電勢能和電勢（一）【典例精析+知識精講】 高二物理備課精研課件 （2019人教版必修第三冊）

10.1電勢能和電勢（一）第十章靜電場中的能量一個正電荷在電場中只受到靜電力F的作用，它在電場中由A點運動到B點時，靜電力做了正功WAB。由動能定理可知，該電荷的動能增加了WAB。

從能量轉(zhuǎn)化的角度思考，物體動能增加了，意味著有另外一種形式的能量減少了。這是一種什么形式的能量呢？一個質(zhì)量為m的物體在地面某位置的重力mg是一定的，與運動狀態(tài)無關(guān)；一個帶電量為q的正電荷在勻強電場中某位置的電場力Eq也是一定的，與運動狀態(tài)也無關(guān)。重力做功具有跟路徑無關(guān)的特點靜電力做功是否也具有這一特點？一、靜電力做功的特點ME1、將電荷q從A沿直線移至BAB?+q+qF靜電力做功WAB=F·|AB|cosθ=qE·|AM|勻強電場2、將電荷q從A沿折線移至BM?EAB+qF+qF對AM:W1

=qE·|AM|對MB:W2

=0對全程:W=W1

+W2=qE·|AM|一、靜電力做功的特點“微元法”QP3、計算把q沿任意曲線ANB從A點移動到B點靜電力所做的功。FΔd在電場中不論電荷經(jīng)由什么路徑從A點移動到B點，靜電力所做的功都是一樣的。因此，在電場中移動電荷時，靜電力所做的功只與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。其他靜電場也是適用的二、電勢能重力做功與路徑無關(guān)物體在重力場中具有重力勢能EP靜電力做功與路徑無關(guān)電荷在電場中具有電勢能EPWG=Ep1-Ep2AhBh1h2物體下降時，重力做正功,重力勢能減小，即重力做的功等于重力勢能的減少量。十十AB當正電荷在電場中從A移到B，靜電力做正功，電勢能減小，即靜電力做的功等于電勢能的減少量。AhBh2h1物體上升時，重力做負功,重力勢能增加。十十BA當正電荷在電場中從B移到A，靜電力做負功，電勢能增加。WAB=EpA-EpBWG=Ep1-Ep2WAB=EpA-EpB二、電勢能WAB

＝

EpA

－

EpBWAB為負值，EpA

<EpB，電勢能增加。WAB為正值，EpA>EpB，電勢能減少。1、電荷在電場中具有電勢能

靜電力做的功等于電勢能的減少量電場強度為E=3000N/C，AB的連線長度為l=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C。電勢能減少了3×10-7J電荷在A點的電勢能是多大呢？二、電勢能類比重力勢能EpA＝3×10-7J設電荷在B點的電勢能為0EpA＝WAB2、電勢能的大小電場強度為E=3000N/C，AB的連線長度為l=0.1m，正電荷的電荷量為q=1.0×10-9C。WAB

＝

EpA

－

EpB零勢能位置的選取是任意的WBA

＝

EpB

－

EpA設電荷在A點的電勢能為0EpB＝WBAEpB＝－3×10-7J電荷在電場中某一點具有的電勢能,等于把電荷從電場中這一點移動到0勢能位置,電場力所做的功.物理量規(guī)定電荷在A點的電勢能為0規(guī)定電荷在B點的電勢能為0EpA0EpA＝WAB＝3×10-7JEpBEpB＝WBA＝－3×10-7J0二、電勢能電勢能具有相對性通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為0，或把電荷在大地表面的電勢能規(guī)定為0。多遠算“無限遠”呢？電勢能的變化量是絕對性選擇不同的零勢能位置，電荷從A到B，電勢能的變化量會不同嗎？ΔEp＝EpB－EpA＝－3×10-7J電荷從A到B電勢能的變化量ΔEp＝EpB－EpA＝－3×10-7J電勢能能量觀念研究方法類比科學思維【例題1】如圖所示，是以電荷＋Q為圓心的一組同心圓(虛線)，電場中有A、B、C、D四點．現(xiàn)將一帶正電荷的點電荷由A點沿不同的路徑移動到D點．沿路徑①做功為W1，沿路徑②做功為W2，沿路徑③做功為W3，則(

)A.W2<W3<W1B.W1＝W2＝W3C.W2>W3>W1D.因不知道＋q的具體數(shù)值，故無法進行判斷解析：B因為電場力做功只與電荷的初、末位置有關(guān)，而與電荷的運動路徑無關(guān)，故沿三條路徑將點電荷由A移動到D的過程中，電場力做功相等，選項B正確．【例題2】實線為三條未知方向的電場線，從電場中的M點以相同的速度飛出a、b兩個帶電粒子，a、b的運動軌跡如圖中的虛線所示(a、b只受電場力作用)，則(

