电势与电势能习题课
电场5 电势 电势能 习题课
· C -6v
练习:图中A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四
个顶点已知A、B、C三点的电势分别为 UA＝15V， 9 UB＝3V，UC＝ - 3V．由此可得D点电势UD＝_____V
找等势面确定电势是一种重要的方法， 匀强电场等势面相互平行很重要 15V
A
D
B
3V
-3V
C
5、电势能变化与电场力功的关系
点电荷电场的等势面
匀强电场的等势面
同 种 正 电 荷
等量异种电荷的等势面
连线上从正电荷向负电荷 电势降低
等量同种电荷的等势面 连线上电势先降低后升 高，中点最低 中垂线上由中点向两边 降低例．位于A、B处的两个带有不等量负电的点电荷在平 面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则（ ） CD （A）a点和b点的电场强度相同 （B）正电荷从c点移到d点，w电场力做正功 （C）负电荷从a点移到c点，电场力做正功 （D）正电荷从e点沿图中虚线移到f点，电势能先减小 后增大
变1
4、电势差与电场强度的关系 （1）E=U/d （2）适用的条件：匀强电场；但是在非匀强电场 可以定性的分析 （3）结论：相等、平行、端点的电势差相等
例5如图所示，平行板A、B带等量异种电荷， 两板间是匀强电场，两板距离d＝5cm，场强 E＝1.2×103N/C，两板间有P1、P2两点，其 中P1距A板0.5cm，P2距B板0.5cm，则（1） A、B两板的电势差UAB；（2）P1、P2两点 的电势差U12。
WAB EP
6、等势面与电场线的关系 （1）相互垂直，电场线由高电势指向低电势 （2）等势面的疏密反映了电场线的疏密 （3）都是假想的
二、电势能与能量问题的分析
1、处理能量问题的方法 动能定理 功能关系 能的转化与守恒
第5课时：电势 电势能 习题课
A B C 第5课时 电场能的性质习题课1、在真空中Ａ、Ｂ两点分别放置等量异种电荷，在电场中通过Ａ、Ｂ两点的竖直平面内对称位置取一个矩形路径abcd ，如图所示，现将一电子沿abcd 移动一周，则下列判断正确的是（ ）Ａ．由a →b 电场力做正功，电子的电势能减小Ｂ．由b →c 电场对电子先做负功，后做正功，总功为零Ｃ．由c →d 电子的电势能一直增加Ｄ．由d →a 电子的电势能先减小后增加，电势能总增加量为零2、如图所示是电场中某一条电场线，某一电子先后放在A 、B 点时，受到的电场力分别为F 1、F 2，具有的电势能分别为E P1、E P2，下列说法正确的是（ ）（A ）A 、B 两点电场方向相同（ B ）F 1一定大于F 2（C ）E P1一定大于E P2（D ）电子从A 点运动到B 点的过程中，电场力做负功3、如图所示，虚线框内存在着匀强电场（方向未知），一质子从bc 边上的M 点以速度v 0射进电场内，最后从cd 边上的Q 点飞出电场．下列说法不正确．．．的是 （ ） A ．电荷运动的轨迹一定是抛物线B ．B ．电场方向一定是垂直ab 边向右C ．电场力一定对电荷做了正功D ．M 点的电势一定高于Q 点的电势 4、如图所示，MN 是负点电荷电场中的一条电场线，一个带正电的粒子（不计重力）从a 到b 穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示．下列结论正确的是（ ）A ．带电粒子从a 到b 运动的过程中动能逐渐减小B ．带电粒子在a 点时的电势能大于在b 点时的电势能C ．负点电荷一定位于N 点右侧D ．带电粒子在a 点时的加速度大于在b 点时的加速度5、如图所示，三个同心圆是点电荷Q 周围的三个等势面，已知这三个圆的半径成等差数列，A 、B 、C 分别是这三个等势面上的点，且这三点在同一条电场线上．将电量为61.610Cq -=+⨯的电荷从A 点移到C 点，电势能减少51.9210J -⨯，若取C 点为电势零点（0=c ϕV ），则B 点的电势是（ ） A ．一定等于6V B ．一定低于6VC ．一定高于6VD ．无法确定6、（如图所示，一带电粒子在电场中沿曲线AB 运动，从B 点穿出电场，a 、b 、c 、d 为该电场中的等势面，这些等势面都是互相平行的竖直平面，不计粒子所受重力，则（ ）A ．该粒子一定带负电B ．此电场不一定是匀强电场C ．该电场的电场线方向一定水平向左D ．粒子在电场中运动过程动能不断减少Ａ + Ｂ d a c b - M N a b Q v 0 M • • bc B A a b c d．Q M ． ．N7、如图所示匀强电场E 的区域内，在O 点处放置一点电荷+Q ，a 、b 、c 、d 、e 、f 为以O 点为球心的球面上的点，aecf 平面与电场平行，bedf 平面与电场垂直，则下列说法中正确的是（ ）A ．b 、d 两点的电场强度相同B ．a 点的电势等于f 点的电势C ．点电荷+q 在球面上任意两点之间移动时，电场力一定做功D ．将点电荷+q 在球面上任意两点之间移动，从球面上a 点移动到c 点的电势能变化量一定最大8、一正点电荷仅在电场力作用下，从A 点运动到B 点，其速度大小随市时间变化的图像如图所示，下列关于A 、B 两点电场强度E 的大小和电势的高低的判断，正确的是（ ）A ．B A B A E E ϕϕ>>， B ．B A B A E E ϕϕ==， C ．B A B A E E ϕϕ><， D ．B A B A E E ϕϕ=<， 9、如图所示，P 、Q 是电量相等的两个正电荷，它们的连线中点是O ，A 、B 是PQ 连线的中垂线上的两点，OA ＜OB ，用E A 、E B 、φA 、φB 分别表示A 、B 两点的场强和电势，则（ ）BA.E A 一定大于E B ，φA 一定大于φBB. B .E A 不一定大于E B ，φA 一定大于φBC .E A 一定大于E B ，φA 不一定大于φBD .E A 不一定大于E B ，φA 不一定大于φB10、如图所示，在某一点电荷Q 产生的电场中，有a 、b 两点。
电势电势能习题
A．q2也带正电 B．A点的电势低于C点的电势 C．电场力对q1做正功，对q2做负功 D．q1、q2的电势能均减小 解析：选D.电场力指向轨迹的内侧，由q1带正电知：q2带负 电，选项A错；电场强度方向水平向右，A点的电势高于C点的电 势，选项B错；电场力对q1和q2均做正功，电势能均减小，选项D 对，C错．
解析：选C.由于带电粒子的电性不确定，所以电场线的方向 不确定，A错误；带电粒子由a运动到b的过程中，只受电场力的 作用，由轨迹的弯曲方向知电场力做正功，电势能减小，动能增 加，故B错误、C正确；由于仅给出一条电场线，电场强度的大 小关系不确定，D错误．
解析：选CD.物体做曲线运动时，合力方向指向轨迹的凹
侧，说明粒子带正电，A错误；由库仑定律B错误；粒子从b点到c点过程中，静电
力做正功，电势能减小，C正确；点电荷的等势面与虚线重合，
依题意得Uab>Ubc又电场力做功W＝qU，则Wab>Wbc，由动能定理 得粒子由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化，D正
确．
8．如图所示，直线 MN 是某电场中的一条电场线(方向未画 出)．虚线是一带电的粒子只在电场力的作用下，由 a 到 b 的运动 轨迹，轨迹为一抛物线．下列判断正确的是( )
A．电场线 MN 的方向一定是由 N 指向 M B．带电粒子由 a 运动到 b 的过程中动能一定逐渐减小 C．带电粒子在 a 点的电势能一定大于在 b 点的电势能 D．带电粒子在 a 点的加速度一定大于在 b 点的加速度
3.(多选)图中虚线为一组间距相等的同心圆，圆心处固定一 带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速度射入电场，实线为粒 子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、c三点是实线与虚线的 交点．则该粒子( )
电势能与电势习题(附答案)
1、在静电场中，下列说法正确的是（）A．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零B．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C．电场强度的方向总是跟等势面垂直的D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的2、关于电势与电势能的说法，正确的是( )A．电荷在电势越高的地方，电势能也越大B．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大C．在正点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D．在负点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能3.关于静电场，下列说法正确的是（）A．电势等于零的物体一定不带电B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加4. 关于同一电场的电场线，下列表述正确的是（）A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小5、有关等势面的说法中正确的有（）A、等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．B、电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交．C、两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中．两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方．两等势面间的距离小，场强小的地方，两个等势面间的距离大。
D、在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功．6、电场中有A、B两点，把电荷从A点移到B点的过程中，电场力对电荷做正功，则（）A．电荷的电势能减少B．电荷的电势能增加C．A点的场强比B点的场强大D．A点的场强比B点的场强小7、外力克服电场力对电荷做功时( )A．电荷的运动动能一定增大B．电荷的运动动能一定减小C．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D．电荷可能从电势能小处移到电势能大处8.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则（）A ．b 点的电场强度一定比a 点大B ．电场线方向一定从b 指向aC ．b 点的电势一定比a 点高D ．该电荷的动能一定减小9.如题9图，带正电的点电荷固定于Q 点，电子在库仑力作用下，做以O 为焦点的椭圆运动。
电势能、电势差习题课
D
c
a
b
d
1
2 3二、电场中的功源自问题【例题1】如图所示，虚线为某电场中的四个等势面 1、2、3、4，相邻等势面间的电势差相等，其中等 势面3的电势为0. 一带正电的电荷在静电力的作用下 运动，经过a、b两点时的动能分别为26eV和5eV．当 这一点电荷运动到某一位置，其电势能为-8eV时， 它的动能为（ C ）． A.8eV B. 13eV C. 20eV D. 34eV
【练习】如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d 四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1， 若由c经b移动到d电场力做正功W2，则：
A.W1 W2，1 2 B.W1 W2，1 2 C.W1 W2，1 2 D.W1 W2，1 2
【例题2】如图所示，一根长L=1.5m的光滑绝缘细直杆 MN，竖直固定在场强为E=1.0×105N/C、与水平方向 成θ=300角的倾斜向上的匀强电场中。杆的下端M固定 一个带电小球A，电荷量为Q=+4.5×10-6C；另一带电 小球B穿在杆上可自由滑动，电荷量q=+1.0×10-6C，质 量m=1.0×10-2kg.现将小球B从杆的上端N由静止释放， 小球B开始运动。（静电力常量k=9.0×109N· m2/C2,取 g=10m/s2） （1）小球B开始运动时的加速度为多大？ （2）小球B的速度最大时，距M端的高度 h1为多大？ （3）小球B从N端运动到距M端的高度h2 为时，速度为v=1m/s,求此过程中小球B的 电势能改变了多少？ （1）3.2m; (2)0.9m; (3)8.4×10-2J
电势能、电势和电势差 （习题课）
一、电场中的曲线运动轨迹分析
【例题1】如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三 个等势面，它们的电势分别为 a、 b 和 c ，一带正 电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。 （不计重力）由图可知：
电势能和电势 每课一练(人教选修3-1)
