电势能和电势(电势等势面)

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高二物理第2讲电势能、电势、电势差和等势面

第2讲电场能的性质【知识要点】1. 电势能：电荷在中具有的势能叫做电势能，用字母表示，单位 . 若规定电荷在B 点的电势能为零，即E PB ＝0，则E PA ＝W AB ．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．2.静电力做功与电势能的关系静电力做的功电势能改变量的多少，公式W AB ＝．3．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，1 V ＝1 J ／C ；电势是标量，只有大小，没有方向．电势表示电场的，反映了电场自身的性质，由电场自身决定。

4．电势差：电场中两点间电势的差值叫做电势差．U AB ＝，U AB ＝5．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．等势面的特点（1）两个不同的等势面不会相交（2）同一个等势面上两点间的电势差等于（3）在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功．（4）电场线总是等势面，并且由电势的等势面指向电势的等势面（5）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6. 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”．7. 匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离的乘积 U AB ＝（一）电势能、电势、电势差的计算电势能：若规定电荷在B 点的电势能为零，即E PB ＝0，则E PA ＝W AB 电势：p E qϕ=电势差：ABAB W U q=电势、电势差的关系：AB A B U ϕϕ=-图1—4—1【例1】将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？B点和C点的电势分别为多少？（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？A点和C点的电势分别为多少？☆考点精炼1.有一带电荷量q= -3×10-6C的点电荷，从电场中的A点移动到B点时克服电场力做功6×10-4J，从电场中的B点移动到C点时电场力做功9×10-4J，问：（1）AB、BC、CA间电势差各为多少？（2）如以B点电势为零，则A、C两点的点势各为多少？电荷在A、C两点的电势能各为多少？（二）电势高低的判断☆考点点拨（1）沿着电场线电势降低，这是判断电势高低的最有效方法。

电场中的导体、电势、等势面

正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小。（正电荷的电势能与电势的
关系和物体的重力势能与高度之间的关系相似）。
（3）沿电场线方向电势逐渐降低。
[例题]电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判定a、b两点电势高低。
方法一、利用电场线方向来判断
C、沿电场线方向电势逐渐降低；
D、沿电场线方向移动电荷电势能逐渐减小。
（4）关于等势面的说法中正确的是： [ ]
A、电荷在等势面上移动时不受电场力的作用，所以不做功；
B、等势面上各点的场强大小相等；
C、等势面一定跟电场线垂直；
D、两等势面永不相交。
C、电场强度大的地方，其电势也一定较高；
D、沿着电场强度方向，电势逐渐降低。
8、两个带电小球，电量分别为+q和-q，固定在一个长度为L的绝缘杆两端，置于电场强度为E的匀强电场
C、沿电场线方向电势逐渐降低；
D、沿电场线方向移动电荷电势能逐渐减小。
（4）关于等势面的说法中正确的是： [ ]
A、电荷在等势面上移动时不受电场力的作用，所以不做功；
B、等势面上各点的场强大小相等；
C、等势面一定跟电场线垂直；
D、两等势面永不相交。
象。
（3）导体的静电平衡：
① 静电平衡状态：静电感应中，当感应出现的正、负电荷产生的附加场强E'大小等于外场强E0时，合
场强E等于零，导体内部没有电荷定向移动的状态。
② 导体静电平衡的条件：导体内部的合场强处处为零。
③ 导体静电平衡的特点：净电荷只能分布在导体的外表面；电场垂直于导体的外表面；整个导体是一个
参考答案：（1）D ；（2）CD ；（3）D 。

高考物理电势能、电势、电势差、等势面知识点专项讲解

E
移动方向
A
B
E
移动方向
A
B
电势能的变化与电场力做的功的数值相等。电势能的增减
可从物理意义上分析得出。
顺着电场线方向移动正电荷或逆着电场线方向移动负电荷时，电场力做正，电势能减少；逆着电场线移
动正电荷或顺着电场线移动负电荷，电场力做负功，电势能增加。
3．电势能的数值
（1）电势能的数值
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。
（2）等量异种点电荷电场中的等势面，是两簇对称曲面；下图是等量异种点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图。
（3）等量同种点电荷电场中的等势面，也是两簇对称曲面；下图是等量同种点电荷电场中的等势面及与等高线对比的示意图。
（4）匀强电场中的等势面，是垂直于电场线的一簇平面。
电场线等势面
3．等势面的特点（1）同一等势面上各点的电势相等，在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。电荷从一个等势面上的任一点移到另一个等势面上的任一点，电势能的变化量相同，电场力做的功相同。（2）电场线跟等势面一定垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。（3）在相邻等势面间电势的差值相同的情况下，等势面密处场强大，等势面疏处场强小。（4）不同电势的等势面在空间不能相交，也不相切。同一电势的等势面一般也不相交。
对于非匀强电场，也是适用的。
结论：在任何静电场中，静电力对电荷所做的功，只与起始和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。
二、电势能
1．由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中具有势能，这种势能叫做电势能。可用 EP 表示。由电荷与电场间相对位置决定的能称之为电势能。
（1）定义：电荷在电场中具有的势能。电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力

