高中物理選修3-1第1部分 第一章《靜電場(chǎng)》第4節(jié)《電勢(shì)能 電勢(shì)與電勢(shì)差》教科

《高中物理選修3-1第1部分 第一章《靜電場(chǎng)》第4節(jié)《電勢(shì)能 電勢(shì)與電勢(shì)差》教科》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理選修3-1第1部分 第一章《靜電場(chǎng)》第4節(jié)《電勢(shì)能 電勢(shì)與電勢(shì)差》教科（56頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

歡迎進(jìn)入物理課堂 第一章 第4節(jié) 理解教材新知 把握熱點(diǎn)考向 應(yīng)用創(chuàng)新演練 知識(shí)點(diǎn)一 知識(shí)點(diǎn)二 知識(shí)點(diǎn)三 考向一 考向三 隨堂基礎(chǔ)鞏固 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 考向二 1 電勢(shì)能是能量的一種形式 由電荷和電場(chǎng)所共有 2 電場(chǎng)力做功與路徑無(wú)關(guān) 電場(chǎng)力做的功等于電荷電勢(shì)能的減少量 3 電場(chǎng)線的方向就是電勢(shì)降落最快的方向 4 電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直 并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 自學(xué)教材 1 靜電力做功的特點(diǎn) 1 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 靜電力做的功為 W 其中d為沿電場(chǎng)線方向的位移 2 在電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí) 靜電力做的功與無(wú)關(guān) 只與有關(guān) qE d 路徑 始末位置 2 電勢(shì)能 1 定義 電荷在電場(chǎng)中具有的勢(shì)能 2 靜電力做功與電勢(shì)能的關(guān)系 靜電力做的功等于電勢(shì)能的 表達(dá)式為 WAB EpA EpB 電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能 等于把它從這點(diǎn)移到位置時(shí)靜電力做的功 減少量 零勢(shì)能 重點(diǎn)詮釋 1 與重力勢(shì)能類似 電勢(shì)能在選取零電勢(shì)能位置后 才能有確定的值 一般選取無(wú)限遠(yuǎn)處或大地作為零勢(shì)能位置 若將無(wú)窮遠(yuǎn)處的電勢(shì)能定為零 則電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的大小就等于將電荷從該點(diǎn)移到無(wú)窮遠(yuǎn)處電場(chǎng)力所做的功 2 電場(chǎng)力做功一定伴隨著電勢(shì)能的變化 電勢(shì)能的變化只有通過(guò)電場(chǎng)力做功才能實(shí)現(xiàn) 與其他力是否做功 及做功多少無(wú)關(guān) 3 同一個(gè)電荷在同一位置的電勢(shì)能與零電勢(shì)能位置的規(guī)定有關(guān) 因此電勢(shì)能是相對(duì)的 4 電勢(shì)能是能量的一種形式 電荷的電勢(shì)能是由電荷和電場(chǎng)共有的 5 電場(chǎng)力做的功只能決定電勢(shì)能的變化量 而不能決定電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能的大小 1 一負(fù)電荷僅受靜電力的作用 從電場(chǎng)中的A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) 在此過(guò)程中該電荷做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 則A B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度EA EB及該電荷在A B兩點(diǎn)的電勢(shì)能EpA EpB之間的關(guān)系為 A EA EBB EAEpB 解析 電荷做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 說(shuō)明電荷所受靜電力恒定 由F qE可知 A B兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度相等 故A對(duì) B錯(cuò) 由于靜電力做正功 所以電勢(shì)能減小 即EpA EpB 故C錯(cuò) D對(duì) 答案 AD 自學(xué)教材 電勢(shì)能 電荷量 2 電勢(shì)差 1 定義 電場(chǎng)中兩點(diǎn)的之差 2 定義式 UAB UBA 3 性質(zhì) 電勢(shì)差是標(biāo)量 其大小只與電場(chǎng)中兩點(diǎn)的位置有關(guān) 與是否存在檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān) 電勢(shì) A B 重點(diǎn)詮釋 1 對(duì)電勢(shì)的理解 1 電勢(shì)的相對(duì)性 電勢(shì)是相對(duì)的 與電勢(shì)零點(diǎn)的選取有關(guān) 只有先確定了電勢(shì)零點(diǎn) 才能確定電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì) 2 電勢(shì)的固有性 