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成才之路 物理,路漫漫其修远兮 吾将上下而求索,人教版 选修3-1,静电场,第一章,4 电势能和电势,第一章,我们知道重力做正功，物体的重力势能减小，其高度降低(如图甲)；当重力做负功，物体的重力势能增大，其高度升高(如图乙)。那么当电场力做正功(或负功)时(如图丙)，其电势能与电势又是怎样变化的呢？,静电力做功的特点,1.特点 在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的_位置和_位置有关，与电荷经过的路径_。 2适用范围 该结论对于匀强电场和非匀强电场均适用。,起始,终止,无关,电势能,1.概念 电荷在_叫做电势能，可用Ep表示。 2大小 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到_时所做的功。,电场中的势能,零势能位置,3与电场力做功的关系 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_。 4相对性 电势能的数值大小与_的选取有关。通常把离场源电荷_或_的电势能规定为零。,减少量,EPAEPB,减小,增加,零势能点,无穷远处,地球表面,1.定义 电荷在电场中某一点的_与它的_的比值，叫做这一点的电势。 3单位 _，符号是V。,电势,电势能,电荷量,伏特,4特点 (1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的_的位置有关。 (2)标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有_。 5判断电势高低的办法 (1)在电场中沿着电场线的方向，电势逐渐_。 (2)在电场力作用下，静止的正电荷从_移向_。,电势零点,正负,降低,高电势,低电势,等势面,1.定义 在电场中，_叫做等势面。 2等势面特点 (1)等势面上各点电势相等，在等势面上移动电荷电场力_。 (2)等势面一定跟电场线_，而且电场线总是由电势较高的等势面指向_的等势面。 (3)规定：画等势面时，相邻两等势面间电势差相等，这样，在等势面密处电场强度_，在等势面疏处，电场强度_。,电势相等的点组成的面,不做功,垂直,电势较低,较大,较小,一、对电势能的理解 1电势能的特点 (1)电势能是由电场和电荷共同决定的，属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能。 (2)电势能是标量，有正负但没有方向，其正负表示大小。 (3)电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置。,2电势能增减的判断方法 (1)做功判断法 无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要电场力做负功，电荷的电势能一定增大。 (2)电场线判断法 正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大。 负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小。,3电势能与重力势能的比较,二、对电势的理解 1电势的特点 (1)电势具有相对性；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，或是地球表面选为零电势点。 (2)电势是标量：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。,3电势能与电势的区别与联系,(内蒙古巴彦淖尔一中20142015学年高二上学期期中)在电场中下列说法正确的是( ) 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 答案：D,解析：某点的电场强度大，该点的电势不一定高，两者没有直接关系，故A错误；正电荷在电势高处电势能大，而负电荷在电势高处电势能小，故B错误；某点的场强为零，该点的电势不一定为零，检验电荷在该点的电势能不一定为零，故C错误；某点的电势为零，检验电荷在该点的电势能一定为零，故D正确。,三、对等势面的理解 1等势面的特点 (1)在等势面内任意两点间移动电荷，电场力不做功。 (2)在空间中两等势面不相交。 (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)等势面是为描述电场的性质而假想的面。 (6)等势面的分布与零电势点的选取无关。,2几种常见的电场的等势面分布,特别提醒(1)已知等势面的情况时，可作等势面的垂线来确定电场线，并由“电势降低”的方向确定电场线方向。 (2)已知电场线时，可作电场线的垂线来确定等势面，并由“沿电场线方向电势降低”确定等势面的电势高低。,(济南市部分中学20142015学年高二上学期联考) 如图所示，实线是两个等量点电荷P、Q形成电场的等势面，虚线是一带电粒子仅在电场力作用下运动的轨迹，a、b、c是轨迹上的三个点，b位于P、Q连线的中点。