场线法：沿电场线方向，电势越来越低。

(2)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。

(3)电势能判断法：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。

【例2】　将一电荷量为q＝2×10－6 C的正电荷从无限远处一点P移至电场中某点A，静电力做功4×10－5 J。求：

(1)A点的电势；

(2)正电荷移入电场前A点的电势。(取无限远处为电势零点)

2．如图所示，真空中O点处有一点电荷，在它产生的电场中有a、b两点，a点的电场强度大小为Ea，与ab连线成53°角，b点的电场强度大小为Eb，与ab连线成37°角。关于a、b两电场Ea、Eb及φa、φb关系，正确的是(　　)

A．25Ea＝9Eb，φa＞φb

B．16Ea＝9Eb，φa＜φb

C．9Ea＝25Eb，φa＞φb

D．9Ea＝16Eb，φa＜φb

1．关于电势和电势能，下列说法正确的是(　　)

A．在电场中电势高的地方，电荷在该点具有的电势能大

B．在电场中电势高的地方，放在该点的电荷的电荷量越大，它所具有的电势能也越大

C．在电场中的任何一点上，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能

D．在负点电荷所产生的电场中的任何一点上，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能

2．在电场中，把电荷量为4×10－9 C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6×10－8 J，以下说法正确的是(　　)

A．电荷在B点具有的电势能是6×10－8 J

B．B点的电势是15 V

C．电荷的电势能增加了6×10－8 J

D．电荷的电势能减少了6×10－8 J

3．如图所示，有一带电的微粒，在电场力的作用下沿曲线从M点运动到N点，则微粒(　　)

A．带负电，电势能增加

B．带负电，电势能减少

C．带正电，电势能增加

D．带正电，电势能减少

4．(多选)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点电场强度一定大于N点电场强度

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，电场力做正功