高中教科版 (2019)电势电势差导学案

这是一份高中教科版 (2019)电势电势差导学案，共8页。
知识点一 电场力做功的特点
如图所示，正检验电荷q在电场强度为E的匀强电场中，仅在电场力作用下从A移动到B。
(1)若q沿直线(图甲)运动，电场力做的功为多少？
(2)若q沿折线(图甲)AMB从A点移动到B点，电场力做的功为多少？
(3)若q沿任意曲线ANB(图乙)从A点移动到B点，电场力做的功为多少？
(4)由此可得出什么结论？
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1.电场力做功：在匀强电场中，电场力做功W＝qExcs α。其中α为________与________之间的夹角。
2.特点：在静电场中，电场力做功只与移动电荷的电荷量以及起点和终点的位置有关，而与路径无关。
3.电场力做功正、负的判断
(1)电荷做直线运动：根据电场力和位移方向的夹角判断。若电场力和位移方向的夹角为锐角，电场力做正功；夹角为钝角，电场力做负功；电场力和位移方向垂直时，电场力不做功。
(2)电荷做曲线运动：根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断。电场力和瞬时速度方向的夹角为锐角时，电场力做正功；夹角为钝角时，电场力做负功；夹角为90°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。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。
思考
不只是重力和恒定静电力，所有恒力做功都等于力与沿力方向位移的乘积，即恒力做功与路径无关，取决于力和初、末位置，上述观点是否正确？简要说明理由。
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例1 如图所示，正电荷q在匀强电场E中分别沿直线AB、折线AMB运动。已知AB间的距离为l，AM间的距离为d。AM方向平行于电场线，BM方向垂直于电场线。关于静电力做功的大小，下列说法正确的是( )
A.电荷沿直线AB运动时，静电力做功为qEl
B.电荷沿直线AB运动时，静电力做功为qEd
C.电荷沿折线AMB运动时，静电力做功为0
D.电荷沿折线AMB运动时，静电力做功为qEl
训练1 如图所示是以点电荷＋Q为圆心的一组同心圆(虚线)，电场中有A、B、C、D四点。现将一带电荷量为q的正点电荷由A点沿不同的路径移动到D点，沿路径①做功为W1，沿路径②做功为W2，沿路径③做功为W3，则( )
A.W2W1 D.W3>W2>W1
知识点二 电势能、电场力做功与电势能变化的关系
1.电势能
(1)电势能：电荷在________中具有的势能，用Ep表示。
(2)单位：________，简称________，用符号表示为________。
(3)电势能是标量，只有大小，没有方向。
(4)电势能具有系统性
电势能是放入电场中的电荷与电场组成的________共有的，它既与电荷有关，也与电场有关。同一个电场中的同一位置，放置正电荷和负电荷，电势能的正负号是相反的。
(5)电势能具有相对性
电势能零点的规定：通常取____________处或________为零电势能位置。
2.电场力做功与电势能变化的关系
(1)电场力做功与电势能变化的定量关系：设电荷q在电场A、B两点所具有的电势能分别为EpA和EpB，把该电荷从A点移到B点，电场力对电荷所做的功为WAB，则WAB＝________。
(2)电场力做功与电势能变化的定性关系：把电荷从A点移到B点，如果电场力做正功，电荷的电势能________；反之，如果电场力做负功，电荷的电势能________。
思考
1.请同学们根据静电力做功特点及静电力做功与电势能变化的关系，证明WAC＝WAB＋WBC。
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2.如图是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧。在矿粉分离的过程中，电场力对矿粉做正功还是做负功？矿粉的电势能如何变化？
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角度1 电势能大小的判断
例2 (2024·四川成都七中高二期末)每朵“小雪花”的基本形状如图所示，并利用绝缘弧形细条摆成模型，若其左右分别均匀分布着等量异种电荷。a、b、c、d四点均位于对称轴上，且它们与中心点的距离均相等。则( )
A.a点场强大于c点场强
B.正的检验电荷在a、c两点的电势能相等
C.b、d两点的场强相同
D.正的检验电荷从b点到d点电势能增加
总结提升 电势能大小的比较
训练2 (多选)如图所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子在电场中运动的轨迹。若带电粒子仅受静电力作用，运动方向由M到N，以下说法正确的是( )
A.粒子带负电 B.粒子带正电
C.粒子的电势能增加 D.粒子的电势能减少
角度2 电势能大小的计算
例3 (教科版必修第三册P25例题改编)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)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？
(3)如果规定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？










训练3 (多选)质量为m的带电小球射入匀强电场后，以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动，在小球下落h的过程中( )
A.小球的重力势能减少了2mgh
B.小球的动能减少了2mgh
C.静电力做负功2mgh
D.小球的电势能增加了3mgh
随堂对点自测
1.(电场力做功)如图所示，在匀强电场中有A、B两点，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，第一次沿直线AB移动该电荷，电场力做功为W1；第二次沿路径ACB移动该电荷，电场力做功为W2；第三次沿曲线ADB移动该电荷，电场力做功为W3，则( )
A.W1>W2>W3 B.W1