)A.a一定帶正電，b一定帶負電B.電場力對a做正功，對b做負功C.a的速度將減小，b的速度將增大D.a的加速度將減小，b的加速度將增大解析：D由于電場線方向未知，故無法確定a、b的電性，A錯；根據(jù)a、b的運動軌跡，a受向左的電場力，b受向右的電場力，所以電場力對a、b均做正功，兩帶電粒子動能均增大，則速度均增大，B、C均錯；a向電場線稀疏處運動，電場強度減小，電場力減小，故加速度減小，b向電場線密集處運動，故加速度增大，D正確【例題3】(多選)一帶電粒子射入一正點電荷的電場中，其運動軌跡如圖所示，粒子從A運動到B，則(

)

A.粒子帶負電B.粒子的動能一直變大C.粒子的加速度先變小后變大D.粒子在電場中的電勢能先變小后變大解析：AD根據(jù)運動軌跡可知，粒子帶負電，粒子的動能先變大后變小，粒子的加速度先變大后變小，選項A正確，B、C錯誤；粒子在電場中運動，電場力先做正功后做負功，粒子的電勢能先變小后變大，選項D正確?！纠}4】(多選)在真空中A、B兩點分別放置等量異種電荷，在電場中通過A、B兩點的豎直平面內(nèi)對稱位置取一個矩形路徑abcd，如圖所示，現(xiàn)將一電子沿abcd移動一周，則下列判斷正確的是(

)A.由a→b電場力做正功，電子的電勢能減小B.由b→c電場對電子先做負功，后做正功，總功為零C.由c→d電子的電勢能一直增加D.由d→a電子的電勢能先減小后增加，電勢能變化量為零解析：BD電子帶負電，由a→b電場力做負功電勢能增加，由c→d電場力做正功，電勢能減小，故A、C錯誤．由b→c，電場力對電子先做負功后做正功，由對稱性，b、c兩點電子電勢能相等，故總功為零，B正確，由d→a電場力對電子先做正功后做負功，故電子的電勢能先減小后增加，再由對稱性可確定電勢能變化量為零，故D正確．1、如圖所示，在勻強電場中有A、B兩點，將一電荷量為q的正電荷從A點移到B點，第一次沿直線AB移動該電荷，電場力做功為W1；第二次沿路徑ACB移動該電荷，電場力做功W2；第三次沿曲線ADB移動該電荷，電場力做功為W3，則(

)A．W1>W2>W3

B．W1<W2<W3C．W1＝W2＝W3 D．W1＝W2>W3假設A、B兩點相距為l，直線AB與電場線的夾角為θ(θ<90°)，根據(jù)功的定義可知，電場力做的功均為qElcosθ，故沿三種路徑移動該電荷，電場力做功相等，選項C正確，A、B、D錯誤。C2、如圖所示，有一帶電的微粒，在電場力的作用下沿曲線從M點運動到N點，則微粒(

)A.帶負電，電勢能增加B.帶負電，電勢能減少C.帶正電，電勢能增加D.帶正電，電勢能減少由帶電微粒運動的徑跡可以看出帶電微粒受到的電場力指向徑跡凹側(cè)，即與電場方向相同，故帶電微粒帶正電，選項A、B錯誤；電場力對帶電微粒做正功，微粒電勢能減少，選項C錯誤，D正確。D3、(多選)一電子飛經(jīng)電場中A、B兩點，電子在A點的電勢能為4.8×10－17J，動能為3.2×10－17J，由A點到B點靜電力做功為1.6×10－17J，如果電子只受靜電力作用，則(

)A.電子在B點的動能為4.8×10－17JB.電子在B點的動能為1.6×10－17JC.電子在B點的電勢能為3.2×10－17JD.電子在B點的電勢能為6.4×10－17J電子由A點到B點靜電力做功為1.6×10－17J，即電子從A點到B點電勢能減少1.6×10－17J，則在B點的電勢能為3.2×10－17J，電子只受靜電力，則電子的電勢能和動能之和不變，在A點有E＝Ek＋Ep＝3.2×10－17J＋4.8×10－17J＝8×10－17J，在B點的動能Ek′＝E－Ep′＝8×10－17J－3.2×10－17J＝4.8×1017J，故A、C正確，B、D錯誤。AC4、一帶電油滴在勻強電