第一章4电势能和电势—2020-2021高中物理选修3-1学案 19页

4 电势能和电势 素养目标定位 ) ※ 知道静电力做功的特点，了解静电力做功和电势能变化的关系 ※※ 掌握电势能、电势的概念、公式和性质 ※ 知道什么是等势面，理解等势面的特点 , 素养思维脉络 ) 知识点 1 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 __起始 __位置和 __终止 __位置有关， 与 电荷经过的路径 __无关 __。 2．适用范围 该结论对于匀强电场和非匀强电场均适用。 知识点 2 电势能 1．概念 电荷在 __电场中的势能 __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 __零势能位置 __时所做的功。 3．与电场力做功的关系 静电力做的功等于电势能的 __减少量 __，用公式表示 WAB＝__EPA－EPB__。 电场力做正功，电势能 __减小 __，电场力做负功，电势能 __增加 __。 4．相对性 电势能的数值大小与 __零势能点 __的选取有关。通常把离场源电荷 __无穷远处 __或 __ 地球表面 __的电势能规定为零。 知识点 3 电势 1．定义 电荷在电场中某一点的 __电势能 __与它的 __电荷量 __的比值，叫做这一点的电势。 2．定义式 φ＝Ep q 。 3．单位 __伏特 __，符号是 V 。 4．特点 (1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的 __电势零点 __的位置有关。 (2)标量性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有 __正负 __。 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 __降低 __。 (2)在电场力作用下，静止的正电荷从 __高电势 __移向 __低电势 __。 知识点 4 等势面 1．定义 在电场中， __电势相等的点组成的面 __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 __不做功 __。 (2)等势面一定跟电场线 __垂直 __，而且电场线总是由电势较高的等势面指向 __电势较 低__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 __ 较大 __，在等势面疏处，电场强度 __较小 __。 思考辨析 『判一判』 (1)电势能既有正值，也有负值，是矢量。 ( × ) (2)计算电势能时，不一定选取大地表面为零势能面。 ( √ ) (3)电场力做功是电势能变化的原因，电场力做正功，电势能增加。 ( × ) (4)在电势越高的地方，同一正电荷的电势能越大。 ( √ ) (5)电场线与等势面可能不垂直。 ( × ) (6)两个等势面可以相交。 ( × ) 『选一选』 (2019 ·北京市昌平区高二上学期期末 )如图所示，电场中有 A、B 两点，下列说法正确的 是 ( B ) A．场强 EA>EB，电势 φA<φB B．场强 EAφB C．将＋ q 电荷从 A 点移到 B 点，电场力做负功 D．将－ q 电荷分别放在 A、B 两点时具有的电势能 EpA>EpB 解析： 沿着电场线电势降低，所以电势 φA>φB，电场线越密的地方电场强度越大，所以 场强 EAφp，所以 M 从 p→b 过程电势能的增量小于 N 从 a→q 电势能的增量， 故 D 正确。 6．如图所示，粗糙程度均匀的绝缘斜面下方 O 点处有一个正点电荷，带负电的小物体 以初速度 v1 从 M 点沿斜面上滑，到达 N 点的速度为零，然后下滑回到 M 点，此时速度为 v2(v2＜v1)。若小物体电荷量保持不变， OM ＝ON，则 ( BCD ) A．从 N 到 M 的过程中，小物体的电势能逐渐减小 B．从 N 到 M 的过程中，电场力对小物体先做正功后做负功 C．从 N 到 M 的过程中，小物体受到的摩擦力和电场力均是先增大后减小 D．物体上升的最大高度为 v21＋v22 4g 解析： 从 N 到 M 的过程中， 电场力对小物体先做正功后做负功， 电势能先减小后增大， 故 A 错误， B 正确；从 N 到 M 的过程中，小物体受到的电场力垂直斜面的分力先增大后减 小，而重力分力不变，则摩擦力先增大后减小，在此过程中小物体到 O 的距离先减小后增 大，根据库仑定律可知小物体受到的电场力先增大后减小，故 C 正确；设斜面倾角为 θ、上 升过程沿斜面运动的最大距离为 L。因为 OM ＝ON，则 M、 N 两点电势相等，小物体从 M 到 N、从 N 到 M 电场力做功均为 0。上滑和下滑经过同一个位置时，摩擦力相等，所以上 滑和下滑过程克服摩擦力所做的功相等，并设为 W1。由动能定理分别有： 上滑过程：－ mgLsin θ－W1＝－ 1 2mv21 下滑过程： mgLsin θ－W1＝1 2mv22－0 上两式相减可得：最大高度 h＝Lsin θ＝v21＋v22 4g ，故 D 正确。故选 BCD 。 二、非选择题 7．如图所示，一质量为 m、带有电荷量－ q 的小物体，可以在水平轨道 Ox 上运动， O 端有一与轨道垂直的固定墙。轨道处于匀强电场中，场强大小为 E，方向沿 Ox 轴正方向， 小物体以速度 v0 从 x0 点沿 Ox 轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力 F f 作用，且 F f