1.4 电势能和电势1．关于电势的高低，下列说法正确的是()A．沿电场线方向电势逐渐降低B．电势降低的方向一定是电场线的方向C．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势低的地方运动2．某静电场的电场线分布如图1所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为E P 和E Q，电势分别为φP和φQ，则()图1A．E P＞E Q，φP＞φQ B．E P＞E Q，φP＜φQC．E P＜E Q，φP＞φQ D．E P＜E Q，φP＜φQ3.如图2所示，实线是某电场中的一条电场线，虚线是该电场中的两条等势线，由图可知以下说法错误的是()A．M点的电势一定高于N点的电势图2B．M点的场强一定大于N点的场强C．由M点向N点移动电荷时，电势能的改变量与零电势的选取无关D．某电荷在M点或N点具有的电势能与零电势的选取无关4．某电场中有M、N两点，它们的电势分别为φM＝－10 V、φN＝－2 V，则下列说法中正确的是()A．M点电势高B．无论电荷是正还是负，同一电荷在M点的电势能总比在N点电势能小C．将1 C的正电荷从M点移到N点，静电力做8 J功D．将1 C的负电荷从M点移到N点，静电力做8 J功5. 如图3所示，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负试探电荷在这个电场中的轨迹，若电荷是从a处运动到b处，以下判断不正确的是()A．电荷从a到b加速度增大B．b处电势能大C．b处电势高图3 D．电荷在b处速度小6. 现有两个边长不等的正方形ABCD和abcd，如图4所示，且Aa，Bb，Cc，Dd间距相等。
在AB，AC，CD，DB的中点分别放等量的正点电荷或负点电荷。
则下列说法中错误的是()A．O点的电场强度和电势均为零B．把一负点电荷沿着b→d→c的路径移动时，电场力做功为零图4 C．同一点电荷在a、d两点所受电场力相同D．将一正点电荷由a点移到b点电势能减小7. 如图5所示，虚线a、b、c表示电场中的三个等势面与纸平面的交线，且相邻等势面之间的电势差相等。
电势电势能习题课PPT
常见问题
请判断出粒子所受电场力的方向 第3题 第6题
•如果不知道电势高低，能否判断电场力的方向？ •能否判断电场强度的方向？
电荷的正负 电场力
电场的方向
速度 方向关系
动能的变化
其他力做功的情况
电场力做功
电荷的正负
电势能的变化
电荷的正负
练习第3题
WAB=EPA-EPB 电势的高低分布
练习第1题
EP=qφ
8、如图，虚线是两个等量点电荷所产生的静电场中 的一簇等势面，若不计重力的带电粒子从a点射入电 场后恰能沿图中的实线运动，b点是其运动轨迹上的 另一点，则下述判断正确的是 A．由a到b的过程中电场力对带电粒子做正功 B．由a到b的过程中带电粒子的电势能在不断减小 C．若粒子带正电，两等量点电荷均带正电 D．若粒子带负电，a点电势高于b点电势
D．粒子在a点的电势能Epa 小于在b点的电势能Epb
13、如图所示，虚线为匀强电场中与场强方向垂直的 等间距平行直线，两粒子M、N质量相等，所带电荷 的绝对值也相等．现将M、N从虚线上的O点以相同 速率射出，两粒子在电场中运动的轨迹分别如右图中 两条实线所 示．点a、b、c为实线与虚线的交点．已 知O点电势高于c点，若不计重力，则( ) A．M带负电荷，N带正电荷 B．N在a点的速度与M在c点的速度大小不相同 C．N在从O点运动至a点的过程中 克服电场力做功 D．M在从O点运动至b点的过程中， 电场力对它做的功等于零
4
电势能
电势
(认识电场的能的性质)
习题课
知识结构
静电场
F E= , F=qE q 方向：规定
力的性质 能的性质 ? E φ
电场线
常见电场线分布
EP φ= , EP=qφ q
《电势能电势电势差习题课分析
要点一 电势与电势差
1．电势差UAB (1)定义：电荷在电场中，由一点A移动到另
一点B时，_电__场__力___所做的功与 移_动__电__荷__电荷量的比值WAB/q，叫做 A、B两点间的电势差，用UAB表示。 (2)定义式： UAB=__W__AB_/_q_。 (3)单位：_伏特 ，1V=1J/C。 (4)矢标性：_标__量___，但有正负，正负表示
例2 下列说法中正确的是( ＡＣ ) A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移
到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷 在该点的电势能就越大 B．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移 到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷 在该点的电势能就越大
题型 2 电场力Biblioteka 功与电势能增减的判断例2 下列说法中正确的是( ) C．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到
中某点所受静电力的方向，应与该点的电场强度 方向相反。
由等势面的性质知，该电场在O点的场强方 向应与过O点的切线cd垂直且指向电势降低的方 向，即垂直于cd向右，则负电荷在O点受静电力 方向应为垂直于cd向左，由于q匀速运动所以负 电荷q受外力方向应垂直于cd向右，故A、B、C 三种说法均不对，正确选项为D．
强弱，即等势面越密的地方场强越强， 等势面越疏的地方场强越弱。 （4）两个等势面不能相交。
要点深化
3．等势面的特点 （5）等势面的分布与零电势的选取无关。 （6）电场线总是从电势高的等势面指向电势
低的等势面。 （7）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，
其表面是一个等势面。
题型 1 电势高低的判断
要点深化
2．电势的理解 （3）电势与该点有无检验电荷无关，电势大小
3_电势电势能习题课
跟踪训练2 (2012· 高考海南卷)如图所示，直线上有O、a、b、c四点， ab 间 的 距 离 与 bc 间 的 距 离 相 等 ． 在 O 点 处 有 固 定 点 电 荷．已知 b 点电势高于 c 点电势．若一带负电荷的粒子仅在 电场力作用下先从 c点运动到b点，再从b点运动到a点，则(
)
A．两过程中电场力做的功相等 B．前一过程中电场力做的功大
【思路点拨】
根据电势能变化与电场力做功的关系求解．
例1
(2013· 芜湖一中高二检测 ) 如图所示为方向向下的
匀强电场．两粒子 M 、 N 质量相等，所带电荷的绝对值也 相等．现将M、N从O点以相同速度射出，两粒子在电场中 运动的轨迹分别如图中两条曲线所示． a 、 b 、 c 为曲线上 的三个点，其中b点与O点连线与电场线垂直．若不计重力， 则( ) A．M带负电荷，N带正电荷
4 、 (2012· 高考山东卷)如图所示，虚线为一组间距相等的同 心圆，圆心处固定一带正电的点电荷．一带电粒子以一定初速 度射入电场，实线为粒子仅在电场力作用下的运动轨迹，a、b、 c三点是实线与虚线的交点．则该粒子( ) A．带负电 B．在c点受力最大 C．在b点的电势能大于在c点的电势能 D．由a点到b点的动能变化大于由b点到c点的动能变化
跟踪训练4
(2012· 高考福建卷 ) 如图所示，在点电荷 Q 产生的电场中，将
两个带正电的试探电荷q1、q2分别置于A、B两点，虚线为等 势线．取无穷远处为零电势点，若将 q1 、 q2 移动到无穷远的
过程中外力克服电场力做的功相等，则下列说法正确的是 (
) A．A点电势大于B点电势 B．A、B两点的电场强度相等 C．q1的电荷量小于q2的电荷量 D．q1在A点的电势能小于q2在B 点的电势能
电势与电势能习题课
EPB=3×10-5 J
EPC=1.8×10-5 J
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点 和C点的电势能分别为多少？
EPA= -3×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
随堂训练
2.两块带电的平行金属板相距2cm，板间有一与板面垂 直的匀强电场，一电子从负极板自由释放，经1.5×10-8s 打到对面极板上，求该电场的电场强度。（电子质量 m=9.1×10-31kg）
c
a
b
d
1
2 3
D
电势与电势能
5.关于电势与电势能的说法正确的是( ) A. 电荷在电场中电势越高的地方电势能也越大 B. 电荷在电场中电势越高的地方，电量越大所具 有的电势能也越大 C. 在正点电荷电场中的任意一点处，正电荷具有 的电势能一定大于负电荷具有的电势能 D. 在负点电荷电场中的任意一点，正电荷所具有 的电势能一定小于负电荷具有的电势能 答案：CD
6.若带正电荷的粒子只受到电场力作用，则它在任 意一段时间内（ ）。（94年高考题） A.一定沿电力线由高电势处向低电势处运动； B.一定沿电力线由低电势处向高电势处运动； C.不一定沿电力线运动，但一定由高电势处向低 电势处运动； D.不一定沿电力线运动，也不一定由高电势处向 低电势处运动。
答案：D
A B
答案：AC
12.如图所示，a、b为竖直向上的电场线上的两点， 一带小球在a点由静止释放，沿电场线向上运动， 到b点时速度恰好为零，则下列说法中正确的是 （ ） A．小球在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的 B．a点的电势比b点的电势低 C．小球在a点的电势能比在b点的电势能小 D．a点的电场强度比b点的电场强度小 答案：A
9.如图所示，M、N两点分别放置两个等量种异电 荷，A为它们连线的中点，B为连线上靠近N的一 点，C为连线中垂线上处于A点上方的一点，在A、 B、C三点中( ) A.场强最小的点是A点，电势最高的点是B点 B.场强最小的点是A点，电势最高的点是C点 C.场强最小的点是C点，电势最高的点是B点 D.场强最小的点是C点，电势最高的点是A点
人教版高中物理必修三电势能和电势课后习题答案及解析
6．一个电场中有 A、B 两点，电荷量 q1 为 2×10−9 C 的试探电荷放在电场中 的 A 点，具有 − 4×10−8 J 的电势能 ；q2 为－3×10−9 C 的试探电荷放在电场 中的 B 点，具有 9×10−8 J 的电势能。现把 q3 为 − 5×10−9 C 的试探电荷由 A 点移到 B 点，静电力做正功还是负功？数值是多少？
2．电荷量 q1 为 4×10−9 C 的试探电荷放在电场中的 A 点，具有 6×10−8 J 的电势能。A 点的电势是多少？若把 q2 为 − 2×10−10 C 的试探电荷放在电 场中的 A 点，q2 所具有的电势能是多少？
3．回答下列题目后小结：如何根据试探电荷的电势能来判断电场中两点电势的高低？ （1）q 在 A 点的电势能比在 B 点的大，A、B 两点哪点电势高？ （2）− q 在 C 点的电势能比在 D 点的大，C、D 两点哪点电势高？ （3）q 在 E 点ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电势能为负值，− q 在 F 点的电势能是负值，E、F 两点哪点电势高？
4．根据图 10.1-6 解答以下题目，然后进行小结：如何根据匀强电场的电场线来 判断两点电势的高低？
（1）M、N 是匀强电场中同一条电场线上的两点，哪点电势高？ （2）M、P 是匀强电场中不在同一条电场线上的两点，AB 是过 M 点与电场线 垂直的直线，则 M、P 两点哪点电势高？
5．如图 10.1-7，A、B 是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量 q1 为 10−9 C 的试探电荷从无穷远移到 A 点，静电力做的功为 4×10−8 J； 把 q2 为 − 2×10−9 C 的试探电荷从无穷远移到 B 点，静电力做的功为 − 6×10−8 J。请判断： 场源电荷是正电荷还是负电荷？场源电荷的位置是在 A、B 的左边还是右边？
电势能和电势讲解及习题(含答案)