则( ),A两点电荷P、Q电性相反 Ba点的电场强度大于b点的电场强度 C带电粒子在a点的电势能大于在c点的电势能 D带电粒子在a点的动能小于在b点的动能 答案：BD,如果把q1.0108C的电荷从无穷远处移到电场中的A点，需要克服静电力做功W1.2104J，规定无穷远处电势为零，那么： (1)该电荷在A点的电势能和电势各是多少？ (2)在该电荷未移入电场前A点的电势是多少？,电势能、电势的计算,答案：(1)1.2104J 1.2104V (2)1.2104V,在电场中，把电荷量4109C的正点电荷从A点移到B点，克服静电力做功6108J，以下说法中正确的是( ) A电荷在B点具有的电势能是6108J BB点的电势是15V C电荷的电势能增加了6108J D电荷的电势能减少了6108J 答案：C,解析：电荷在电场中某点的电势能具有相对性，只有确定零势能点，B点的电势、电势能才有确定的值，所以A、B错。克服静电力做功6108J，则电势能增加6108J，所以C对、D错。,(河南省中原名校20142015学年高二上学期联考)如图所示，在真空中的A、B两点分别放置等量异种点电荷，在AB两点间取一正五角星形路径abcdefghija，五角星的中心与AB连线的中点重合，其中af连线与AB连线垂直。现将一电子沿该路径逆时针方向移动一周，下列判断正确的是( ),电势高低及电势能大小的判定,Ae点和g点的电场强度相同 Bh点和d点的电势相等 C电子在e点的电势能比g点电势能大 D电子从f点到e点再到d点过程中，电场力先做正功后做负功,解析：根据电场线的分布知，e、g两点的场强大小相等，方向不同，故A错误。等量异种电荷连线的垂直平分线是一条等势线，所以h点的电势高，故B错误。电子从e点到g点过程中，电场力一直做正功，电势能一直减小，故C正确。电子从f点到e点再到d点过程中，电场力先做负功后做正功，故D错误。 答案：C,答案：AB 解析：电场线越密集，表示该处的电场强度越大，故a点的电场强度比b点的大，选项A正确；顺电场线方向电势逐渐降低，故a点电势比b点的高，选项B正确；检验电荷q从a点移到b点，电场力做负功，电势能增加，故选项C、D错误。,空间中P、Q两点处各固定一个点电荷，其中P点处为正电荷，P、Q两点附近电场的等势面分布如图所示，a、b、c、d为电场中的4个点。则( ) AP、Q两点处的电荷等量同种 Ba点和b点的电场强度相同 Cc点的电势低于d点的电势 D负电荷从a到c，电势能减少,等势面的应用,解析：由电场的等势面分布图可判断P、Q为等量异种点电荷，Q带负电，选项A错误。电场强度是矢量，a、b两点的电场强度方向不同，选项B错误。根据等势面可画出电场线的分布，沿电场线方向电势降低，可判c点电势高于d点的电势，选项C错误，负电荷由a到c，电场力做正功，电势能将减少，选项D正确。 答案：D,(泰安市20142015学年高二上学期三校联考)电场中等势面如图所示，下列关于该电场的描述正确的是( ),AA点的电场强度比C点的小 B负电荷在A点的电势能比C点的电势能大 C电荷沿等势面AB移动过程中，电场力始终不做功 D正电荷由A移到C，电场力做负功 答案：C 解析：等势面的疏密程度表示电场的强弱，所以A点的电场强度比C点的大，选项A错误；由于A点电势比C点电势大，所以负电荷在A点电势能比C点电势能小，正电荷由A移到C，电场力做正功，所以选项B、D错误；由于A点和B点在同一等势面上，所以电荷沿等势面AB移动过程中，电场力始终不做功，选项C正确。,带电物体在电场中的功能转化关系,点评：涉及到能量转化题时，要找准功能对应关系，如电势能的变化看电场力做的功；弹性势能的变化，看弹力做的功；机械能的变化，看重力以外的力做的功；动能的变化，看合外力做的功。,A小球电势能的减少量大于小球重力势能的增加量 B小球机械能的改变量等于电场力做的功 C小球动能的减少量等于电场力和重力做功的代数和 D弹簧弹性势能的增加量等于小球动能的减少量 答案：D 解析：由题意，小球受到的电场力等于重力，在小球运动的过程中，电场力做功等于重力做功，故A错误；小球受到电场力、重力和弹力，小球机械能的改变量等于电场力和弹簧的弹力做的功，故B错误；三个力都做功，且电场力做功等于重力做功，故C错误；电场力做功等于重力做功，弹簧弹性势能的增加量等于小球动能的减少量，故D正确。,易错分析：对于场强的比较，不少同学由对称性得出M点与N点场强大小相等，故电场强度相等，没有注意场强的矢量性而错选A项；比较电势能时单纯从所给图形入手，误认为C、D两点关于O点对称电势等大，故认为同一正点电荷在这两点电势能相等而漏选C项。,正确解答：由点电荷的电场线及等势面分布特点可知M、N两点电场强度大小相等，但方向不同，A错误；由椭圆焦点到椭圆上点的距离可知，C点离A点比P点离A点远，故C点电势比P点电势低，B错误；由电势能Epq可知同一正点电荷在D点时的电势能高于在C点的电势能，C正确；因离正点电荷越远，电势越低，有MNPC，所以将负点电荷由M沿MCPN移到N点，电场力先做负功再做正功，但总功为零，D正确。 正确答案：CD,
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