高中物理4 电势能和电势导学案

1.4电势能和电势

学习目标：

1、  理解电势能、电势的概念。

2、  能熟练应用电势能、电势的有关知识分析解决实际问题。

学习重点：

电势能、电势有关知识的应用

学习难点：

电势能、电势概念的理解

主要内容：

 1、静电力的功    

   W=F·    S  =qES，S应是沿电场线方向的位移，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。

2、  电势能

电荷在电场中具有的势能。和重力势能一样要确定零势能位置，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。比零电势能高的电势能为正，比零电势能低的电势能为负。

电势能用Ep表示，单位：焦耳（J）

  3、电势能与静电力做功的关系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。

4、电势

  (1)电势定义：φ=Ep/q。

  (2)电势是标量，单位：伏特，简称伏，用V表示，1V=1J／C。

(3)在离场源无穷远处电势为0：正电荷电场中，处处电势为正。负电荷电场中，处处电势为负。

(4)沿电力线方向，电势降低。  

    5、等势面：电场中电势相等的点构成的面

    (1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功，等势面一定与电场线垂直。

    (2)匀强电场中的等势面是与电场线垂直的一族平面。

    6、电势能、电势的大小、正负的判断方法：

(1)根据场源电荷判断：离场源正电荷越近电势越高，检验正电荷（或负电荷）的电势能越大（或越小），离场源负电荷越近电势越低，检验正电荷（或负电荷）的电势能越小（或越大）

(2)根据电场线判断：顺着电场线的方向电势降低，检验正电荷（或负电荷）的电势能减少（或增加），逆着电场线的方向电势升高，检验正电荷（或负电荷）的电势能增加（或减少）。

(3)根据检验电荷判断：电场力对正电荷做正功时，正电荷由高电势（或电势能大）的点移向低电势（或电势能小）的点，电场力对负电荷做正功时，负电荷由低电势（或电势能大）的点移向高电势（或电势能小）的点

【例1】下列说法正确的是（    ）

1. 在电场中顺着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少
2. 在电场中逆着电场线移动电荷，电场力做功，电荷电势能减少
3. 在电场中顺着电场线移动正电荷，电场力做正功，电荷电势能减少
4. 在电场中逆着电场线移动负电荷，电场力做负功，电荷电势能增加

【例2】如图所示，A、B、C为电场中同一电场线上的三点，设电荷在电场中只受电场力作用，则下列说法正确的是（     ）

A若在C点无初速释放正电荷，电荷向B运动，电势能减小

B若在C点无初速释放正电荷，电荷向B运动，电势能增大

C若在C点无初速释放负电荷，电荷向A运动，电势能增大

D若在C点无初速释放负电荷，电荷向A运动，电势能减小

【例3】图一表示等量异种电荷P和Q形成的电场内的一簇等势面，求

(1) P、Q各带何种电荷？

(2) 把q=10－7C的正点电荷从A移到B，电场力做多少功？

(3) 把q从B移到C电场力做多少功？

(4) 把q从C移到A电场力做多少功？

(5) q从A出发经过B和C回到A的过程中电场力对电荷做的总功为多少？

【例4】如图6，在点电荷＋Q电场中，以＋Q为球心的同一球面上有A、B、C三点，把正检验电荷从球内P点移到A、B、C各点时电场力作功WPA、WPB、WPC的大小关系为________．

　　【例5】如图7，a、b、c、d为某电场中的等势面，一带正电粒子飞入电场后只在电场力作用下沿M点到N点的虚线运动．由图可知，四个等势面电势Ua、Ub、Uc、Ud由高到低的排列顺序是_______，带电粒子在M、N两点中，电势能较大的是_________点．

【例6】如图3，绝缘光滑半圆环轨道放在竖直向下的匀强电场中，场强为E．在与环心等高处放有一质量为m、带电＋q的小球，由静止开始沿轨道运动，下述说法正确的是（     ）

　　A．小球在运动过程中机械能守恒

　　B．小球经过环的最低点时速度最大

　　C．小球经过环的最低点时对轨道压力为（mg＋Eq）

D．小球经过环的最低点时对轨道压力为3（mg－qE）

【练习】

1、如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把+ q和－ q的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是 (        )