第1章静电场第04节电势能和电势[知能准备]1．静电力做功的特点：不论q在电场中由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是的．静电力做的功与电荷的位置和位置有关，与电荷经过的路径．2．电势能：电荷在中具有的势能叫做电势能，用字母表示，单位 . 电势能是相对的与重力势能相似，与参考位置的选取有关．3．静电力做功与电势能的关系(1) 静电力做的功电势能改变量的多少，公式WAB ＝．(2) 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到位置时所做的功．4．电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的，叫做这一点的电势，用φ表示，定义式：φ＝，在国际单位制中，电势的单位是伏特 (V)，1 V＝1 J／C；电势是标量，只有大小，没有方向．5．电场线与电势：电场线指向电势的方向．6．等势面：电场中电势的各点构成的面叫做等势面．电场线跟等势面．[同步导学]1．电势能⑴由电荷在电场中的位置所决定的势能叫电势能．电荷在电场中受到电场力的作用，在电场中某两点间移动电荷时，电场力做功，电荷的电势能就会改变，若电场力做正功，电荷的电势能就减少；若电场力做负功(或电荷克服电场力做功)，电荷的电势能就增加．电场力对电荷做功的多少等于电荷电势能的变化量，所以电场力的功是电荷电势能变化的量度．跟重力对物体做功与物体重力势能变化的关系相似．⑵若规定电荷在B点的电势能为零，即EPB ＝0，则EPA＝WAB．即电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功．①上述关系既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．既适用于正电荷，也适用于负电荷．②电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关．③通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零．④静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷的电势能数值．例 1 下列说法中正确的是( )A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大B．无论是正还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大C．无论是正还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大解析：无穷远处的电势能为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为零，电荷在该点的电势能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A正确，B错误．电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克服电场力所做的功，所以C正确，D错误．故答案为AC．2．电势（1）电势的相对性．电势是相对的，根据公式，只有先确定了某点的电势为零以后，才能确定电场中其他点的电势．电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关．在理论研究中，对不是无限大的带电体产生的电场，选择无限远处为零电势；在处理实际问题中，又常取大地为零电势．（2）电势的固有性．电势φ是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处φ的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放着试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如前面学过的电场强E＝F/q．(3) 电势是标量．电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值．正值表示该点电势高于零电势；负值表示该点电势低于零电势．显然，电势的正、负符号只表示大小，不表示方向．当规定无限远处为零电势后，正电荷产生的电场中各点的电势为正值，负电荷产生的电场中各点的电势为负值．且越靠近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低．例2 如果把q ＝1.0×108-C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点，需要克服电场力做功W=1.2×104-J ，那么 (1) q 在A 点的电势能和A 点的电势各是多少? (2) q 未移入电场前A 点的电势是多少?解析：(1) 电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力做的功，W ＝E PA —E ∞P∴ E PA ＝W ＝1.2×104-J ， φA ＝84100.1102.1--⨯⨯=q E PA V ＝1.2×104V. (2) A 点的电势是由电场本身决定的，跟A 点是否有电荷存在无关，所以q 移入电场前，A 点的电势仍然为1.2×104V.点评：电势和电势能与零势面的选择有关．由ϕ＝E P /q 求电势时将“＋”“—”直接代入计算．例3在静电场中，下列说法正确的是 （ ）A ．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零B ．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C ．电场强度的方向总是跟等势面垂直的D ．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的解析：电势具有相对性．零电势的选择是任意的，可以选择电场强度为零的区域的电势为零，也可以选择电场强度为零的区域的电势不为零；在匀强电场中沿电场线方向取a 、b两点，b a E E =，但b a ϕϕ>；电场线一定跟等势面相垂直，而电场线的切线方向就是电场强度的方向；沿电场线的方向，电势越来越低．综上分析，选项C 、D 正确．点评：解答此题的关键是明确电场强度的绝对性与电势的相对性．3．等势面(1) 等势面：电场中电势相等的点构成的面叫等势面．(2) 几种典型电场的等势面如图1—4—1所示．①点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面．②等量异种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面．③等量同种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面．④匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面（图略）．⑤形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面．提示：①带方向的线段表示电场线，无方向的线表示等势面．②图中的等势“面”画成了线，即以“线”代“面”．4．等势面的特点(1) 等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．假设电场线与等势面不垂直，则场强E 在等势面上就有一个分量存在，在同一等势面上的两点就会产生电势差，出现了一个矛盾的结论，故等势面一定与电场线垂直．(2) 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交．(3) 两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中．两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方．两等势面间的距离小，场强小的地方，两个等势面间的距离大，如图1—4—1所示．(4) 在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功． 因为电场强度E 与等势面垂直，即电场力总与运动方向垂直，故在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功．若某一电荷q由等势面A 点经过任意路径移动到同一等势面上B 点，整个过程电场力做功为零，但分段来看，电场力可能先做正功，后做负功，也可能先做负功，后做正功．5．电势高低的判断方法：电场线指向电势降低的方向(1) 电场线法：顺着电场线的方向电势越来越低．(2) 由电势和电势能的关系来判断：先由电场力做功情况判断电势能的变化，再由电势和电势能之间的关系判断电势的升降情况．需记住的是：对正电荷，电势越高电势能越大，图1—4—1电势越低电势能越小；对负电荷，电势越高电势能越小，电势越低电势能越大．(3) 根据电场的场源电荷来判断．在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高；在负电荷产生的电场中，情况恰好相反．例4 (1999年上海市高考试题) 图1—4—2中a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点由静止释放，沿电场线向上运动，到b点恰好速度为零，下列说法中正确的是（）A．带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B．a点的电势比b点的电势高C．带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小D．a点的电场强度比b点的电场强度大解析：带电质点从a由静止释放，能沿电场线竖直向上运动，电荷所受的电场力也一定竖直向上的；电势沿电场线方向降低，a点的电势一定比b点的电势高；如果带电质点的重力可以忽略，质点由静止开始运动，就会一直运动下去，所以本题中的质点受到的重力不能忽略，且质点一开始所受电场力一定大于重力，如果电场是匀强电场，质点也应该永远加速运动下去，但质点到达b点速度为零，说明质点已经进行了一段减速运动，受到的电场力比重力要小，可见电场力是逐渐变小的，这是一个非匀强电场的电场线，且场强越来越小．综上所述，选顶A、B、D正确．点评：本题是一道较难的复合场问题，分析的难点是：带电质点先从a点由静止向上运动，显然电场力大于重力，到b点静止，说明电场力又减小，由此推知带电质点受到的电场力是越来越小的，即场强越来越小．6．电场强度、电势是对电场而言的，说到电场强度、电势就是指电场的；电场力、电势能是对在电场中的电荷而言的，一般说到电场力就是指电荷在电场中受到的，电荷的电势能是指电荷在电场中所具有的能．7．等量同种点电荷和等量异种点电荷连线上和中垂线上电势的变化规律等量正点电荷连线上中点的电势最低，中垂线上中点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量负点电荷的电势分布是：连线上是中点电势最高．中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧电势越来越高．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，若沿中垂线移动电荷至无穷远，电场力不做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点ba图1－4－2的电势也为零．因此从中垂线上某点不沿中垂线移动电荷到无穷远，电场力做功仍为零．例5 图1—4—4中a 、b 和c 表示点电荷的电场中的三个等势面．它们的电势分别为U 、U 32和U 41．一带电粒子从等势面a 上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动，已知它经过等势面b 时的速率为v ，则它经过等势面c 时的速率为__________．解析： 根据动能定理，粒子由a 运动到b221)(b b a mv q =-ϕϕ ，即 221)32(mv U U q =-粒子由b 运动到c 222121)4132(mv mv U U q c -=-由上两式解得 v v c 5.1=．点评：电场中的电荷在等势面之间运动的问题，可应用动能定理来处理，电场力做的功等于电荷动能的变化．例6 (2001年全国高考试题) 如图1-4-7所示，虚线a 、b 和c 是某电场中的三个等势面，它们的电势为U a 、U b 、U c ，其中U a >U b >U c ．一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN 所示，由图可知A ．粒子从K 到L 的过程中，电场力做负功B ．粒子从L 到M 的过程中，电场力做负功C ．粒子从K 到L 的过程中，电势能增加D ．粒子从L 到M 的过程中，动能减少解析：这是一道考查点电荷电场中各等势面的分布及带电粒子做曲线运动的条件．从K到L ，正带电粒子向高电势移动，电场力做负功，动能减小，电势能要增加，从L 到M ，是由高电势向低电势移动，电场力做正功，动能增加，电势能要减小．所以选项A 、C 正确．点评：其实该电场是点电荷形成的电场，当带电粒子向点电荷运动时，根据其运动轨迹可判断出是被排斥的，就是说形成该电场的点电荷也是正电荷，由此可知U a >U b >U c ．如果题目不给出U a >U b >U c 这一条件，结论也能得出．[同步检测]1．电场中有A 、B 两点，把电荷从A 点移到B 点的过程中，电场力对电荷做正功，则（ ）A ．电荷的电势能减少B ．电荷的电势能增加C ．A 点的场强比B 点的场强大D ．A 点的场强比B 点的场强小c图1-4-4图1-4-72．如图1—4—8所示，A 、B 是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是( )A ．正电荷在A 点具有的电势能大于在B 点具有的电势能B ．正电荷在B 点具有的电势能大于在A 点具有的电势能C ．负电荷在A 点具有的电势能大于在B 点具有的电势能D ．负电荷在B 点具有的电势能大于在A 点具有的电势能3．外力克服电场力对电荷做功时 ( )A ．电荷的运动动能一定增大B ．电荷的运动动能一定减小C ．