電勢能和電勢學(xué)年高中物理人教版必修

電勢能和電勢第十章

靜電場中的能量第1節(jié)

靜

電

力

做

功1

電

勢

能2

電

勢

3目

錄問

題

導(dǎo)

入一個(gè)正電荷在勻強(qiáng)電場中只受到靜電力F的作用，它在電場中由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)，靜電力做了正功WAB。從能量轉(zhuǎn)化的角度，同學(xué)們可以展開哪些思考呢？

一個(gè)質(zhì)量為m的物體在地面某位置的重力mg是一定的，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān)；一個(gè)帶電量為q的正電荷在勻強(qiáng)電場中某位置的電場力Eq也是一定的，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也無關(guān)。重力與電場力（1）帶電量為q的正電荷在勻強(qiáng)電場中從A沿電場線運(yùn)動(dòng)到B的過程中，靜電力做的功為：WAB=Eq·|AB|BA0靜電力做功的特點(diǎn)（2）帶電量為q的正電荷在勻強(qiáng)電場中從A沿傾斜直線運(yùn)動(dòng)到B的過程中，靜電力做的功為：WAB=WAM+WMB=Eq·|AM|+0

=Eq·|AM|BAMEq靜電力做功的特點(diǎn)（3）帶電量為q的正電荷在勻強(qiáng)電場中從A沿曲線運(yùn)動(dòng)到B的過程中，靜電力做的功為：WAB=WAM=Eq·|AM|微元法BAMEq靜電力做功的特點(diǎn)

在電場中不論電荷經(jīng)由什么路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn)，靜電力所做的功都是一樣的。因此，在電場中移動(dòng)電荷時(shí)，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)。（對非勻強(qiáng)電場同樣適用）靜電力做功的特點(diǎn)WG＝mgh1－mgh2定義重力勢能Ep＝mgh重力做的功等于重力勢能的減少量溫

故

知

新重力勢能電勢能功與能量的轉(zhuǎn)化的概念緊密相連。類

比

推

理WAB=EpA-EpB1.定義：電荷在電場中具有的與電荷位置有關(guān)的能量，叫電勢能（Ep）。2.電場力做功和電勢能的關(guān)系

電場力做正功，電勢能減?。浑妶隽ψ鲐?fù)功，電勢能增加WAB=EpA-EpB電

勢

能3.電勢能的特點(diǎn)：（1）系統(tǒng)性：電勢能是電荷及對它作用的電場所共有的。

（2）相對性：相對于零勢能面而言的。將不同質(zhì)量的物體從地面搬到樓頂，重力勢能的變化不同，但是樓頂?shù)摹案叨取笔且欢ǖ摹?/p>

將質(zhì)量m的物體提升h高度，重力勢能增加mgh；將質(zhì)量為2m的物體提升h高度，重力勢能增加2mgh；將質(zhì)量為3m的物體提升h高度，重力勢能增加3mgh。

將電荷量為q的正電荷從O移到A，電勢能增加Eq|OA|；將電荷量為2q的正電荷從O移到A，電勢能增加2Eq|OA|；將電荷量為3q的正電荷從O移到A，電勢能增加3Eq|OA|······電場中的“高度”1.定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與電荷量的比值。

電

勢

3.單位：伏特符號為V1V=1J/C（1）相對性：某點(diǎn)電勢的大小是相對于零點(diǎn)電勢而言的。（2）固有性：某點(diǎn)電勢的大小是由電場本身性質(zhì)決定的。（3）標(biāo)量性：有正負(fù)之分。計(jì)算時(shí)Ep、q

要帶上正負(fù)號。4.注意：公式性質(zhì)意義圖解電場強(qiáng)度EE=F/q矢量描述電場的力的性質(zhì)電勢φφ=Ep/q標(biāo)量描述電場的能的性質(zhì)電場強(qiáng)度與電勢的比較

例

題

精

析【例1】如圖所示，僅在電場力作用下，一帶電粒子沿圖中虛線從A運(yùn)動(dòng)到B，則有（

）A.電場力做正功B.動(dòng)能增加C.電勢能增加D.加速度增大E.粒子帶正電①

根據(jù)曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知，電場力指向軌跡的凹側(cè)，因此粒子帶負(fù)電；CD②

電場力與粒子的速度方向成鈍角，做負(fù)功，因此動(dòng)能減小，電勢能增大。③

從A到B，電場線變得密集，電場強(qiáng)度（電場力）增大，加速度增大。要點(diǎn)提示【例2】某靜電場的電場線分布如圖所示，圖中A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為EA和EB，電勢分別為φA和φB，將帶電量為q的負(fù)電荷分別放在A、B兩點(diǎn)時(shí)具有的電勢能分別為EpA和EpB，則有（

）A.EA>EB，φA>φB，EpA<EpBB.EA>EB，φA>φB，EpA>EpBC.EA<EB，φA>φB，EpA>EpBD.EA<EB，φA<φB，EpA<EpBA例

題

精

析①

沿電場線方向，電勢逐漸降低。因此A點(diǎn)電勢較高；②

由于粒子帶的是負(fù)電，因此A點(diǎn)的電勢能較??；③A點(diǎn)電場線較密集，電場強(qiáng)度較大。要點(diǎn)提示【例3】如圖甲所示，AB是電場中的一條直線，電子以某一初速度從A點(diǎn)出發(fā)，僅在電場力作用下沿AB運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，其v-t圖像如圖乙所示。關(guān)于A、B兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度EA、EB和電勢φA、φB的關(guān)系，下列判斷正確的是（

）A.EA>EB

B.EA<EB

C.φA>φB

D.φA<φBAC例

題

精

析①

從A到B的過程中，電子的速度減小，電場力做負(fù)功，電場力向左，電場強(qiáng)度向右；【②

從A到B，電子動(dòng)能減小，電勢能增大，電勢降低，沿電場線運(yùn)動(dòng)?！竣?/p>

從A到B，加速度減小，電場強(qiáng)度減小。要點(diǎn)提示【例4】將一電荷量為q=2×10-6C的正電荷從無限遠(yuǎn)處一點(diǎn)O移至電場中某點(diǎn)A，靜電力做功4×10-5J。取無限遠(yuǎn)處為電勢零點(diǎn)，求：

（