高中物理 第二章 电势能与电势差 第1节 电场力做功与电势能知识导航素材 鲁科版选修3-1（通用） 4页

第1节 电场力做功与电势能 ‎ 思维激活 ‎1.回忆一下力学中重力做功的特点及其与重力势能改变的关系.‎ ‎2.从天而降的闪电也做功吗？‎ 答案：1.提示:重力做功与路径无关，只与物体初末位置的高度差有关.重力做正功，重力势能减少;重力做负功，重力势能增加.重力做多少功，它的重力势能就改变多少.‎ ‎2.提示:云层由于相对运动相互摩擦起了电，当云层中的电荷积累到一定程度，而又有放电路径时，就会放电，形成闪电.这种电荷的移动是在电场力作用下进行的，电场力对电荷做了功，因此说闪电做了功.‎ 自主整理 ‎1.电场力做功的特点 在匀强电场中任意两点间移动电荷时，电场力的功为W=__________，d为两点__________.‎ ‎2.电势能 ‎(1)概念：电荷在电场中某点的电势能等于电荷从这点移到选定的参考点的过程中____________.‎ ‎(2)电荷在电场中具有的电势能有____________性，规定了____________(也就是电势能零点)才有具体值.通常取____________或____________的电势为零.‎ 答案：1.qEd 沿电场方向的间距 ‎2.(1)电场力所做的功 ‎(2)相对 参考点 无穷远处 大地 高手笔记 ‎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.在电场力作用下移动电荷，即电场力做正功时，电势能减少；外力反抗电场力作用移动电荷，即电场力做负功时，电势能增加.‎ ‎3.电势能的变化与电场力做功的关系：‎ ΔEp=W式中，ΔEp和W均可有正、负.若WAB>0，即电场力对电荷做功，则ΔEp=EpA-EpB>0，表示电荷从A移到B时电势能减少；若WAB<0，即外力反抗电场力做功，则ΔEp=EpA-EpB<0，表示电荷从A到B时电势能增加.‎ ‎4.选择不同的零势能点，电荷在电场中同一点的电势能的值是不同的，但电场中两点间的电势能之差不会由于零势能点的选择不同而变化.‎ 名师解惑 ‎1.电场中两点间移动电荷时，两点的间距越大，电场力做功越多吗？电荷在电场中走过的路径越长,电场力做功越多吗？‎ 剖析：在电场中两点间移动电荷时，要看电场力做功的多少，需看在电场力的方向上电荷的位移为多少，而不是仅仅看两点间的位移或看电荷运动的路径长短.‎ ‎2.怎样判断电场中某点电势能的正负？‎ 剖析：把带正电的点电荷从该点移到参考点(零势能点)，若电场力做正功，则电势能为正；若电场力做负功，则电势能为负.‎ 讲练互动 ‎【例1】 如图，在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点，连线AB与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q的正电荷从A点移到B点，若沿直线AB移动该电荷，电场力做的功W1=____________;若沿路径ACB移动该电荷，电场力做的功W2=____________；若沿曲线ADB移动该电荷，电场力做的功W3=____________.由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是____________.‎ 解析：电场力做功的大小与路径无关，只与初始位置有关.‎ 答案：qELcosθ qELcosθ qELcosθ 电场力做功与路径无关 绿色通道 不管电荷在电场中运动轨迹怎样，电场力对电荷做的功都等于电场在电场线方向上移动电荷所做的功.‎ 变式训练 ‎1.如图，匀强电场E中有一绝缘棒长为L，棒两端分别有一正、负电荷，带电荷量均为q，问：若要将此两电荷颠倒一下位置电场力做功为多少？‎ 解析：要颠倒两电荷位置，而电荷在力的方向上都要有位移.又电场力做功与路径无关，只由初末位置来决定，所以对+q：=EqL，电场力方向与位移方向相同，电场力做正功.对-q：=EqL，电场力方向与位移方向也相同，电场力做正功.所以WE=+=2EqL.‎ 答案：2EqL ‎【例2】 如图，匀强电场中带电荷量为+q的电荷从B运动到A，电场力做功WE=1.6×10-3J(A点定为零势能位置),问：‎ ‎(1)B点的电势能为多少？‎ ‎(2)若将电荷改为带电荷量为q的负电荷，其他条件不变，‎ B点的电势能又为多少？‎ 解析：(1)电荷从B向A运动，当电荷带正电时，电荷受力与运动方向相同，电场力做正功，电势能减少.因为WE=1.6×10-3J,所以ΔEp=1.6×10-3J；又因为EA=0，所以B点的电势能为Eb=1.6×10-3J.‎ ‎(2)当电荷带负电时，电荷受力与运动方向相反，电场力做负功，电势能增加.因为WE=1.6×10-3J,所以ΔEp=1.6×10-3J；又因为EA=0,所以EA=-1.6×10-3J.‎ 答案：(1)EB=1.6×10-3J (2)EB=-1.6×10-3J 绿色通道 分析这类题目时，首先应该确定零势能位置，然后判断电场力的做功情况，清除电势能的变化与力做功的关系.‎ 变式训练 ‎2.若带电荷量为2q的电荷从B运动到A电势能增加，ΔEp=1.6×10-3J，那么这个电荷带什么电，在这个过程中电场力做功为多少呢？‎ 解析：电场力做功等于电势能的变化量，电势能增加，电场力做负功，WE=1.6×10-3 J，电荷带负电.‎ 答案：负电 WE=1.6×10-3J 体验探究 问题:两个充满气的气球，你能让它们相互吸引或相互排斥吗？‎ 导思：要想让气球相互吸引或排斥，可否使其带电，带电后的导体可能会由于电荷间的性质而相互吸引或排斥.‎ 探究：将气球用细线连接并在头发(或羊毛衫)上摩擦，提起线绳中间位置，两气球会立即分开；将硬纸板放在两气球之间，气球上的电使它们被吸引到纸板上.‎