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D ．电荷可能从电势能小处移到电势能大处4．关于电势的高低，下列说法正确的是 （ ）A ．沿电场线方向电势逐渐降低B ．电势降低的方向一定是电场线的方向C ．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D ．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动5．如图1—4—9所示，在场强为E 的匀强电场中有相距为L 的A 、B 两点，连线AB 与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，若沿直线AB 移动该电荷，电场力做的功W 1＝__________；若沿路径ACB 移动该电荷，电场力做的功W 2＝__________；若沿曲线ADB 移动该电荷，电场力做功W 3＝__________．由此可知电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是_________________________________．6．下列关于电场性质的说法，正确的是 ( )A ．电场强度大的地方，电场线一定密，电势也一定高B ．电场强度大的地方，电场线一定密，但电势不一定高C ．电场强度为零的地方，电势一定为零D ．电势为零的地方，电场强度一定为零7．关于电势与电势能的说法，正确的是( )A ．电荷在电势越高的地方，电势能也越大B ．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大C ．在正点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D ．在负点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能8．某电场的电场线如图1—4—10所示，电场中有A 、B 、C 三点，已知一个负电荷从A点移到B 点时，电场力做正功．(1) 在图中用箭头标出电场线的方向；并大致画出过A 、B 、C 三点的等势线．(2) 在A 、B 、C 三点中，场强最大的点是_________，电势最高的点是_________．图1—4—8 图1—4—9 图1—4—10图1—4—11图1—4—129．如图1—4—11所示，在场强E＝104N／C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g，带电荷量q＝2×10－6C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，则小球到达最低达最低点B时的速度是多大?10．如图1—4—12所示，长木板AB放在水平面上，其上表面粗糙下表面光滑，今有一质量为m，带电荷量为-q的小物块C从A端以某一初速度起向右滑动，当电场强度方向向下时，C恰好到达B端，当电场强度方向向上时，C恰好到达AB中点，求电场强度E的大小．[综合评价]1．在电场中，已知A点的电势高于B点的电势，那么 ( ) A．把负电荷从A点移到B点，电场力做负功 B．把负电荷从A点移到B点，电场力做正功C．把正电荷从B点移到A点，电场力做负功 D．把正电荷从B点移到A点，电场力做正功2．如图1—4—13所示，Q是带正电的点电荷，P和P为其电场中的两点．若E1、E2为P 1、P2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P1、P2两点的电势，则 ( )A．E1> E2，φ1>φ2B．E1> E2，φ1<φ2C．E1< E2，φ1>φ2D．E1< E2，φ1<φ23．如图1—4—14所示的电场线，可判定 ( )A．该电场一定是匀强电场B．A点的电势一定低于B点电势C．负电荷放在B点的电势能比放在A点的电势能大D．负电荷放在B点所受电场力方向向右4．图1—4—15为某个电场中的部分电场线，如A、B两点的场强分别记为E A E B，电势分别记为ϕA、ϕB，则( )图1—4—13图1—4—14A ．E A > EB 、ϕA > ϕB B ．E A < E B 、ϕA > ϕBC ．E A <E B 、ϕA <ϕBD ．E A > E B 、ϕA <ϕB5．有两个完全相同的金属球A 、B ，如图1—4—16，B 球固定在绝缘地板上，A 球在离B 球为H 的正上方由静止释放下落，与B 球发生对心碰后回跳的高为h ．设碰撞中无动能损失，空气阻力不计 ( )A ．若A 、B 球带等量同种电荷，则h>HB ．若A 、B 球带等量同种电荷，则h=HC ．若A 、B 球带等量异种电荷，则h>HD ．若A 、B 球带等量异种电荷，则h=H 6．下列说法中，正确的是 ( )A ．沿着电场线的方向场强一定越来越弱B ．沿着电场线的方向电势—定越来越低C ．匀强电场中，各点的场强一定大小相等，方向相同D ．匀强电场中各点的电势一定相等7．关于电场中电荷的电势能的大小，下列说法正确的是 ( )A ．在电场强度越大的地方，电荷的电势能也越大B ．正电荷沿电场线移动，电势能总增大C ．负电荷沿电场线移动，电势能一定增大D ．电荷沿电场线移动，电势能一定减小8．如图3—4—17所示，P 、Q 是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O ，A 、B 是中垂线上的两点，OA<OB ，用A E 、B E 、A ϕ、B ϕ分别表示A 、B 两点的场强和电势，则 ( )A ．A E 一定大于B E ，A ϕ一定大于B ϕB ．A E 不一定大于B E ，A ϕ一定大于B ϕC ．A E 一定大于B E ，A ϕ不一定大于B ϕD ．AE 不一定大于B E ，A ϕ不一定大于B ϕ9．电场中某点A 的电势为10V ，另一点B 的电势为-5V ，将一电荷量为Q = -2⨯10-9C图1—4—16图1—4—17的电荷从A 点移到B 点时，电场力做的功为多少？这个功是正功还是负功？10．将带电荷量为1×108-C 的电荷，从无限远处移到电场中的A 点，要克服电场力做功1×106-J ．问：(1) 电荷的电势能是增加还是减小? 电荷在A 点具有多少电势能?(2) A 点的电势是多少?(3) 若电场力可以把带电荷量为2×108-C 的电荷从无限远处移到电场中的A 点，说明电荷带正电还是带负电? 电场力做了多少功? (取无限远处为电势零点)11．如图1—4—18所示，一个质量为m 、带有电荷-q 的小物体，可以在水平轨道ox 上运动，o 端有一与轨道垂直的固定墙．轨道处于匀强电场中，场强大小为E ，方向沿ox 轴正方向，小物体以速度0v 从0x 点沿ox 轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f 作用，且qE f <.设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电荷量保持不变，求它在停止运动前所通过的总路程．第四节 电势能和电势知能准备答案：1.相等 始 末 无关 2.电场 E P 焦耳 3.（1）等于 E PA －E PB（2）无穷远4.比值 φ＝E P /q5.降低6.相等 垂直同步检测答案：1.A 2.AD 3.D 4.AD 5.qELcos θ qELcos θ qELcos θ 电场力做功的大小与路径无关 只与始末位置有关 6.B 7.CD 8.(1)略 （2）AC 9.1m/s10.E=mg/3q综合评价答案：1.AC 2.A 3.C 4.B 5.BC 6.BC 7.C 8.B 9.3⨯10-8J ，负功 10. 图1—4—18.. (1)增加1.0×106-J (2)100V (3)负电 2.0×106-J 11.(2qEx+m2v)/2F。
电势能和电势讲解和习题(含答案)
第1章静电场第04节电势能和电势[知能准备]1．静电力做功的特点：不论q在电场中由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是的．静电力做的功与电荷的位置和位置有关，与电荷经过的路径．2．电势能：电荷在中具有的势能叫做电势能，用字母表示，单位. 电势能是相对的与重力势能相似，与参考位置的选取有关．3．静电力做功与电势能的关系(1) 静电力做的功电势能改变量的多少，公式WAB ＝．(2) 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到位置时所做的功．4．电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的，叫做这一点的电势，用φ表示，定义式：φ＝，在国际单位制中，电势的单位是伏特(V)，1 V＝1 J／C；电势是标量，只有大小，没有方向．5．电场线与电势：电场线指向电势的方向．6．等势面：电场中电势的各点构成的面叫做等势面．电场线跟等势面．！[同步导学]1．电势能⑴由电荷在电场中的位置所决定的势能叫电势能．电荷在电场中受到电场力的作用，在电场中某两点间移动电荷时，电场力做功，电荷的电势能就会改变，若电场力做正功，电荷的电势能就减少；若电场力做负功(或电荷克服电场力做功)，电荷的电势能就增加．电场力对电荷做功的多少等于电荷电势能的变化量，所以电场力的功是电荷电势能变化的量度．跟重力对物体做功与物体重力势能变化的关系相似．⑵若规定电荷在B点的电势能为零，即EPB ＝0，则EPA＝WAB．即电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功．①上述关系既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．既适用于正电荷，也适用于负电荷．②电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关．③通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零．④静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷的电势能数值．例 1 下列说法中正确的是( )…A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大B．无论是正还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大C．无论是正还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大解析：无穷远处的电势能为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为零，电荷在该点的电势能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A正确，B错误．电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克服电场力所做的功，所以C正确，D错误．故答案为AC．2．电势（1）电势的相对性．电势是相对的，根据公式，只有先确定了某点的电势为零以后，才能确定电场中其他点的电势．电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关．在理论研究中，对不是无限大的带电体产生的电场，选择无限远处为零电势；在处理实际问题中，又常取大地为零电势．（2）电势的固有性．电势φ是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处φ的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放着试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如前面学过的电场强E ＝F/q ．(3) 电势是标量．电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值．正值表示该点电势高于零电势；负值表示该点电势低于零电势．显然，电势的正、负符号只表示大小，不表示方向．当规定无限远处为零电势后，正电荷产生的电场中各点的电势为正值，负电荷产生的电场中各点的电势为负值．且越靠近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低．例 2 如果把q ＝×108-C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点，需要克服电场力做功W=×104-J ，那么 (1) q 在A 点的电势能和A 点的电势各是多少 (2) q 未移入电场前A 点的电势是多少]解析：(1) 电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力做的功，W ＝E PA —E ∞P∴ E PA ＝W ＝×104-J ， φA ＝84100.1102.1--⨯⨯=q E PA V ＝×104V. (2) A 点的电势是由电场本身决定的，跟A 点是否有电荷存在无关，所以q 移入电场前，A 点的电势仍然为×104V.点评：电势和电势能与零势面的选择有关．