2026版创新设计高考总复习物理(人教基础版)学生用-第2讲 静电场的能的性质.docxVIP

第2讲静电场的能的性质

学习目标1.知道静电场中的电荷具有电势能,理解电势能、电势的含义,掌握静电力做功与电势能变化的关系。2.掌握匀强电场中电势差及其与电场强度的关系。3.会处理电场线、等势面与运动轨迹结合问题。

考点一静电力做功、电势能和电势

1.静电力做功的特点

静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关。

2.电势能

(1)定义:电荷在电场中具有的,称为电势能。?

(2)标矢性:电势能是,有正、负之分,其正负表示大小。?

(3)相对性:电势能具有相对性,通常把或的电势能规定为零。?

3.电势

(1)定义:电荷在电场中某一点的与它的之比。?

(2)定义式:φ=Ep

(3)标矢性:电势是,有正、负之分,其正(负)表示该点电势比高(低)。?

(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取的不同而不同。?

4.静电力做功与电势能变化的关系

(1)静电力做的功等于电荷电势能的,即WAB=EpA-EpB。静电力对电荷做多少正功,电荷电势能就多少;电荷克服静电力做多少功,电荷电势能就多少。?

(2)电势能的大小:由WAB=EpA-EpB可知,若令EpB=0,则EpA=WAB,即一个电荷在电场中某点具有的电势能,数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功。

判断正误

(1)静电力做功一定改变电荷的电势能。()

(2)电场强度为零的点,电势一定为零。()

(3)电势有正负之分,但电势是标量。()

(4)沿电场线的方向电场强度越来越小,电势逐渐降低。()

例1(2025·八省联考四川卷,4)X、Y、Z为大小相同的导体小球,X、Y所带电荷量均为q,Z所带电荷量为-5q。X、Y均放置在光滑绝缘水平面上,Y固定在P点,X与绝缘轻弹簧端相连,弹簧另一端固定,此时X静止在平衡位置O点,如图所示,将较远处的Z移近,先与X接触,然后与Y接触,再移回较远处,在此过程中,一直保持不变的是()

A.X的平衡位置

B.Z的电荷种类

C.Y对X的库仑力方向

D.X、Y系统的电势能

听课笔记?

?

总结提升电势高低的判断

判断依据

判断方法

电场线方向

沿电场线方向电势逐渐降低

场源电荷

的正负

取无穷远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低

静电力

做功

根据UAB=WABq,将WAB、q的正负号代入,由UAB的正负判断φA、φ

例2(2024·江苏徐州模拟)如图所示,正三角形三个顶点A、B、C固定三个电荷量相等的点电荷,M、N为AB边的三等分点,下列说法正确的是()

A.M、N两点电势不同

B.M、N两点电场强度相同

C.将C处电荷沿AB中垂线向上移动,其电势能减小

D.将C处电荷沿AB中垂线向上移动,M点电势降低

听课笔记?

?

总结提升电势能大小的判断

判断方法

方法解读

公式法

将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep=qφ,计算得到的值越大,电势能越大

电势法

正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大

做功法

静电力做正功,电势能减小;静电力做负功,电势能增加

能量

守恒法

在电场中,若只有静电力做功时,电荷的动能和电势能相互转化,动能增加,电势能减小,反之,动能减小,电势能增加

针对训练1(多选)如图,两对等量异号点电荷+q、-q(q0)固定于正方形的4个顶点上。L、N是该正方形两条对角线与其内切圆的交点,O为内切圆的圆心,M为切点。则()

A.L和N两点处的电场方向相互垂直

B.M点的电场方向平行于该点处的切线,方向向左

C.将一带正电的点电荷从M点移动到O点,静电力做正功

D.将一带正电的点电荷从L点移动到N点,静电力做功为零

考点二等势面电势差与电场强度的关系

1.电势差

(1)定义:电荷在电场中由一点A移到另一点B时,与移动电荷的电荷量的比值。?

(2)定义式:UAB=WAB

(3)电势差与电势的关系

UAB=,UAB=-UBA。?

2.等势面

(1)定义:电场中相等的各点组成的面。?

(2)四个特点

①等势面一定与垂直。?

②在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。

③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

④等差