沪科版物理选修3-1课件：第2章 2.2 研究电场的能的性质(一)

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2．电场力做功与电势能变化的关系 电场力做功与重力做功类似，与路径无关，取决于初末位置，类比重力势 能引入了电势能的概念．电场力做功与电势能变化的关系是电场力做功必然引 起电势能的变化． (1)电场力做功一定伴随着电势能的变化，电势能的变化只有通过电场力做 功才能实现，与其他力是否做功，及做功多少无关． (2)电场力做正功，电势能一定减小；电场力做负功，电势能一定增大．电 场力做功的值等于电势能的变化量，即：WAB＝EpA－EpB.
图 222
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【解析】
由题图可知，电场方向水平向左，带正电的矿粉所受电场力方
向与电场方向相同，所以落在左侧；带负电的矿粉所受电场力方向与电场方向 相反，所以落在右侧，选项 A 错误．无论矿粉所带电性如何，矿粉均向所受电 场力方向偏转，电场力均做正功，选项 B 正确．电势能均变小，选项 C 错误， 选项 D 正确．
【提示】 电势能变化相等，都是电势能减少了 Eqd.
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[核心点击] 1．电场力做功的特点 电场力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关． (1)在匀强电场中，电场力做功为 W＝qEd，其中 d 为电荷沿电场线方向上的 位移． (2)电场力做功与重力做功相似，只由初末位置决定，移动电荷 q 的过程中 电场力做的功是确定值．
(2)电场力做正功，电势能减少；电场力做负功 ，电势能增加．
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[再判断] 1．在非匀强电场中移动电荷，电场力做功与路径有关．(×) 2．规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能都是相同的．(×) 3．电场力对电荷做正功时，电势能减小．(√)
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[后思考] 重力做功与重力势能的变化有什么关系？你能通过类比，得出电场力做功 与电势能变化的关系吗？
知 识 脉 络
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电场力做功的特点和功能的关系
[先填空] 1．电场力做功的特点 如图 221 所示， 电荷沿直线 AB、 折线 ACB、 曲线 AB 运动， 电场力做功相同 ， 即电场力做功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与经过的路径无关．
图 221
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2．电势能的概念 (1)定义：电荷在电场中具有的 势能叫做电势能． (2)大小：电荷在电场中某点的电势能 等于电荷从这点移动到选定的参考点 的过程中电场力所做的功． (3)相对性：电荷在电场中具有的电势能具有相对 性，规定了参考点 (也就是 电势能零点)才有具体值．通常取无穷远处或大地的电势为零． 3．电场力做功与电势能的关系 (1)公式：WAB＝ EpA－EpB .
【解析】 电场力对电荷做正功，则电势能减少，但不能确定该电荷的正、 负，故 D 正确．
【答案】 D
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)
2．地球表面附近某区域存在大小为 150 N/C、方向竖直向下的电场．一质 量为 1.00×10
－4
kg、带电荷量为－1.00×10
－7
C 的小球从静止释放，在电场区域
内下落 10.0 m．对此过程，该小球的电势能和动能的改变量分别为(重力加速度 大小取 9.80 m/s2，忽略空气阻力)( A．－1.50×10－4 J 和 9.95×10－3 J B．1.50×10－4 J 和 9.95×10－3 J C．－1.50×10－4 J 和 9.65×10－3 J D．1.50×10－4 J 和 9.65×10－3 J
【答案】 D
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3. (多选)如图 222 是某种静电矿料分选器的原理示意图，带电矿粉经漏斗 落入水平匀强电场后，分落在收集板中央的两侧．对矿粉分离的过程中，下列表 述正确的有( )
A．带正电的矿粉落在右侧 B．电场力对矿粉做正功 C．带负电的矿粉电势能变大 D．带正电的矿粉电势能变小
知 识 点 一
2.2
知 识 点 二
研究电场的能的性质(一)
学 业 分 层 测 评
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学 习 目 标 1.通过探究电场力对带电粒子做功的特 点， 知道电场力做功和路径无关． (重点) 2． 掌握将电场力做功与重力做功进行类 比的方法，理解电场力做功与电势能变 化的关系， 认识电势能的相对性． (难点) WAB 3． 理解电势差的概念， 会用 UAB＝ q 进 行有关计算．(重点).
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1．电场中有 A、B 两点，在将某电荷从 A 点移到 B 点的过程中， 电场力对该电荷做了正功，则下列说法中正确的是( A．该电荷是正电荷，且电势能减少 B．该电荷是负电荷，且电势能增加 C．该电荷电势能增加，但不能判断是正电荷还是负电荷 D．该电荷电势能减少，但不能判断是正电荷还是负电荷
【提示】 重力做功 电场力做功
重力做正功，重力势能减少 电场力做正功，电势能减少 重力做负功，重力势能增加 电场力做负功，电势能增加
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[合作探讨] 探讨 1：电场力做功和重力做功有什么相似之处？
【提示】 都与路径无关．
探讨 2：在图 221 中带电小球沿三种不同的路径由 A 点到 B 点的过程中， 电势能变化了多少？
【答案】 BD
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电场中的功能关系 (1)电场力做功对应电势能的变化．本题中电场力做负功，电势能增加． (2)重力做功只对应重力势能的变化． (3)合外力做功对应动能的变化.2 题中动能的变化量等于重力和电场力做功 的代数和．
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电势差
[先填空]
WAB 1．定义：物理学中，把 q 叫做电场中 A、B 两点间的电势差． WAB 2．定义式：UAB＝ q
.
3．单位：国际单位制中，电势差的单位是伏特，符号是 V,1 V＝ 1 J/C .
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)
【解析】 设小球下落的高度为 h， 则电场力做的功 W1＝－qEh＝－1.5×10
－4
J，电场力做负功，电势能增加，所以电势能增加 1.5×10
－4
J；重力做的功
W2＝mgh＝9.8×10－3 J，合力做的功 W＝W1＋W2＝9.65×10－3 J，根据动能定理 可知 ΔEk＝W＝9.65×10－3 J，因此 D 项正确．