由ϕ＝E P /q 求电势时将“＋”“—”直接代入计算．例3在静电场中，下列说法正确的是 （ ）A ．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零B ．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C ．电场强度的方向总是跟等势面垂直的D ．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的解析：电势具有相对性．零电势的选择是任意的，可以选择电场强度为零的区域的电势为零，也可以选择电场强度为零的区域的电势不为零；在匀强电场中沿电场线方向取a 、b两点，b a E E =，但b a ϕϕ>；电场线一定跟等势面相垂直，而电场线的切线方向就是电场强度的方向；沿电场线的方向，电势越来越低．综上分析，选项C 、D 正确．@点评：解答此题的关键是明确电场强度的绝对性与电势的相对性．3．等势面(1) 等势面：电场中电势相等的点构成的面叫等势面．(2) 几种典型电场的等势面如图1—4—1所示．①点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面．②等量异种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面．③等量同种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面．+、图1—4—1④匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面（图略）．⑤形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面．提示：①带方向的线段表示电场线，无方向的线表示等势面．②图中的等势“面”画成了线，即以“线”代“面”．4．等势面的特点(1) 等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．假设电场线与等势面不垂直，则场强E在等势面上就有一个分量存在，在同一等势面上的两点就会产生电势差，出现了一个矛盾的结论，故等势面一定与电场线垂直．(2) 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交．(3) 两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中．两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方．两等势面间的距离小，场强小的地方，两个等势面间的距离大，如图1—4—1所示．(4) 在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功．因为电场强度E与等势面垂直，即电场力总与运动方向垂直，故在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功．若某一电荷q 由等势面A点经过任意路径移动到同一等势面上B点，整个过程电场力做功为零，但分段来看，电场力可能先做正功，后做负功，也可能先做负功，后做正功．{5．电势高低的判断方法：电场线指向电势降低的方向(1) 电场线法：顺着电场线的方向电势越来越低．(2) 由电势和电势能的关系来判断：先由电场力做功情况判断电势能的变化，再由电势和电势能之间的关系判断电势的升降情况．需记住的是：对正电荷，电势越高电势能越大，电势越低电势能越小；对负电荷，电势越高电势能越小，电势越低电势能越大．(3) 根据电场的场源电荷来判断．在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高；在负电荷产生的电场中，情况恰好相反．例4 (1999年上海市高考试题) 图1—4—2中a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点由静止释放，沿电场线向上运动，到b点恰好速度为零，下列说法中正确的是（）A．带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B．a点的电势比b点的电势高？C．带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小D．a点的电场强度比b点的电场强度大解析：带电质点从a由静止释放，能沿电场线竖直向上运动，电荷所受的电场力也一定竖直向上的；电势沿电场线方向降低，a点的电势一定比b点的电势高；如果带电质点的重力可以忽略，质点由静止开始运动，就会一直运动下去，所以本题中的质点受到的重力不能忽略，且质点一开始所受电场力一定大于重力，如果电场是匀强电场，质点也应该永远加速运动下去，但质点到达b点速度为零，说明质点已经进行了一段减速运动，受到的电场力比重力要小，可见电场力是逐渐变小的，这是一个非匀强电场的电场线，且场强越来越小．综上所述，选顶A、B、D正确．点评：本题是一道较难的复合场问题，分析的难点是：带电质点先从a点由静止向上运动，显然电场力大于重力，到b点静止，说明电场力又减小，由此推知带电质点受到的电场力是越来越小的，即场强越来越小．6．电场强度、电势是对电场而言的，说到电场强度、电势就是指电场的；电场力、电势能是对在电场中的电荷而言的，一般说到电场力就是指电荷在电场中受到的，电荷的电势能是指电荷在电场中所具有的能．ba图1－4－27．等量同种点电荷和等量异种点电荷连线上和中垂线上电势的变化规律等量正点电荷连线上中点的电势最低，中垂线上中点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量负点电荷的电势分布是：连线上是中点电势最高．中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧电势越来越高．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，若沿中垂线移动电荷至无穷远，电场力不做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势也为零．因此从中垂线上某点不沿中垂线移动电荷到无穷远，电场力做功仍为零．例5 图1—4—4中a 、b 和c 表示点电荷的电场中的三个等势面．它们的电势分别为U 、U 32和U 41．一带电粒子从等势面a 上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动，已知它经过等势面b 时的速率为v ，则它经过等势面c 时的速率为__________．解析： 根据动能定理，粒子由a 运动到b221)(b b a mv q =-ϕϕ ，即 221)32(mv U U q =-粒子由b 运动到c 222121)4132(mv mv U U q c -=-由上两式解得 v v c 5.1=．点评：电场中的电荷在等势面之间运动的问题，可应用动能定理来处理，电场力做的功等于电荷动能的变化．例6 (2001年全国高考试题) 如图1-4-7所示，虚线a 、b 和c 是某电场中的三个等势面，它们的电势为U a 、U b 、U c ，其中U a >U b >U c ．一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN 所示，由图可知 A ．粒子从K 到L 的过程中，电场力做负功 B ．粒子从L 到M 的过程中，电场力做负功 C ．粒子从K 到L 的过程中，电势能增加 )D ．粒子从L 到M 的过程中，动能减少解析：这是一道考查点电荷电场中各等势面的分布及带电粒子做曲线运动的条件．从K到L ，正带电粒子向高电势移动，电场力做负功，动能减小，电势能要增加，从L 到M，是c图1-4-4图1-4-7由高电势向低电势移动，电场力做正功，动能增加，电势能要减小．所以选项A 、C 正确．点评：其实该电场是点电荷形成的电场，当带电粒子向点电荷运动时，根据其运动轨迹可判断出是被排斥的，就是说形成该电场的点电荷也是正电荷，由此可知U a >U b >U c ．如果题目不给出U a >U b >U c 这一条件，结论也能得出．[同步检测]1．电场中有A 、B 两点，把电荷从A 点移到B 点的过程中，电场力对电荷做正功，则（ ）A ．电荷的电势能减少B ．电荷的电势能增加C ．A 点的场强比B 点的场强大D ．A 点的场强比B 点的场强小2．如图1—4—8所示，A 、B 是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是( )A ．正电荷在A 点具有的电势能大于在B 点具有的电势能…B ．正电荷在B 点具有的电势能大于在A 点具有的电势能C ．负电荷在A 点具有的电势能大于在B 点具有的电势能D ．负电荷在B 点具有的电势能大于在A 点具有的电势能 3．外力克服电场力对电荷做功时 ( )A ．电荷的运动动能一定增大B ．电荷的运动动能一定减小C ．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D ．电荷可能从电势能小处移到电势能大处4．关于电势的高低，下列说法正确的是 （ ）A ．沿电场线方向电势逐渐降低B ．电势降低的方向一定是电场线的方向C ．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D ．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动5．如图1—4—9所示，在场强为E 的匀强电场中有相距为L 的A 、B 两点，连线AB 与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，若沿直线AB 移动该电荷，电场力做的功W 1＝__________；若沿路径ACB 移动该电荷，电场力做的功W 2＝__________；若沿曲线ADB 移动该电荷，电场力做功W 3＝__________．由此可知电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是_________________________________．6．下列关于电场性质的说法，正确的是 ( )A ．电场强度大的地方，电场线一定密，电势也一定高B ．电场强度大的地方，电场线一定密，但电势不一定高C ．电场强度为零的地方，电势一定为零D ．电势为零的地方，电场强度一定为零7．关于电势与电势能的说法，正确的是( )A ．电荷在电势越高的地方，电势能也越大*图1—4—8,B．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大C．在正点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D．在负点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能8．某电场的电场线如图1—4—10所示，电场中有A、B、C三点，已知一个负电荷从A 点移到B点时，电场力做正功．(1) 在图中用箭头标出电场线的方向；并大致画出过A、B、C三点的等势线．(2) 在A、B、C三点中，场强最大的点是_________，电势最高的点是_________．$图1—4—10 图1—4—11 图1—4—129．如图1—4—11所示，在场强E＝104N／C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g，带电荷量q＝2×10－6C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，则小球到达最低达最低点B时的速度是多大？10．如图1—4—12所示，长木板AB放在水平面上，其上表面粗糙下表面光滑，今有一质量为m，带电荷量为-q的小物块C从A端以某一初速度起向右滑动，当电场强度方向向下时，C恰好到达B端，当电场强度方向向上时，C恰好到达AB中点，求电场强度E的大小．[综合评价]1．在电场中，已知A点的电势高于B点的电势，那么( ) ~A．把负电荷从A点移到B点，电场力做负功B．把负电荷从A点移到B点，电场力做正功C．把正电荷从B点移到A点，电场力做负功D．把正电荷从B点移到A点，电场力做正功2．如图1—4—13所示，Q 是带正电的点电荷，P 和P 为其电场中的两点．若E 1、E 2为P 1、P 2两点的电场强度的大小，φ1、φ2为P 1、P 2两点的电势，则( )A ．E 1 > E 2，φ1>φ2B ．E 1 > E 2，φ1<φ2C ．E 1< E 2，φ1>φ2D ．E 1< E 2，φ1<φ23．如图1—4—14所示的电场线，可判定 ( )-A ．该电场一定是匀强电场B ．A 点的电势一定低于B 点电势C ．负电荷放在B 点的电势能比放在A 点的电势能大D ．负电荷放在B 点所受电场力方向向右4．图1—4—15为某个电场中的部分电场线，如A 、B 两点的场强分别记为 E A E B ，电势分别记为ϕA 、ϕB ，则 ( ) A ．E A > E B 、ϕA > ϕB B ．E A < E B 、ϕA > ϕB\C ．E A <E B 、ϕA <ϕBD ．