電勢(shì) 是表示電場(chǎng)能量屬性的一個(gè)物理量 由電場(chǎng)本身決定 與是否放電荷 電荷的電性及電荷量均無(wú)關(guān) 3 電勢(shì)是標(biāo)量 電勢(shì)只有大小 沒(méi)有方向 但有正負(fù) 正值表示該點(diǎn)電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)高 負(fù)值表示電勢(shì)比零電勢(shì)點(diǎn)低 4 點(diǎn)電荷周圍電勢(shì)的高低 若規(guī)定無(wú)窮遠(yuǎn)處為零電勢(shì)點(diǎn)時(shí) 則正電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為正值 且越靠近正電荷的地方電勢(shì)越高 負(fù)電荷形成的電場(chǎng)則相反 2 電勢(shì)與電勢(shì)差的關(guān)系 2 電場(chǎng)中有A B兩點(diǎn) 其電勢(shì)分別為 A和 B 場(chǎng)強(qiáng)分別為EA和EB 若 AEBB EA EBC EA EBD 條件不足 不能確定 解析 在正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)中 AEB 在勻強(qiáng)電場(chǎng)中 A B時(shí) EA EB 而題中沒(méi)有給出電場(chǎng)的分布情況 故不能確定EA與EB的大小關(guān)系 答案 D 1 定義電場(chǎng)中電勢(shì)值相等的各點(diǎn)構(gòu)成的曲面 2 特點(diǎn) 1 在同一等勢(shì)面內(nèi)任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷時(shí) 靜電力 2 在空間沒(méi)有電荷的地方兩等勢(shì)面不相交 自學(xué)教材 不 做功 3 電場(chǎng)線跟等勢(shì)面 并且由電勢(shì)高的等勢(shì)面指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 4 在電場(chǎng)線的地方 等差等勢(shì)面密集 在電場(chǎng)線的地方 等差等勢(shì)面稀疏 5 等勢(shì)面是虛擬的 為描述電場(chǎng)的性質(zhì)而假想的面 垂直 密集 稀疏 重點(diǎn)詮釋 1 等勢(shì)面的應(yīng)用 1 由等勢(shì)面可以判斷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)的高低及差別 2 由等勢(shì)面可以判斷電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)靜電力做功的情況 3 由于等勢(shì)面和電場(chǎng)線垂直 若已知等勢(shì)面的形狀分布 可以繪制電場(chǎng)線 從而確定電場(chǎng)大體分布 4 由等差等勢(shì)面的疏密 可以定性地確定某點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小 2 幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的等勢(shì)面 1 點(diǎn)電荷電場(chǎng)的等勢(shì)面 如圖1 4 1中虛線所示 圖1 4 1 2 等量異種電荷的電場(chǎng)的等勢(shì)面 如圖1 4 2甲所示 過(guò)兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的中垂面是一個(gè)等勢(shì)面 圖1 4 2 3 等量同種電荷的電場(chǎng)的等勢(shì)面 如圖1 4 2乙所示 4 勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面 是與電場(chǎng)線垂直的 間隔相等且相互平行的一簇平面 如圖1 4 3所示 圖1 4 3 3 關(guān)于等勢(shì)面的說(shuō)法 正確的是 A 電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí) 由于不受電場(chǎng)力作用 所以說(shuō)電場(chǎng)力不做功B 在同一個(gè)等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等C 兩個(gè)不等電勢(shì)的等勢(shì)面可能相交D 若相鄰兩等勢(shì)面的電勢(shì)差相等 則等勢(shì)面的疏密程度能反映場(chǎng)強(qiáng)的大小 答案 D 解析 電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí) 靜電力與等勢(shì)面垂直 靜電力不做功 A錯(cuò)誤 在同一等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等 但場(chǎng)強(qiáng)大小不一定相等 B錯(cuò)誤 等差等勢(shì)面越密的地方 電場(chǎng)越強(qiáng) D正確 等勢(shì)面相交處其電勢(shì)相等 故不等電勢(shì)的等勢(shì)面不可能相交 C錯(cuò)誤 例1 有一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷 從電場(chǎng)中的A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)時(shí) 克服電場(chǎng)力做功6 10 4J 從B點(diǎn)移動(dòng)到C點(diǎn) 電場(chǎng)力做功9 10 4J 求 1 若以A為零勢(shì)能點(diǎn) 點(diǎn)電荷在B