2024年高考物理一轮复习第七章静电场第2课时电势电势能电势差学案新人教版.docVIP

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第2课时电势电势能电势差

1．电场力做功

(1)特点：电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。如图，WAC＝WABC。

(2)计算

①W＝qEd，适用于匀强电场。

②WAB＝qUAB，适用于任何电场。

2．电势能

(1)大小：等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力做的功。

(2)公式：Ep＝qφ。

(3)电场力做功与电势能改变的关系：WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp，即电场力做的功等于电势能改变量的负值。

3．电势

(1)定义式：φ＝eq\f(Ep,q)。

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

(3)沿电场线方向，电势渐渐降低。

4．电势差

(1)定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差，UAB＝φA－φB。

(2)电势差与电场力做功的关系：UAB＝eq\f(WAB,q)。

(3)匀强电场中电势差与场强的关系：U＝Ed。

5．等势面

(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。

(2)等势面的特点

①在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功。

②电场线与等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

③随意两个等势面都不相交。

④等差等势面越密的地方，电场强度越大。

[基础自查]

1．推断正误

(1)电场中电场强度为零的地方电势肯定为零。(×)

(2)等势面是客观存在的，电场线与等势面肯定垂直。(√)

(3)电场强度到处相同的区域内，电势肯定也到处相同。(×)

(4)沿电场线方向电场强度越来越小，电势渐渐降低。(×)

(5)A、B两点间的电势差等于将正电荷从A点移到B点时静电力所做的功。(×)

(6)带电粒子肯定从电势能大的地方向电势能小的地方移动。(×)

(7)由于静电力做功跟移动电荷的路径无关，所以电势差也跟移动电荷的路径无关，只跟这两点的位置有关。(√)

2．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)

解析：选C两点间电势差与移动的电荷无关，电场力做功变为W′＝2qU＝2W，只有C正确。

3.如图所示，实线为某电场的电场线，虚线表示该电场的等势面，A、B、C是电场中的三点，下列说法正确的是()

A．三点中，B点的场强最大

B．三点中，A点的电势最高

C．将一带负电的检验电荷从A移动到B，电势能增大

D．将一带正电的检验电荷从A移动到B和从A移动到C，电势能的改变相同

解析：选D电场线的疏密表示电场强度的大小，所以三点中，A点场强最大，A错误；沿电场线方向，电势渐渐降低，A点电势最低，B错误；将一带负电的检验电荷从A移动到B，电场力做正功，电势能减小，C错误；因为B、C两点在同一等势面上，所以将一带正电的检验电荷从A移动到B和从A移动到C，电场力做的功相同，电势能改变相同，D正确。

4.(多选)如图所示，M、N为电场中两个等势面，GH直线是其中的一条电场线，则下列说法中正确的是()

A．EG＜EH

B．正电荷置于G点时电势能大于置于H点时的电势能

C．φG＜φH

D．负电荷由H点移动到G点时电场力做正功

答案：ABD

考点一电场力做功与电势能

[典例](多选)某带电金属棒所带电荷匀称分布，其四周的电场线分布如图所示，在金属棒的中垂线上的两条电场线上有A、B两点，电场中另有一点C。已知A点到金属棒的距离大于B点到金属棒的距离，C点到金属棒的距离大于A点到金属棒的距离，则()

A．A点的电势高于B点的电势

B．B点的电场强度大于C点的电场强度

C．负电荷在A点的电势能小于其在B点的电势能

D．将正电荷沿AC方向从A点移动到C点，电场力做正功

[解题指导]

(1)依据电场线推断电势凹凸、场强大小关系。

(2)结合电势的凹凸和电荷的正负比较电势能的大小关系。

[解析]由题图结合电场线的特点可知，该题中金属棒两侧的电场是对称的。依据电场线的疏密表示电场强度的大小，可知B点的电场强度大于C点的电场强度，选项B正确；依据沿着电场线方向电势渐渐降低，可知A点电势低于B点电势，选项A错误；依据电势能与电势的关系可知，负电荷在A点的电势能大于其在B点的电势能，选项C错误；将正电荷沿AC方向从A点移动到C点，电场力做正功，选项D正确。

[答案]BD

[规律方法]电势能大小的推断方法

做功法

电场力做正功，电势能减小，做多少正功，就削减多少电势能；电场力做负功，电势能增大，做多少负功，就增加多少电势能

公式法

将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep＝qφ，带符号比较电势能大小

正电荷在电势高的地方