E A > E B 、ϕA <ϕB5．有两个完全相同的金属球A 、B ，如图1—4—16，B 球固定在绝缘地板上，A 球在离B 球为H 的正上方由静止释放下落，与B 球发生对心碰后回跳的高为h ．设碰撞中无动能损失，空气阻力不计 ( )A ．若A 、B 球带等量同种电荷，则h>HB ．若A 、B 球带等量同种电荷，则h=HC ．若A 、B 球带等量异种电荷，则h>HD ．若A 、B 球带等量异种电荷，则h=H 6．下列说法中，正确的是 ( )A ．沿着电场线的方向场强一定越来越弱B ．沿着电场线的方向电势—定越来越低(C ．匀强电场中，各点的场强一定大小相等，方向相同D ．匀强电场中各点的电势一定相等 AB图1-4-15 图1—4—13 图1—4—14 图1—4—167．关于电场中电荷的电势能的大小，下列说法正确的是 ( )A ．在电场强度越大的地方，电荷的电势能也越大B ．正电荷沿电场线移动，电势能总增大C ．负电荷沿电场线移动，电势能一定增大D ．电荷沿电场线移动，电势能一定减小8．如图3—4—17所示，P 、Q 是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O ，A 、B 是中垂线上的两点，OA<OB ，用A E 、B E 、A ϕ、B ϕ分别表示A 、B 两点的场强和电势，则 ( )A ．A E 一定大于B E ，A ϕ一定大于B ϕB ．A E 不一定大于B E ，A ϕ一定大于B ϕC ．A E 一定大于B E ，A ϕ不一定大于B ϕD ．AE 不一定大于B E ，A ϕ不一定大于B ϕ9．电场中某点A 的电势为10V ，另一点B 的电势为-5V ，将一电荷量为Q = -2⨯10-9C的电荷从A 点移到B 点时，电场力做的功为多少这个功是正功还是负功10．将带电荷量为1×108-C 的电荷，从无限远处移到电场中的A 点，要克服电场力做功1×106-J ．问：(1) 电荷的电势能是增加还是减小 电荷在A 点具有多少电势能(2) A 点的电势是多少(3) 若电场力可以把带电荷量为2×108-C 的电荷从无限远处移到电场中的A 点，说明电荷带正电还是带负电 电场力做了多少功 (取无限远处为电势零点)11．如图1—4—18所示，一个质量为m 、带有电荷-q 的小物体，可以在水平轨道ox 上运动，o 端有一与轨道垂直的固定墙．轨道处于匀强电场中，场强大小为E ，方向沿ox 轴正方向，小物体以速度0v 从0x 点沿ox 轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力f 作用，且qE f <.设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电荷量保持不变，求它在停止运动前所通】 图1—4—18过的总路程．第四节 电势能和电势知能准备答案：1.相等 始 末 无关 2.电场 E P 焦耳 3.（1）等于 E PA －E PB（2）无穷远4.比值 φ＝E P /q5.降低6.相等 垂直同步检测答案： θ qELcosθ qELcosθ 电场力做功的大小与路径无关 只与始末位置有关 8.(1)略 （2）AC s =mg/3q综合评价答案： ⨯，负功 10. (1)增加×106-J (2)100V (3)负电×106-J 11.(2qE 0x +m 20v )/2F。
第四节 电势能和电势习题及答案
第四节电势能和电势1、如图所示，在点电荷电场中的一条电场线上依次有A、B、C三点，分别把+ q和－ q的试验电荷依次放在三点上，关于它所具有的电势能的正确说法是 ( ) A．放上+q时，它们的电势能E A＞E B＞E CB．放上+q时，它们的电势能E A＜E B＜E CC．放上－q时，它们的电势能E A＞E B＞E CD．放上－q时，它们的电势能E A＜E B＜E C2、一个点电荷，从静电场的a点移到b点，其电势变化为零，则（）A.a、b两点场强一定相等B.该点电荷一定沿等势面移动C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的D.a、b两点的电势一定相等3、在电场中，A点的电势高于B点的电势，则（）A．把负电荷从A点移到B点，电场力作负功B．把负电荷从A点移到B点，电场力作正功C．把正电荷从A点移到B点，电场力作负功D．把正电荷从A点移到B点，电场力作正功6．有一电场的电场线如图所示，场中A、B两点的场强和电势分别用E A、E B和φA、φA 表示，则A．E A>E B、φA>φA B．E A>E B、φA<φAC．E A<E B、φA>φA D．E A<E B、φA<φA4．下列说法正确的是（）A．正电行在电场中的电势能为正，负电行在电场中的电势能为负B．电荷在电势为正的点电势能为正，电荷在电势为负的点电势能为负C．电荷克服电场力做多少功，它的电势能就等于多少D．不管是否存在其他力对电荷做功，电场力对电荷做多少正功，电荷的电势能就减少多少8．在静电场中，关于场强和电势的说法正确的是（）A．电场强度大的地方电势一定高B．电势为零的地方场强也一定为零C．沿电场线方向电势越来越低，场强越来越小D．场强和电势都跟电场中是否存在试探电荷无关9．带正电的小球只受电场力作用，则它在任意一段时间内（）A．一定沿着电场线由高电势向低电势方向运动B．一定沿着电场线向电势能减小的方向运动C．不一定沿着电场线运动，但一定向低电势方向运动D．不一定沿着电标线运动，也不一定向电势能减小的方向运动10．对U AB=1V的理解，正确的是（）A．从A到B移动q C的电荷，电场力做功1JB ．从A 到B 移动1C 的正电荷，电场力做功1JC ．从A 到B 移动1C 的负电荷，克服电场力做功1JD ．从A 到B 移动1C 的负电荷，外力做功1J11．如图所示，a 、b 、c 是某电场中一条电场线上的三个点，电场方向由a 指向c ，b 恰在a 、c 的正中间，a 、b 、c 三点的电势和场强分别用A ϕ、B ϕ、C ϕ和a E 、b E 、c E 表示，则下列关系正确的是（）A ．c b a ϕϕϕ>>B ．c b a E E E >>C ．c b b a ϕϕϕϕ-=-D ．c b aE E E ==12．如图所示，A 、B 为两等量异种点电荷，A 带正电，B 带负电，在AB 的连线上有a 、b 、c 三点，b 为连线的中点，ab=bc ，则（）A ．a 点与c 点的电场强度相同B ．a 点与c 点的电势相同C ．a 、b 间的电势差与b 、c 间的电势差相等D ．点电荷q 沿A 、B 连线的中垂线移动，电场力不做功13．如图所示的电场中有A 、B 两点，下列判断正确的是（）A ．电势B A ϕϕ>，场强B A E E >B ．电势B A ϕϕ>，场强B A E E <C ．将电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，电场力做正功，电势能减少D ．将电荷量为q 的负电荷分别放在A 、B 两点，电荷具有电势能B A εε>二、填空题14．如图所示，实线为电场线，虚线为等势线，相邻两等势线间的电势差相等，一正的点电荷经过等势线3ϕ时，具有动能20J ，运动到等势线1ϕ时动能为零，令02=ϕ，则当该电荷的电势能为4J 时，动能为______J ．15．如图所示，带电导体表面A 点附近场强N/C 1000=A E ，B 点附近场强N/C 10=B E ，现将一个带与导体同种电荷的点电荷分别放在A 、B 两处，并从静止开始释放，则点电荷在A 、B 两处加速度大小之比为________，点电荷分别所能获得的最大速率之比为________．若将该点电荷由A 移到B ，电场力做功为_________。
电势能与电势习题附答案
1、在静电场中，以下说确的是〔〕A．电场强度处处为零的区域，电势也一定处处为零B．电场强度处处一样的区域，电势也一定处处一样C．电场强度的方向总是跟等势面垂直的D．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的2、关于电势与电势能的说法，正确的选项是( )A．电荷在电势越高的地方，电势能也越大B．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大C．在正点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D．在负点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能3.关于静电场，以下说确的是〔〕A．电势等于零的物体一定不带电B．电场强度为零的点，电势一定为零C．同一电场线上的各点，电势一定相等D．负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加4. 关于同一电场的电场线，以下表述正确的选项是〔〕A．电场线是客观存在的B．电场线越密，电场强度越小C．沿着电场线方向，电势越来越低D．电荷在沿电场线方向移动时，电势能减小5、有关等势面的说法中正确的有〔〕A、等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．B、电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交．C、两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中．两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方．两等势面间的距离小，场强小的地方，两个等势面间的距离大。
D、在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功．6、电场中有A、B两点，把电荷从A点移到B点的过程中，电场力对电荷做正功，则〔〕A．电荷的电势能减少B．电荷的电势能增加C．A点的场强比B点的场强大D．A点的场强比B点的场强小7、外力抑制电场力对电荷做功时( )A．电荷的运动动能一定增大B．电荷的运动动能一定减小C．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D．电荷可能从电势能小处移到电势能大处8.在静电场中，将一正电荷从a点移到b点，电场力做了负功，则〔〕A ．b 点的电场强度一定比a 点大B ．电场线方向一定从b 指向aC ．b 点的电势一定比a 点高D ．该电荷的动能一定减小9.如题9图，带正电的点电荷固定于Q 点，电子在库仑力作用下，做以O 为焦点的椭圆运动。
电势能和电势知识点和例题
第四节电势能和电势一、静电力做功的特点如图所示,在场强为E的匀强电场中有相距为L的A、B两点,连线AB与电场线的夹角为,将一电量为q的正电荷从A点移到B点.求:(1)若沿直线AB移动该电荷,电场力做的功;(2)若沿路径ACB移动该电荷,电场力做的功;(3)若沿曲线ADB移动该电荷,电场力做的功;(4)电荷在电场中移动时,电场力做功的特点.与电荷的始末位置有关，与电荷经过的路径无关二、电势能1.定义2.静电力做的功与电势能变化的关系3.电势能的大小：电荷在电场中某点的电势能，等于把电荷从该点移动到零势能位置时静电力所做的功4.对电势能及其变化的理解（1）W AB=E PA-E PB适用于任何电场（2）系统性:电势能是由电场和电荷共同决定的（3）电势能的数值与零电势能的位置的选择有关，通常规定无限远处或大地为零电势能点（4）电势能是标量，有正负、无方向。
正值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能（5）电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电势能之差与零电势能点的选取无关5．电势能大小的判断方法（1）场源电荷判断法①离场源正电荷越近，正试探电荷的电势能越大，负试探电荷的电势能越小②离场源负电荷越近，正试探电荷的电势能越小，负试探电荷的电势能越大（2）电场线法①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小，逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大，逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小（3）做功判断法无论是正电荷还是负电荷，只要电场力做正功，则电荷电势能减小；反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷电势能増大．（4）能量守恒判断法只有电场力做功时，电荷只有动能与电势能相互转化，总能量不变，因此，可由动能的变化确定电势能的变化，即只有电场力做功时，动能减少多少，电势能就增加多少；反之，动能増加多少，电势能就减少多少三、电势1.定义2.对电势的三点理解（1）电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关。
