资源简介

电势能
预习案
预习目标
1.能够将静电力与重力进行类比。
2.知道静电力做功的特点。
3.知道电势能与静电力做功的关系。
预习内容
预习教材26~28页，思考下列问题：
1.静电力做功与路径有关吗？
2.什么是电势能？
预习检测
1.（多选）关于静电力做功的描述，正确的是（　　）
A．静电力做正功，电势能增加
B．静电力做负功，电势能增加
C．静电力做正功，动能减少
D．静电力做功与路径无关，只与初末位置有关
2.（多选）一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6 J的功，那么 ( )
A．电荷在B处时将具有5×10－6 J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6 J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6 J
D．电荷的动能增加了5×10－6 J
探究案
学习目标
1.掌握静电力做功的特点。
2.掌握电势能的概念。
3.掌握电势能的计算方法。
课堂探究
考点一：静电力做功的特点
在匀强电场中移动电荷时,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。
结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但可以证明，对于非匀强电场也是适用的。
典例精析
如图所示，在电场中把点电荷q从A点移动到B点，不管走什么路径，静电力所做的功都相同．说明静电力做功与电荷经过的_______无关，与电荷的_______位置和_______位置有关。
变式训练
如图所示，在点电荷-Q的电场中，M、N是两个等势面．现将一点电荷+q，从a点分别经路径①和路径②（经过C点）移到b点，在这两个过程中（　　）
A．都是电场力做功，沿路径①做的功比沿路径②做的功少
B．都是电场力做功，沿路径①做的功等于沿路径②所做的
C．都是克服电场力做功，沿路径①做的功大于沿路径②做的功
D．都是克服电场力做功，沿路径①做的功大于沿路径②做的功
考点二：电势能
电荷在电场中具有势能，叫电势能。用Ep表示。
WAB：电荷由A点运动到B点静电力所做的功;
EpA:电荷在A点的电势能；
EpB:电荷在B点的电势能。
WAB=EpA-EpB
静电力做正功，电势能减少
静电力做负功，电势能增加
静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点电势能的数值。
求电荷在电场某处的电势能：
①电势能与重力势能一样，具有相对性。要想求电荷在电场中某点具有的电势能必须先规定零电势能点。
②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。
通常把电荷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。
典例精析：
把正点电荷由a点沿电场线移到b点的过程中，关于电场力对电所做的功及电势能的变化，下列说法中正确的是 （　　）
A．电场力做正功，电势能减少
B．电场力做正功，电势能增如
C．电场力做负功，电势能增加
D．电场力做负功，电势能减少
变式训练：
如图所示，点电荷固定于Q点，一带电粒子仅在库仑力作用下，做以Q为焦点的椭圆运动．M、N为椭圆长轴端点上的两点，下列说法正确的是（　　）
A．带电粒子与点电荷的电性一定相同
B．带电粒子与点电荷的电性可能相同，也可能相反
C．带电粒子在M点的电势能大于在N点的电势能
D．带电粒子在M点的动能大于在N点的动能
随堂检测
1.（多选）下列说法中正确的是( )
A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大
B．无论是正还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大
C．无论是正还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大
D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大
2. 如图所示，两个等量正点电荷分别固定在正方体的两个顶点上，A、B、C为正方体的顶点，D为BC连线的中点，下列说法正确是（　　）
A．A、B、C三点的场强相同
B．A、B、C三点的电势相同
C．D点处的场强为零
D．将一电荷量为+q的检验电荷由A点沿直线移动到B点的过程中电势能一直减小
3.如图所示，水平向右的匀强电场中有一绝缘斜面，一带电滑块以Ek0=40J的初动能从斜面底端a冲上斜面，到顶端b后返回。已知滑块从a滑到b的过程中克服摩擦力做功15J，克服重力做功30J，则（　　）
A．滑块带正电，上滑过程中电势能增加5J
B．滑块上滑过程中机械能增加10J
C．滑块下滑过程中机械能减少20J