C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少 點(diǎn)電荷在A C兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差為多少 2 若以B為零勢(shì)能點(diǎn) 點(diǎn)電荷在A C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少 在A C兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差為多少 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn) 1 點(diǎn)電荷的電勢(shì)能與零勢(shì)能點(diǎn)的選取有關(guān) 2 點(diǎn)電荷在電場(chǎng)中兩點(diǎn)間電勢(shì)能的差值與零勢(shì)能的選取無(wú)關(guān) 解析 1 以A為零勢(shì)能點(diǎn)時(shí) 由題意可知 把點(diǎn)電荷從B點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn) 電場(chǎng)力做功W1 6 10 4J 所以點(diǎn)電荷在B點(diǎn)的電勢(shì)能為EpB W1 6 10 4J 把點(diǎn)電荷從C點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn) 電場(chǎng)力做功等于把點(diǎn)電荷從C點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn) 再?gòu)腂點(diǎn)移動(dòng)到A點(diǎn)電場(chǎng)力做功的代數(shù)和 即W2 9 10 4J 6 10 4J 3 10 4J所以點(diǎn)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能為 EpC W2 3 10 4J A C兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差EpA EpC 0 3 10 4J 3 10 4J 2 以B為零勢(shì)能點(diǎn)時(shí) 把點(diǎn)電荷從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn) 電場(chǎng)力做功W1 6 10 4J 點(diǎn)電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能為EpA W1 6 10 4J 從C點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn) 電場(chǎng)力做功W2 9 10 4J 點(diǎn)電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能為EpC W2 9 10 4J A C兩點(diǎn)的電勢(shì)能之差EpA EpC 6 10 4J 9 10 4J 3 10 4J 答案 見(jiàn)解析 1 求解電荷的電勢(shì)能時(shí) 往往是從電場(chǎng)力做功入手加以解決 2 判定電勢(shì)能增減的方法 做功判定法 無(wú)論是哪種電荷 只要電場(chǎng)力做正功 電荷的電勢(shì)能一定減少 只要電場(chǎng)力做負(fù)功 電荷的電勢(shì)能一定增加 電場(chǎng)線法 正電荷順著電場(chǎng)線方向移動(dòng) 電勢(shì)能一定減小 逆著電場(chǎng)線方向移動(dòng) 電勢(shì)能一定增加 負(fù)電荷順著電場(chǎng)線方向移動(dòng) 電勢(shì)能一定增加 逆著電場(chǎng)線方向移動(dòng) 電勢(shì)能一定減小 電性判定法 同種電荷靠近時(shí)電勢(shì)能增大 遠(yuǎn)離時(shí)電勢(shì)能減小 異種電荷靠近時(shí)電勢(shì)能減小 遠(yuǎn)離時(shí)電勢(shì)能增大 1 如圖1 4 4所示 在點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的一條電場(chǎng)線上依次有A B C三點(diǎn) 分別把 q和 q的試探電荷依次放在三點(diǎn)上 關(guān)于它們所具有的電勢(shì)能E的正確說(shuō)法是 A 放上 q時(shí) 它們的電勢(shì)能EA EB ECB 放上 q時(shí) 它們的電勢(shì)能EAEB ECD 放上 q時(shí) 它們的電勢(shì)能EA EB EC 圖1 4 4 解析 放上 q時(shí) 電荷從位置A B C 都是電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能應(yīng)減小 可見(jiàn)EA EB EC 放上 q時(shí) 電荷從位置A B C 都是克服電場(chǎng)力做功 電荷的電勢(shì)能應(yīng)增大 即EA EB EC 故正確選項(xiàng)為A D 答案 AD 例2 有一個(gè)帶電荷量q 3 10 6C的點(diǎn)電荷 從某電場(chǎng)中的A點(diǎn)移到B點(diǎn) 電荷克服靜電力做6 10 4J的功 從B點(diǎn)移到C點(diǎn) 靜電力對(duì)電荷做9 10 4J的功 問(wèn) 1 AB BC CA間電勢(shì)差各為多少 2 如以B點(diǎn)電勢(shì)為零 則A C兩點(diǎn)的電勢(shì)各為多少 電荷在A C兩點(diǎn)的電勢(shì)能各為多少 審題指導(dǎo) 解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn) 