A．放上+q时，它们的电势能EA＞EB＞EC　　

B．放上+q时，它们的电势能EA＜EB＜EC      

C．放上－q时，它们的电势能EA＞EB＞EC

D．放上－q时，它们的电势能EA＜EB＜EC

2、一个点电荷，从静电场的a点移到b点，其电势变化为零，则（    ）

1.          a、b两点场强一定相等
2. 该点电荷一定沿等势面移动
3. 作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的
4.          a、b两点的电势一定相等

3、如图四所示，为电场中一条电场线，一个点电荷由静止开始，在电场力作用下，从A点移到B点，下面论述正确的是（    ）

1. A处场强大于B处场强；
2. 点电荷在A处电势能大于在B处电势能；
3. 点电荷带负电；
4. 由A到B点电荷受到电场力越来越小。

4、在电场中，A点的电势高于B点的电势，则（      ）

　　A．把负电荷从A点移到B点，电场力作负功

　　B．把负电荷从A点移到B点，电场力作正功

　　C．把正电荷从A点移到B点，电场力作负功

　　D．把正电荷从A点移到B点，电场力作正功

5、在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是（      ）

　　A．电场强度大的地方电势一定高

　　B．电势为零的地方场强也一定为零

　　C．场强为零的地方电势也一定为零

　　D．场强大小相同的点电势不一定相同

6、若带正电的小球只受电场力的作用，则它在任意一段时间内（       ）

　　A．一定沿着电场线由高电势向低电势运动

　　B．一定沿着电场线由低电势向高电势运动

　　C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势向低电势运动

　　D．不一定沿电场线运动，也不一定由高电势向低电势运动

7、有一电场的电场线如图1所示，场中A、B两点电场强度的大小和电势分别用EA、EB和UA、UB表示，则（      ） 

　　A．EA＞EB  UA＞UB

　　B．EA＞EB  UA＜UB

　　C．EA＜EB  UA＞UB

　　D．EA＜EB  UA＜UB

8、如图2，A、B为两等量异号点电荷，A带正电，B带负电，在A、B连线上有a、b、c三点，其中b为连线的中点，ab＝bc，则（      ）

A．a点与c点的电场强度相同    

B．a点与c点的电势相同

　　C．a、b间电势差与b、c间电势差相等

　　D．点电荷q沿A、B连线的中垂线移动，电场力不作功

9、在以点电荷为球心、r为半径的球面上各点相同的物理量是（      ）

　　A．电场强度     B．同一电荷所受电场力

　　C．电势         D．同一电荷具有的电势能

10、下述说法正确的是（       ）

　　A．在同一等势面上移动电荷，电场力不作功

　　B．等势面上各点场强大小一定相等

　　C．电场中电势高处，电荷的电势能就大

　　D．电场强度大处，电荷的电势能就大

11、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点电场力做了5×10－6J的功，那么（      ）

　　A．电荷在B处时将具有5×10－6J的电势能

　　B．电荷在B处将具有5×10－6J的动能

　　C．电荷的电势能减少了5×10－6J

D．电荷的动能增加了5×10－6J

12、关于等势面下列说法正确的是(     )

A．  等势面与电场线处处垂直

B．   同一等势面上的各点场强大小必定相等

C．   电荷所受电场力的方向必和该点等势面垂直，并指向电势升高的方向

D．  电荷从电场中一点移到另一点，电场力没做功，电荷必在同一等势面上移动

13、以无穷远处为零电势点，下述情况中各物理量为正还是为负？

　　（1）负电荷周围空间的电势为_________值．

　　（2）正电荷位于某负荷电产生的电场内，它的电势能为________值．

　　（3）负电荷位于某负电荷产生的电场内，它的电势能为________值．

14、如图8所示，实线为电场线，虚线为等势线，且相邻两等势间的电势差相等，一正电荷在等势线U3上时，具有动能20J，它运动到等势线U1时速度为零，令U2＝0，那么该电荷的电势能为4J时，其动能为_______J．