D．滑块返回到斜面底端时动能为10J
4.如图所示，真空中两个等量正点电荷分别放置在M、N两点，在MN的连线上a、b两点关于中点O对称，MN连线的中垂线上的两点c和d关于O点对称，下列说法中正确的是（　　）
A．质子在a点的电势能大于在c点的电势能
B．a点的电场强度等于b点的电场强度
C．把电子从a点移到c点电场力做的功等于把电子从d点移到b点电场力做的功
D．把电子从c点移到d点过程中，电场力一直做正功
5.如图所示，是一个固定的正电荷激发的电场，a、b是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是（　　）
A．正试探电荷从b点移动到a点，电场力对它做正功
B．负试探电荷从b点移动到a点，电场力对它不做功
C．正试探电荷从a点移动到b点，电势能将增大
D．负试探电荷从a点移动到b点，电势能将增大
本课小结
一、静电力做功的特点
在电场中移动电荷时,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。
二、电势能
电荷在电场中具有势能，叫电势能。用Ep表示。
参考答案
预习检测
BD
CD
课堂探究
考点一
典例精析
【答案】路径，初、末
【解析】静电力做功与重力做功相似，则据题在电场中把点电荷q从A点移动到B点，不管走什么路径，静电力所做的功都相同．说明静电力做功与电荷经过的路径无关，与电荷的初位置和末位置有关；
变式训练
【答案】B
【解析】电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，故沿路径①做的功等于沿路径②所做的功；
由于电场力向内，位移也向内，故电场力做正功，电势能减小；
考点二
典例精析
【答案】A
【解析】电场线水平向右，正电荷在电场中的受力方向沿电场线的方向，故由a点沿电场线移到b点的过程中，电场力做正功，则可知电势能减小，故A正确，BCD错误；
变式训练
【答案】D
【解析】AB、带电粒子在绕Q点做椭圆运动，点电荷对带电粒子必定有吸引力，所以带电粒子与点电荷的电性一定相反，故AB错误；
CD、带电粒子从M点运动到N点的过程中，电场力做负功，电势能增加，动能减小，所以带电粒子在M点的电势能小于在N点的电势能，在M点的动能大于在N点的动能。故C错误，D正确。
随堂检测
1．AC
【解析】无穷远处的电势能为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为零，电荷在该点的电势能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A正确，B错误．电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克服电场力所做的功，所以C正确，D错误．故答案为AC。
2．D
【解析】A、根据等量同种电荷电场线的分布情况来看，A和C电场强度大小相等、方向相反，A、B、C三点的场强不相同，故A错误；
B、A、B、C三点所在的平面为等量同种电荷的中垂面，A和C的电势相同高于B，故B错误；
C、D处的电场强度等于两个电荷在D处电场的叠加，不为零，故C错误；
D、将一电荷量为+q的检验电荷由A点沿直线移动到B点的过程中电场力做正功，所以电势能一直减小，故D正确。
3． D
【解析】A、由动能定理知上滑过程中W电-WG-Wf=△Ek，代入数值得W电=5J，电场力做正功，滑块带正电，电势能减小5 J，故A错误；
BC、由功能关系知滑块上滑过程中机械能的变化量为△E=W电-Wf=-10J，即机械能减小10J，故BC错误；
D、由动能定理知2Wf=Ek0-Ek，所以滑块返回到斜面底端时动能为10 J，故D正确。
4．A
【解析】A、根据电场线的分布，沿电场线的方向电势降低知从M→O→N的连线之间，中点O电势最低；沿电场线方向电势降低，在MN连线的中垂线上，O点电势最高，所以a点电势比c点电势高，质子带正电，在a点的电势能大于在c点的电势能，故A正确；
B、根据电场线的分布情况和对称性可知，a、b两点的电场强度大小相等，方向不同，故两点电场强度不相等，故B错误；
C、根据对称性知a、b电势相等，c、d两点电势相等，把电子从a点移到c点电场力做负功，把电子从d点移到b点电场力做正功，故C错误；
D、把电子从c点移到d点过程中，电势先增大后减小，负电荷电势能先减小后增大，电场力先做正功后做负功，故D错误。
5．D
【解析】A、正电荷受到的电场力与电场线方向相同，所以正试探电荷从b点移动到a点，电场力对它做负功，故A错误；
B、负电荷受到的电场力与电场线方向相反，所以负试探电荷从b点移动到a点，电场力对它做正功，故B错误；
C、正电荷由a到b电场力做正功，则电势能减小，故C错误；
D、负试探电荷从a点移动到b点，电场力做负功，电势能将增大，故D正确。

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