高中物理 第一章 静电场 1.6 电场能性质的描述——电势能和电势学案 新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学案VIP专享VIP免费

电场能性质的描述——电势能和电势一、考点突破：知识点考纲要求题型说明电场能性质的描述——电势能和电势1.静电力做功特点及计算；2.理解静电力做功与电势能变化之间的关系；3.掌握电势的概念并能判断场中不同位置电势的高低；4.掌握等势面的特点。选择题、计算题本知识点属于高频考点、难点，电势能和电势是电场能的性质的描述的重要物理量，考查方向以场的能量为依托对电势能、电势等概念进行考查。二、重难点提示：重点：1.静电力做功特点及计算；2.理解静电力做功与电势能变化之间的关系。难点：电势的概念及电势高低的判断。一、电场力做功与电势能1.静电力做功的特点（1）在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，可见静电力做功与重力做功相似。（2）在匀强电场中，静电力做的功W＝Eqd，其中d为沿电场线方向的位移。2.电势能（1）定义：电荷在电场中具有的势能。电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。（2）静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝－。（3）电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。二、电势1.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。（2）定义式：φ＝（3）标矢性：电势是标量，其大小有正负之分，其正（负）表示该点电势比电势零点高（低）。（4）相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点选取的不同而不同。（5）电场线法判断电势高低：沿着电场线方向电势逐渐降低。2.等势面（1）定义：电场中电势相同的各点构成的面。（2）特点①电场线跟等势面垂直，即场强的方向跟等势面垂直；②在等势面上移动电荷时电场力不做功；③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面；④等差等势面越密的地方电场强度越大；反之越小；⑤任意两等势面不相交。几种常见的典型电场的等势面比较电场等势面（实线）图样重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇平面点电荷的电场以点电荷为球心的一簇球面等量异种点电荷的电场两簇对称曲面，连线的中垂线上的电势为零等量同种正点电荷的电场等势面为两簇对称曲面，连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高例题1如图所示，在x轴上相距为L的两点固定两个等量异种点电荷＋Q、－Q，虚线是以＋Q所在点为圆心、为半径的圆，a、b、c、d是圆上的四个点，其中a、c两点在x轴上，b、d两点关于x轴对称，则下列判断正确的是（）A.b、d两点处的电势相同B.四个点中c点处的电势最低C.b、d两点处的电场强度相同D.将一试探电荷＋q沿圆周由a点移至c点，＋q的电势能减小思路分析：在两等量异种点电荷产生的电场中，根据电场分布规律和电场的对称性可以判断，b、d两点电势相同，均大于c点电势，b、d两点场强大小相同但方向不同，选项A、B正确，C错误；将＋q沿圆周由a点移至c点，＋Q对其作用力不做功，－Q对其作用力做正功，所以＋q的电势能减小，选项D正确。答案：ABD例题2两个带等量正电的点电荷，固定在图中的P、Q两点，MN为PQ连线的中垂线，交PQ于O点，A为MN上的一点，一带负电的试探电荷q，从A点由静止释放，只在静电力作用下运动，取无限远处的电势为零，则（）A.q由A向O的运动是匀加速直线运动B.q由A向O运动的过程电势能逐渐减小C.q运动到O点时的动能最大D.q运动到O点时电势能为零思路分析：q由A向O运动的过程中，电场力的方向始终由A指向O，但力的大小变化，所以电荷q做变加速直线运动，电场力做正功，q通过O点后在电场力的作用下做变减速运动，所以q到O点时速度最大，动能最大，电势能最小，因无限远处的电势为零，则O点的电势φ≠0，所以q在O点的电势能不为零，故选项B、C均正确，选项A、D错误。答案：BC【方法提炼】带电粒子运动轨迹类问题的解题技巧（1）判断速度方向：带电粒子轨迹的切线方向为该点处的速度方向。（2）判断电场力（或场强）的方向：仅受电场力作用时，带电粒子所受电场力方向指向轨迹曲线的凹侧，再根据粒子的正负判断场强的方向。（3）判断电场力做功的正负及电势能的增减：若电场力与速度方向成锐角，则...