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第1章静电场第04节电势能和电势[知能准备]1．静电力做功的特点：不论q在电场中由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是的．静电力做的功与电荷的位置和位置有关，与电荷经过的路径．2．电势能：电荷在中具有的势能叫做电势能，用字母表示，单位. 电势能是相对的与重力势能相似，与参考位置的选取有关．3．静电力做功与电势能的关系(1) 静电力做的功电势能改变量的多少，公式W＝AB．(2) 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到位置时所做的功．4．电势：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的，叫做这一点的电势，用φ表示，定义式：φ＝，在国际单位制中，电势的单位是伏特(V)，1 V＝1 J／C；电势是标量，只有大小，没有方向．5．电场线与电势：电场线指向电势的方向．6．等势面：电场中电势的各点构成的面叫做等势面．电场线跟等势面．[同步导学]1．电势能⑴由电荷在电场中的位置所决定的势能叫电势能．电荷在电场中受到电场力的作用，在电场中某两点间移动电荷时，电场力做功，电荷的电势能就会改变，若电场力做正功，电荷的电势能就减少；若电场力做负功(或电荷克服电场力做功)，电荷的电势能就增加．电场力对电荷做功的多少等于电荷电势能的变化量，所以电场力的功是电荷电势能变化的量度．跟重力对物体做功与物体重力势能变化的关系相似．⑵若规定电荷在B点的电势能为零，即E＝0，则E＝W．即电荷在某点的PB PA AB电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功．①上述关系既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．既适用于正电荷，也适用于负电荷．②电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能点的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能之差与零电势能点的选取无关．③通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零．④静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷的电势能数值．例1 下列说法中正确的是( ) A．无论是正电荷还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越多，电荷在该点的电势能就越大B．无论是正还是负电荷，从电场中某点移到无穷远处时，电场力做的正功越少，电荷在该点的电势能越大C．无论是正还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，克服电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大D．无论是正电荷还是负电荷，从无穷远处移到电场中某点时，电场力做功越多，电荷在该点的电势能越大解析：无穷远处的电势能为零，电荷从电场中某处移到无穷远时，若电场力做正功，电势能减少，到无穷远处时电势能减为零，电荷在该点的电势能为正值，且等于移动过程中电荷电势能的变化，也就等于电场力做的功，因此电场力做的正功越多，电荷在该点电势能越大，A正确，B错误．电荷从无穷远处移到电场中某点时，若克服电场力做功，电势能由零增大到某值，此值就是电荷在该点的电势能值，因此，电荷在该点的电势能等于电荷从无穷远处移到该点时，克服电场力所做的功，所以C正确，D错误．故答案为AC．2．电势（1）电势的相对性．电势是相对的，根据公式，只有先确定了某点的电势为零以后，才能确定电场中其他点的电势．电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关．在理论研究中，对不是无限大的带电体产生的电场，选择无限远处为零电势；在处理实际问题中，又常取大地为零电势．（2）电势的固有性．电势φ是表示电场能量属性的一个物理量，电场中某点处φ的大小是由电场本身的条件决定的，与在该点处是否放着试探电荷、电荷的电性、电荷量均无关，这和许多用比值定义的物理量相同，如前面学过的电场强E＝F/q．(3) 电势是标量．电势是只有大小、没有方向的物理量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值．正值表示该点电势高于零电势；负值表示该点电势低于零电势．显然，电势的正、负符号只表示大小，不表示方向．当规定无限远处为零电势后，正电荷产生的电场中各点的电势为正值，负电荷产生的电场中各点的电势为负值．且越靠近正电荷的地方电势越高，越靠近负电荷的地方电势越低．例2 如果把q ＝1.0×10C 的电荷从无穷远移到电场中的A 点，需要克服电场力做功8-W=1.2×10J ，那么 (1) q 在A 点的电势能和A 点的电势各是多少? (2) q 未移入电场前4-A 点的电势是多少?解析：(1) 电场力做负功，电势能增加，无穷远处的电势为零，电荷在无穷远处的电势能也为零，电势能的变化量等于电场力做的功，W ＝E —E PA ∞P E ＝W ＝1.2×10J ， φ＝V ＝1.2×10V.∴PA 4-A 84100.1102.1--⨯⨯=q E PA 4 (2) A 点的电势是由电场本身决定的，跟A 点是否有电荷存在无关，所以q 移入电场前，A 点的电势仍然为1.2×10V.4点评：电势和电势能与零势面的选择有关．由＝E /q 求电势时将“＋”“—”直接代ϕP 入计算．例3在静电场中，下列说法正确的是（ ）A ．电场强度处处为零的区域内，电势也一定处处为零B ．电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同C ．电场强度的方向总是跟等势面垂直的D ．沿着电场强度的方向，电势总是不断降低的解析：电势具有相对性．零电势的选择是任意的，可以选择电场强度为零的区域的电势为零，也可以选择电场强度为零的区域的电势不为零；在匀强电场中沿电场线方向取a 、b 两点，，但；电场线一定跟等势面相垂直，而电场线的切线方向就b a E E =b a ϕϕ>是电场强度的方向；沿电场线的方向，电势越来越低．综上分析，选项C 、D 正确．点评：解答此题的关键是明确电场强度的绝对性与电势的相对性．3．等势面(1) 等势面：电场中电势相等的点构成的面叫等势面． (2) 几种典型电场的等势面如图1—4—1所示．①点电荷电场中的等势面：以点电荷为球心的一簇球面．②等量异种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面．③等量同种点电荷电场中的等势面：是两簇对称曲面．④匀强电场中的等势面是垂直于电场线的一簇平面（图略）．⑤形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面．提示：①带方向的线段表示电场线，无方向的线表示等势面．②图中的等势“面”画成了线，即以“线”代“面”．4．等势面的特点(1) 等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．假设电场线与等势面不垂直，则场强E 在等势面上就有一个分量存在，在同一等势面上的两点就会产生电势差，出现了一个矛盾的结论，故等势面一定与电场线垂直．(2) 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面，两个不同的等势面永远不会相交．(3) 两个等势面间的电势差是相等的，但在非匀强电场中．两个等势面间的距离并不恒定，场强大的地方．两等势面间的距离小，场强小的地方，两个等势面间的距离大，如图1—4—1所示．(4) 在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功． 因为电场强度E 与等势面垂直，即电场力总与运动方向垂直，故在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功．若某一电荷q由等势面A 点经过任意路径移动到同一等势面上B 点，整个过程电场力做功为零，但分段来看，电场力可能先做正功，后做负功，也可能先做负功，后做正功．5．电势高低的判断方法：电场线指向电势降低的方向(1) 电场线法：顺着电场线的方向电势越来越低． (2) 由电势和电势能的关系来判断：先由电场力做功情况判断电势能的变化，再由电势和电势能之间的关系判断电势的升降情况．需记住的是：对正电荷，电势越高电势能越大，电势越低电势能越小；对负电荷，电势越高电势能越小，电势越低电势能越大．图1—4—1(3) 根据电场的场源电荷来判断．在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高；在负电荷产生的电场中，情况恰好相反．例4 (1999年上海市高考试题) 图1—4—2中a、b为竖直向上的电场线上的两点，一带电质点在a点由静止释放，沿电场线向上运动，到b点恰好速度为零，下列说法中正确的是（）A．带电质点在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的B．a点的电势比b点的电势高C．带电质点在a点的电势能比在b点的电势能小D．a点的电场强度比b点的电场强度大解析：带电质点从a由静止释放，能沿电场线竖直向上运动，电荷所受的电场力也一定竖直向上的；电势沿电场线方向降低，a点的电势一定比b点的电势高；如果带电质点的重力可以忽略，质点由静止开始运动，就会一直运动下去，所以本题中的质点受到的重力不能忽略，且质点一开始所受电场力一定大于重力，如果电场是匀强电场，质点也应该永远加速运动下去，但质点到达b点速度为零，说明质点已经进行了一段减速运动，受到的电场力比重力要小，可见电场力是逐渐变小的，这是一个非匀强电场的电场线，且场强越来越小．综上所述，选顶A、B、D正确．点评：本题是一道较难的复合场问题，分析的难点是：带电质点先从a点由静止向上运动，显然电场力大于重力，到b点静止，说明电场力又减小，由此推知带电质点受到的电场力是越来越小的，即场强越来越小．6．电场强度、电势是对电场而言的，说到电场强度、电势就是指电场的；电场力、电势能是对在电场中的电荷而言的，一般说到电场力就是指电荷在电场中受到的，电荷的电势能是指电荷在电场中所具有的能．7．等量同种点电荷和等量异种点电荷连线上和中垂线上电势的变化规律等量正点电荷连线上中点的电势最低，中垂线上中点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量负点电荷的电势分布是：连线上是中点电势最高．中垂线上该点的电势最低．从中点沿中垂线向两侧电势越来越高．连线上和中垂线上关于中点的对称点等势．等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，若沿中垂线移动电荷至无穷远，电场力不做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势也为零．因此从中垂线上某点不沿中垂线移动电荷到无穷远，电场力做功仍为ba 图零．例5 图1—4—4中a 、b 和c 表示点电荷的电场中的三个等势面．它们的电势分别为U 、和．一带电粒子从等势面a 上某处由静止释放后，仅受电场力作用而运动，U 32U 41已知它经过等势面b 时的速率为v ，则它经过等势面c 时的速率为__________．解析： 根据动能定理，粒子由a 运动到b ，即 221)(b b a mv q =-ϕϕ221)32(mv U U q =-粒子由b 运动到c 222121)4132(mv mv U U q c -=-由上两式解得 ．v v c 5.1=点评：电场中的电荷在等势面之间运动的问题，可应用动能定理来处理，电场力做的功等于电荷动能的变化．例6 (2001年全国高考试题) 如图1-4-7所示，虚线a 、b 和c 是某电场中的三个等势面，它们的电势为U a 、U b 、U c ，其中U a >U b >U c ．一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN 所示，由图可知A ．粒子从K 到L 的过程中，电场力做负功B ．粒子从L 到M 的过程中，电场力做负功C ．粒子从K 到L 的过程中，电势能增加D ．粒子从L 到M 的过程中，动能减少解析：这是一道考查点电荷电场中各等势面的分布及带电粒子做曲线运动的条件．从K 到L ，正带电粒子向高电势移动，电场力做负功，动能减小，电势能要增加，从L 到M ，是由高电势向低电势移动，电场力做正功，动能增加，电势能要减小．所以选项A 、C 正确．点评：其实该电场是点电荷形成的电场，当带电粒子向点电荷运动时，根据其运动轨迹可判断出是被排斥的，就是说形成该电场的点电荷也是正电荷，由此可知U a >U b >U c ．如果题目不给出U a >U b >U c 这一条件，结论也能得出．[同步检测]1．电场中有A 、B 两点，把电荷从A 点移到B 点的过程中，电场力对电荷做正功，c图1-4-4图1-4-7则 （ ）A ．电荷的电势能减少 B ．电荷的电势能增加 C ．A 点的场强比B 点的场强大 D ．A 点的场强比B 点的场强小2．如图1—4—8所示，A 、B 是同一条电场线上的两点，下列说法正确的是 ( )A ．