新高考物理一轮复习精讲精练第8章静电场第2讲 电场能的性质（原卷版）.doc

第二讲电场能的性质

知识梳理

一、静电力做功和电势能

1．静电力做功

(1)特点：静电力做的功与电荷经过的路径无关，只与电荷量和电荷移动的初末位置有关。

(2)计算方法

①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为带电体沿电场方向的位移。

②WAB＝qUAB，适用于任何电场。

2．电势能

(1)定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能。

(2)说明：电势能具有相对性，通常把电荷在离场源无限远处或把电荷在大地表面的电势能规定为0。

3．二者关系

(1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB。

(2)通过WAB＝EpA－EpB可知：静电力对电荷做多少正功，电荷的电势能就减少多少；静电力对电荷做多少负功，电荷的电势能就增加多少。

二、电势和等势面

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之比。

(2)定义式：φ＝eq\f(Ep,q)（计算时注意φ、q、Ep都要带正负号）。

(3)矢标性：电势是标量，有正负之分，正(负)号表示该点电势比零电势高(低)。

(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同。

2．等势面

(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面。

(2)四个特点

①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。

②电场线一定与等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面。

③等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。

④任意两个等势面都不相交。

三、电势差

1．定义：在电场中，两点之间电势的差值。

2．定义式：UAB＝φA－φB。

3．与静电力做功的关系

(1)静电力做的功WAB等于电荷在A、B两点的电势能之差。

(2)电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关，与零电势点的选取无关。

4．电势差与电场强度

(1)电势差与电场强度的关系式：UAB＝Ed，其中d为电场中两点间沿电场方向的距离。

(2)电场强度的方向和大小与电势差的关系：电场中，电场强度方向指向电势降低最快的方向。

知识训练

考点一、电场力做功、电势和电势能

1．判断电场力做功的正负：

(1)根据电场力与速度夹角：夹角是锐角，电场力做正功．夹角是钝角，电场力做负功．

(2)根据WAB＝qUAB：由q和UAB的正负，判断WAB的正负．

2．判断电势能的变化：

(1)根据电场力做功：电场力做正功，电势能减少，电场力做负功，电势能增加．

(2)根据Ep＝φq：正电荷在电势越高处电势能越大；负电荷在电势越高处电势能越小．

3．判断电势高低：

(1)根据电场线：沿电场线的方向电势降低．

(2)根据UAB＝SKIPIF10：判断UAB正负，确定φA和φB的高低．

例1、电荷量为q的电荷在电场中由A点移到B点时，电场力做功W，由此可算出两点间的电势差为U，若让电荷量为2q的电荷在电场中由A点移到B点，则()

A．电场力做功仍为W

B．电场力做功为eq\f(W,2)

C．两点间的电势差仍为U

D．两点间的电势差为eq\f(U,2)

例2、(2019·江苏高考)(多选)如图所示，ABC为等边三角形，电荷量为＋q的点电荷固定在A点。先将一电荷量也为＋q的点电荷Q1从无穷远处(电势为0)移到C点，此过程中，电场力做功为－W。再将Q1从C点沿CB移到B点并固定。最后将一电荷量为－2q的点电荷Q2从无穷远处移到C点。下列说法正确的有()

A．Q1移入之前，C点的电势为eq\f(W,q)

B．Q1从C点移到B点的过程中，所受电场力做的功为0

C．Q2从无穷远处移到C点的过程中，所受电场力做的功为2W

D．Q2在移到C点后的电势能为－4W

例3、如图所示，A点与B点间距离为2l，OCD是以B为圆心，以l为半径的半圆路径．A、B两处各放有一点电荷，电荷量分别为＋q和－q.下列说法正确的是()

A．单位正电荷在O点所受的静电力与在D点所受的静电力大小相等、方向相反

B．单位正电荷从D点沿任意路径移到无限远，静电力做正功，电势能减小

C．单位正电荷从D点沿DCO移到O点，电势能增大

D．单位正电荷从O点沿OCD移到D点，电势能增大

例4、(多选)(2020·山东卷·10)真空中有两个固定的带正电的点电荷，电荷量不相等．一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时，仅在电场力的作用下恰好保持静止状态．过O点作两正电荷连线的垂线，以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d，如图所示．以下说法正确的是()

A．a点电势低于O点

B．b点电势低于c点

C．该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能

D．该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能

课堂随练

训练1、(2021·高考广东卷，T6)图是某种静电推进装置的原理图，发射极与吸极接在高压