1 電荷克服電場(chǎng)力做功的含義 2 電勢(shì)差與電場(chǎng)力做功的大小關(guān)系 3 電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系 2 若 B 0 由UAB A B得 A UAB 200V 由UBC B C 得 C B UBC 0 300 V 300V電荷在A點(diǎn)的電勢(shì)能EpA q A 3 10 6 200J 6 10 4J電荷在C點(diǎn)的電勢(shì)能EpC q C 3 10 6 300J 9 10 4J 答案 1 200V 300V100V 2 200V300V 6 10 4J 9 10 4J 2 如圖1 4 5所示為一勻強(qiáng)電場(chǎng) 場(chǎng)強(qiáng)E 2 102N C 現(xiàn)讓一個(gè)電荷量q 4 10 8C的負(fù)電荷沿電場(chǎng)方向從M點(diǎn)移到N點(diǎn) MN間的距離x 30cm 試求 1 電荷從M點(diǎn)移到N點(diǎn)電勢(shì)能的變化 2 M N兩點(diǎn)間的電勢(shì)差 圖1 4 5 答案 1 增加了2 4 10 6J 2 60V 例3 2011 江蘇高考 一粒子從A點(diǎn)射入電場(chǎng) 從B點(diǎn)射出 電場(chǎng)的等勢(shì)面和粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖1 4 6所示 圖中左側(cè)前三個(gè)等勢(shì)面彼此平行 不計(jì)粒子的重力 下列說(shuō)法正確的有 A 粒子帶負(fù)電荷B 粒子的加速度先不變 后變小C 粒子的速度不斷增大D 粒子的電勢(shì)能先減小 后增大 圖1 4 6 解析 根據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直并指向電勢(shì)低的等勢(shì)面 可大致畫出電場(chǎng)線的形狀 粒子在電場(chǎng)力的作用下軌跡向下彎曲 根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 可以說(shuō)明電場(chǎng)力指向軌跡內(nèi)側(cè) 與場(chǎng)強(qiáng)方向相反 所以粒子帶負(fù)電 A正確 等勢(shì)面先是平行等距 后變得稀疏 則電場(chǎng)強(qiáng)度先是勻強(qiáng)電場(chǎng) 后場(chǎng)強(qiáng)變小 即電場(chǎng)力先不變 后變小 B正確 根據(jù)電場(chǎng)力做功W qU 電場(chǎng)力做負(fù)功 所以粒子速度減小 C錯(cuò)誤 電場(chǎng)力始終做負(fù)功 由功能關(guān)系可知 粒子的電勢(shì)能始終增加 所以D錯(cuò)誤 答案 AB 1 根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡分析有關(guān)問(wèn)題時(shí) 隱含條件往往是電荷所受電場(chǎng)力方向確定 這是根據(jù) 帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定夾在速度方向和合外力 這里是電場(chǎng)力 方向之間 得出的 分析問(wèn)題時(shí)要注意挖掘隱含條件 2 等勢(shì)面的疏密對(duì)應(yīng)電場(chǎng)的弱強(qiáng) 并且等勢(shì)面上各處均與該點(diǎn)的電場(chǎng)線垂直 3 如圖1 4 7所示 圖中實(shí)線表示一勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線 一帶負(fù)電荷的粒子射入電場(chǎng) 虛線是它的運(yùn)動(dòng)軌跡 a b是軌跡上的兩點(diǎn) 若粒子所受重力不計(jì) 則下列判斷中正確的是 A 電場(chǎng)線方向向下B 粒子一定從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)C a點(diǎn)電勢(shì)比b點(diǎn)電勢(shì)高D 粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能 圖1 4 7 解析 無(wú)論粒子從a點(diǎn)或者從b點(diǎn)射入電場(chǎng) 由于運(yùn)動(dòng)軌跡向下彎曲 說(shuō)明粒子受電場(chǎng)力方向向下 可判明電場(chǎng)線的方向向上而不是向下 A錯(cuò)誤 粒子既可以從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn) 也可以從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn) B錯(cuò)誤 由于順著電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低 故有 a b C錯(cuò)誤 負(fù)電荷逆著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)電勢(shì)能減小 順著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí)電勢(shì)能增加 因而粒子在a點(diǎn)的電勢(shì)能大于在b點(diǎn)的電勢(shì)能 D正確 答案 D 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 隨堂基礎(chǔ)鞏固 點(diǎn)擊下圖片進(jìn)入 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全