正电荷在A 点具有的电势能大于在B 点具有的电势能B ．正电荷在B 点具有的电势能大于在A 点具有的电势能C ．负电荷在A 点具有的电势能大于在B 点具有的电势能D ．负电荷在B 点具有的电势能大于在A 点具有的电势能3．外力克服电场力对电荷做功时 ( )A ．电荷的运动动能一定增大B ．电荷的运动动能一定减小C ．电荷一定从电势能大处移到电势能小处D ．电荷可能从电势能小处移到电势能大处4．关于电势的高低，下列说法正确的是（ ）A ．沿电场线方向电势逐渐降低B ．电势降低的方向一定是电场线的方向C ．正电荷在只受电场力作用下，一定向电势低的地方运动D ．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动5．如图1—4—9所示，在场强为E 的匀强电场中有相距为L 的A 、B 两点，连线AB 与电场线的夹角为θ，将一电荷量为q 的正电荷从A 点移到B 点，若沿直线AB 移动该电荷，电场力做的功W 1＝__________；若沿路径ACB 移动该电荷，电场力做的功W 2＝__________；若沿曲线ADB 移动该电荷，电场力做功W 3＝__________．由此可知电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是_________________________________．6．下列关于电场性质的说法，正确的是 ( )A ．电场强度大的地方，电场线一定密，电势也一定高B ．电场强度大的地方，电场线一定密，但电势不一定高C ．电场强度为零的地方，电势一定为零D ．电势为零的地方，电场强度一定为零7．关于电势与电势能的说法，正确的是( )A ．电荷在电势越高的地方，电势能也越大B ．电荷在电势越高的地方，它的电荷量越大，所具有的电势能也越大C ．在正点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定大于负电荷所具有的电势能D ．在负点电荷的电场中任一点，正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能8．某电场的电场线如图1—4—10所示，电场中有A 、B 、C 三点，已知一个负电荷从A 点移到B 点时，电场力做正功．(1) 在图中用箭头标出电场线的方向；并大致画出过A 、B 、C 三点的等势线．(2) 在A 、B 、C 三点中，场强最大的点是_________，电势最高的点是_________．图1—4—8图1—4—99．如图1—4—11所示，在场强E＝104N／C的水平匀强电场中，有一根长l＝15 cm 的细线，一端固定在O点，另一端系一个质量m＝3 g，带电荷量q＝2×10－6C的小球，当细线处于水平位置时，小球从静止开始释放，则小球到达最低达最低点B时的速度是多大?10．如图1—4—12所示，长木板AB放在水平面上，其上表面粗糙下表面光滑，今有一质量为m，带电荷量为-q的小物块C从A端以某一初速度起向右滑动，当电场强度方向向下时，C恰好到达B端，当电场强度方向向上时，C恰好到达AB中点，求电场强度E 的大小．[综合评价]1．在电场中，已知A点的电势高于B点的电势，那么( ) A．把负电荷从A点移到B点，电场力做负功B．把负电荷从A点移到B点，电场力做正功C．把正电荷从B点移到A点，电场力做负功D．把正电荷从B点移到A点，电场力做正功2．如图1—4—13所示，Q是带正电的点电荷，P和P为其电场中的两点．若E、E1为P、P两点的电场强度的大小，φ、φ为P、P两点的电势，则2121212( )A．E > E，φ>φ1212B．E > E，φ<φ1212C．E< E，φ>φ1212D．E< E，φ<φ12123．如图1—4—14所示的电场线，可判定( ) A．该电场一定是匀强电场B．A点的电势一定低于B点电势图1—4—13图1—4—14C ．负电荷放在B 点的电势能比放在A 点的电势能大D ．负电荷放在B 点所受电场力方向向右4．图1—4—15为某个电场中的部分电场线，如A 、B 两点的场强分别记为E A E B ，电势分别记为A 、B ，则( )ϕϕ A ．E A > E B 、 A > BB ．E A < E B 、 A > B ϕϕϕϕC ．E A <E B 、A <BD ．E A > E B 、 A <Bϕϕϕϕ5．有两个完全相同的金属球A 、B ，如图1—4—16，B 球固定在绝缘地板上，A 球在离B 球为H 的正上方由静止释放下落，与B 球发生对心碰后回跳的高为h ．设碰撞中无动能损失，空气阻力不计 ( )A ．若A 、B 球带等量同种电荷，则h>HB ．若A 、B 球带等量同种电荷，则h=HC ．若A 、B 球带等量异种电荷，则h>HD ．若A 、B 球带等量异种电荷，则h=H6．下列说法中，正确的是( ) A ．沿着电场线的方向场强一定越来越弱B ．沿着电场线的方向电势—定越来越低C ．匀强电场中，各点的场强一定大小相等，方向相同D ．匀强电场中各点的电势一定相等7．关于电场中电荷的电势能的大小，下列说法正确的是( ) A ．在电场强度越大的地方，电荷的电势能也越大B ．正电荷沿电场线移动，电势能总增大C ．负电荷沿电场线移动，电势能一定增大D ．电荷沿电场线移动，电势能一定减小8．如图3—4—17所示，P 、Q 是两个电荷量相等的正点电荷，它们连线的中点是O ，A 、B 是中垂线上的两点，OA<OB ，用、、、分别表示A 、B 两点的场AE B E A ϕB ϕ强和电势，则( ) A ．一定大于，一定大于A E B E A ϕBϕ图1-4-15图1—4—16B ．不一定大于，一定大于A E B E A ϕBϕC ．一定大于，不一定大于A EB E A ϕB ϕD ．不一定大于，不一定大于 A E B E A ϕB ϕ9．电场中某点A 的电势为10V ，另一点B 的电势为-5V ，将一电荷量为Q = -210-⨯9C 的电荷从A 点移到B 点时，电场力做的功为多少？这个功是正功还是负功？10．将带电荷量为1×10C 的电荷，从无限远处移到电场中的A 点，要克服电场力做8-功1×10J ．问：6-(1) 电荷的电势能是增加还是减小? 电荷在A 点具有多少电势能?(2) A 点的电势是多少?(3) 若电场力可以把带电荷量为2×10C 的电荷从无限远处移到电场中的A 点，说明8-电荷带正电还是带负电? 电场力做了多少功? (取无限远处为电势零点)11．如图1—4—18所示，一个质量为m 、带有电荷-q 的小物体，可以在水平轨道上运动，端有一与轨道垂直的固定墙．轨道处于匀强电场中，场强大小为E ，方向沿ox o 轴正方向，小物体以速度从点沿轨道运动，运动时受到大小不变的摩擦力ox 0v 0x ox 作用，且.设小物体与墙碰撞时不损失机械能，且电荷量保持不变，求它在停止f qE f <运动前所通过的总路程．第四节 电势能和电势知能准备答案：1.相等 始 末 无关 2.电场 E 焦耳 3.（1）等于 E －E P PA （2）无穷远 PB 图1—4—18资料4.比值 φ＝E /q 5.降低 6.相等 垂直P 同步检测答案：1.A 2.AD 3.D 4.AD 5.qELcosθ qELcosθ qELcosθ 电场力做功的大小与路径无关 只与始末位置有关6.B7.CD8.(1)略 （2）AC9.1m/s10.E=mg/3q 综合评价答案：1.AC 2.A 3.C 4.B 5.BC 6.BC 7.C 8.B 9.310-8J ，负功 10.⨯(1)增加1.0×10J (2)100V (3)负电 2.0×10J 11.(2qE +m )/2F6-6-0x 20v。
高中物理电场能的性质习题课
A．a点与c点的电场强度相同 B．a点与c点的电势相同 C．a、b间电势差与b、c间电势差相等 D．点电荷q沿A、B连线的中垂线移动，电场力 不作功
4若带正电的小球只受电场力的作用，则它在
任意一段时间内
D
A．一定沿着电场线由高电势向低电势运动
B．一定沿着电场线由低电势向高电势运动
C．不一定沿电场线运动，但一定由高电势 向低电势运动
6将一带电量2×10－4C的负电荷从电 场中的A点移到B点，电场力做功WAB ＝6 ×10－2J，若把这个电荷从A点移 到另一点C，电场力做功WAC＝－2 ×10－2J，则BC两点间的电势差UBC 多大？哪点电势较高？
UBC=400V B 点电势高
7在电场中把q=2×10-9C的正电荷 从A移到B电场力做了1.5×10-7J正 功在把这个正电荷从B移到C电场力 做了4×10-7J的负功，A，B，C三点 电势高低情况如何？A B间，B C间 A C间的电势差各是多大？
求：P板及A点的电势
保持两板间电势差不变，将Q板向左
平移5cm，则A点的电势将变为多少
UP=-50V UA=-30V
p A
Q
UA=-10V
5、电子电量为e ,质量为m , 以速度V0沿着电场线射入到 场强为E的匀强电场中，如 图3所示。电子从A点入射到 达B点时速度为零，则A、B 两点电势差是 mv02/2e。A、B 两点间的距离是 mv02/2Ee 。
3如图是一匀强，已知场强E=2×102
N/C，现让一个电量为q=－4×10-8
C的电荷沿电场方向从M点移动到N
点，MN间的距离s=30cm，求
电荷从M点移动到N点电势能的变化
M，N两点间的电势差
UMN=E dMN =60V M
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电势的大小只跟电Biblioteka 本身有关，电势能的 大小由试探电荷和该点的电势共同决定。
2.若带正电荷的粒子只受到电场力作用，则它在任 意一段时间内（ D ）。（94年高考题） A.一定沿电力线由高电势处向低电势处运动； B.一定沿电力线由低电势处向高电势处运动； C.不一定沿电力线运动，但一定由高电势处向低 电势处运动； D.不一定沿电力线运动，也不一定由高电势处向 低电势处运动。
等量同种点电荷形成的电场中电场中电场线 分布情况
特点：
a、两点电荷由连线的一端到 另一端，场强先减小再增大。中垂线上0点 的场强最小，电势最大。 b、中垂线上，关于中点对称的任意两点场 强大小相等，方向相反。由中点至无穷远 处，场强先增大再减小。由中点到无穷远 处，电势越来越低。
如图所示，M、N两点分别放置两个等量种异电荷， A为它们连线的中点，B为连线上靠近N的一点， C为连线中垂线上处于A点上方的一点，在A、B、 C三点中( C ) A.场强最小的点是A点，电势最高的点是B点 B.场强最小的点是A点，电势最高的点是C点 C.场强最小的点是C点，电势最高的点是B点 D.场强最小的点是C点，电势最高的点是A点
1.关于电势与电势能的说法正确的是( CD ) A. 电荷在电场中电势越高的地方电势能也越大 B. 电荷在电场中电势越高的地方，电量越大所具 有的电势能也越大 C. 在正点电荷电场中的任意一点处，正电荷具有 的电势能一定大于负电荷具有的电势能 D. 在负点电荷电场中的任意一点，正电荷所具有 的电势能一定小于负电荷具有的电势能
（2009年广东理科基础）16．如图6，一带负电粒 子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力 作用下形成图中所示的运动轨迹。M和N是轨迹上的 两点，其中M点在轨迹的最右点。不计重力，下列表 述正确的是( C ) A．粒子在M点的速率最大 B．粒子所受电场力沿电场方向 C．粒子在电场中的加速度不变 D．粒子在电场中的电势能始终在增加
1.电势沿着电场线方向降低 2.场强和电势之间不存在任何关系
（09北京卷）16．某静电场的电场线分布 如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大 小分别为EP和EQ，电势分别为UP和UQ，则 ( A ) A．EP＞EQ，UP＞UQ B．EP＞EQ，UP＜UQ C．EP＜EQ，UP＞UQ D．EP＜EQ，UP＜UQ
1.场强大处电场线密，场强小处电场线疏。 2.但是只画一条电场线是就无法根据电场 线的疏密来判断。
等量异种点电荷形成的电场中的电场 线分布
特点： a、沿点电荷的连线， 场强先变小后变大， 连线中点E最小。连 线上电势从正电荷到负电荷电势逐渐减低。
b、在中垂面（中垂线）上，由中点至无穷远 处，场强逐渐减小。中垂线上各点的电势为0。
如图所示，a、b为竖直向上的电场线上的两点，一 带小球在a点由静止释放，沿电场线向上运动，到b ABD 点时速度恰好为零，则下列说法中正确的是 （ ） A．小球在a、b两点所受的电场力都是竖直向上的 B．a点的电势比b点的电势低 C．小球在a点的电势能比在b点的电势能小 D．a点的电场强度比b点的电场强度小
带电粒子在电场中的运动状态与初速度和 电场力有关。电场力对正电荷做正功，电荷 由高电势向低电势运动；电场力对负电荷做 正功，电荷由低电势向高电势移动，
3.在静电场中（ D ） A）电场强度为零的区域内，电势也一定为零 B）电场强度处处相同的区域内，电势也一定处处相同 C）电场强度大的的区域，电势也高 D）沿着电场强度的方向上，电势总是不断降低的
如图(a）所示，AB是某电场中的一条电场 线．若有一电子以某一初速度并且仅在电场 力的作用下，沿AB由点A运动到点B，其速度 图象如图(b)所示．下列关于A、B两点的电势 和电场强度E大小的判断正确的是（AC ） A. EA>EB B. EA<EB C. A B D. A B