电势差和电势能

专题6-3电势能与电势差一、电势能、电势1. 电势能(1)电场力做功的特点：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。(2)电势能 定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力 所做的功。电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即WAB = EpAE-叫2. 电势(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能Ep与它的电荷量q的比值。(2)定义式：(3)矢标性：(4)相对性：电势是标量，有正、负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)。电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。3等势面(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面。(2)四个特点等势面一定与电场线垂直。 在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。 等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。二、电势差1. 定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力做功与移动电荷的电荷量的比值。W2定义式：听下3电势差与电势的关系：吩-。4.影响因素：电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB 无关，与零电势点的选取无关。三、匀强电场中电势差与电场强度的关系1. 电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积。即U=Ed，也可以写作E=do2. 公式U=Ed的适用范围：匀强电场。高频考点一 电势差、电势、电势能的理解与应用【例 1】 相距很近的一对带等量异号电荷的平行金属板，它们之间的电场除边缘外 可看作匀强电场，其电场线分布如图5所示。一个带电粒子沿图中轨迹穿过该电场，则从a运动到d的过程中()A. 粒子的速度一直在增大B. 粒子的电势能一直在减小C. 粒子在a点的电势能比在d点低D. 粒子的加速度先变大再不变后变小【变式探究】如图6所示，在空间直角坐标系Oxyz中，有一四面体CAOB, C、A、O、B 为四面体的四个顶点，它们的坐标分别为： O(0,0,0)、 A(L,0,0)、 B(0， L,0)、 C(0,0， L)， D(2L,0,0) 是x轴上一点，在坐标原点O处固定着电荷量为+Q的点电荷，下列说法正确的是()C(O,O,L)pX2L,0,0)A、B、 C 三点的电场强度相同B电势差Uoa=UadC. 将一电子由C点分别移动到A、B两点，电场力做功相同D. 电子在A点的电势能大于在D点的电势能高频考点二 根据粒子运动的轨迹、电场线(等势面)进行相关问题的判断方法例2】 如图 7 所示，实线表示电场线，虚线表示带电粒子只在电场力作用下的运动轨迹， a、 b 为其运动轨迹上的两点，可以判定()A. 粒子在a点的速度大于在b点的速度B .粒子在a点的加速度大于在b点的加速度C. 粒子一定带正电荷D. 粒子在a点的电势能大于在b点的电势能【变式训探究】如图8所示，在两等量异种点电荷连线上有D、E、F三点，且DE=EF。K、M、L分别为过D、E、F三点的等势面。一不计重力的带负电粒子，从a点射入电 场，运动轨迹如图中实线所示，以Wbl表示该粒子从a点到b点电场力做功的数值，以IWJ abbc表示该粒子从b点到c点电场力做功的数值，贝9()图8A. IW l = IW Iab bcB. IW l0)和一Q的点电荷 对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O 点上方取无穷远处的电势为零下列说法正确的是( )A. b点电势为零，电场强度也为零B. 正的试探电荷在a点的电势能大于零，所受电场力方向向右心C. 将正的试探电荷从O点移到a点，必须克服电场力做功” 一一Q a O -Q xD. 将同一正的试探电荷先后从O、b两点移到a点，后者电势能的变 化较大1.【2016天津卷】如图1-所示，平行板电容器带有等量异种电荷，与静电计相连，静 电计金属外壳和电容器下极板都接地，在两极板间有一个固定在P点的点电荷，以E表示 两板间的电场强度，E表示点电荷在P点的电势能，0表示静电计指针的偏角.若保持下极P板不动，将上极板向下移动一小段距离至图中虚线位置，则()图 1-A. 0增大，E增大 B. 0增大，E不变PC. 0减小，E增大D. 0减小，E不变P1.【2015上海8】两个正、负点电荷周围电场线分布如图所示，P、Q为电场中两点,则A. 正电荷由P静止释放能运动到QB .正电荷在P的加速度小于在Q的加速度C. 负电荷在P的电势能高于在Q的电势能D. 负电荷从P移动到Q,其间必有一点电势能为零2. 【2015全国新课标115】如图所示，直线a、b和c、d是处于匀强电场中的两组平行线，M、N、P、Q是它们的交点，四点处的电势分别为叽、叭、八、八。一电子由M点分别运动到N点和P点的过程中，电场力所做的负功相等, 则A直线a位于某一等势面内，讣，.r ,B. 直线c位于某一等势面内,：.C. 若电子有M点运动到Q点，电场力做正功D. 若电子有P点运动到Q点，电场力做负功3. （2014.重庆卷，3）如图14所示，为某示波管内的聚焦电场，实线和虚线分别表示电场线和等势线。两电子分别从a、b两点运动到c点，设电场力对两电子做的功分别为W和aWb，a、b点的电场强度大小分别为E和E，ba bA. W =W，E E B. W 工W,，E E,ababababC. W =W，E (pAB. 电势差%C. A BC平面不是等势面D. A 、 B 、 C 三点的电场强度相同8.电场强度方向与x轴平行的静电场，其电势申随x的分布如图所示，一质量为m、带 电荷量为+q的粒子(不计重力)，以初速度v0从O点(x=0)沿x轴正方向进入电场.下列叙 述正确的是()A. 粒子从O点运动到x3点的过程中，在x2点速度最大B. 粒子从点运动到x3点的过程中，电势能先减小后增大C. 要使粒子能运动到x4处，粒子的初速度v0至少为營D.若 vo=2，则粒子在运动过程中的最大动能为3q(p0