高中物理选修3-1电势能和电势知识点总结

高中物理选修3-1电势能和电势知识点总结人教版选修3-1第一章静电场第4节《电势能和电势》一直是高二学生学习难点，我们要掌握好这一节的知识点。

下面是本人给大家带来的高中物理电势能和电势知识点，希望对你有帮助。

高中物理电势能和电势知识点一、电势差：电势差等于电场中两点电势的差值。

电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。

(1)计算式(2)单位：伏特(V)(3)电势差是标量。

其正负表示大小。

二、电场力的功电场力做功的特点：电场力做功与重力做功一样，只与始末位置有关，与路径无关。

1. 电势能：电荷处于电场中时所具有的,由其在电场中的位置决定的能量称为电势能.注意：系统性、相对性2. 电势能的变化与电场力做功的关系(1)电荷在电场中具有电势能。

(2)电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小。

(3)电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大。

(4)电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。

(5)电势能是相对的，与零电势能面有关(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电势能规定为零。

)(6)电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。

(7)电势能是标量。

3. 电势能大小的确定电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从这点移到电势能为零处电场力所做的功。

三、电势电势：置于电场中某点的试探电荷具有的电势能与其电量的比叫做该点的电势。

是描述电场的能的性质的物理量。

其大小与试探电荷的正负及电量q均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡量电场的性质。

单位：伏特(V)标量1. 电势的相对性：某点电势的大小是相对于零点电势而言的。

零电势的选择是任意的，一般选地面和无穷远为零势能面。

2. 电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。

3. 电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)4. 计算时EP,q, 都带正负号。

高中电势能和电势知识点

高中电势能和电势知识点高中电势能和电势的知识点主要包括以下几个方面：一、静电力做功的特点特点：电场力做功与路径无关，只与电荷的初、末位置有关。

计算方法：在匀强电场中，可以用W=qEd计算电场力的功，其中E为电场强度，d为沿电场线方向的距离，q为电荷量。

对于所有电场，更通用的计算方法是W=qU，其中U为电场中两点间的电势差。

计算时，可将q、U的正负号代入公式，根据正负号来确定是电场力做功还是克服电场力做功。

二、电势能定义：电荷在电场中具有的势能叫做电势能，用Ep表示。

相对性：电势能是电荷与所在电场共有的，具有相对性。

通常取无穷远处或大地为电势能的零点。

电势能变化与电场力做功的关系：电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少；电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加。

电势能改变量等于电场力的功，即WAB=EPA-EPB=-ΔEP。

电势能的数值：具有相对性，与零电势能点的选取有关，但电荷在电场中确定两点间的电势能之差与零电势能点的选取无关。

三、电势定义：电场中某点的电荷的电势能跟它的电量比值，叫做这一点的电势，用φ表示。

单位：伏特（V）。

性质：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负之分。

电势的数值与零电势点的选取有关，零电势点的选取不同，同一点的电势数值则不同。

顺着电场线的方向电势越来越低，电场强度的方向是电势降低最快的方向。

电势与电势能的关系：电势能ε=qφ，其中ε为电势能，q为电荷量，φ为电势。

四、等势面定义：电场中电势相等的点构成的面叫做等势面。

特点：等势面与电场线一定处处垂直。

在同一等势面上移动电荷时，电场力不做功。

电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。

任意两个电势不相同的等势面既不会相交，也不会相切。

等差等势面越密的地方电场线越密，电场强度越大。

综上所述，电势能和电势是描述电场中电荷能量状态的重要物理量，它们之间有着密切的联系。

理解和掌握这些知识点，对于深入理解电场和电磁学的相关概念具有重要意义。

高中物理考点：电势能、电势、等势面

误；由沿电场线方向电势降低，可知电势的升降取决于场强的方向而与场强
的大小无关，故C错误。答案 AD
解析显隐
2．[等势面的理解](2016·全国卷Ⅲ，15)关于静电场的等势面，下列说法正确的是( )
A．两个电势不同的等势面可能相交 B．电场线与等势面处处相互垂直 C．同一等势面上各点电场强度一定相等 D．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功
D．粒子在A点的电势能大于在B点的电点的速度大于在B点的速度，粒
势能
子在A点的电势能小于在B点的电势能，C、D错误．答案 B
解析显隐
【备选训练】某电场的电场线分布如图所解析：电场线密集的地方场强
示，以下说法正确的是( ) A. c点场强大于b点场强 B. a点电势低于b点电势
大，则Ec<Eb，选项A错误；沿电场线方向电势降低，选项B错误
解析若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与
事实不符，A错；电场线一定与等势面垂直，B对；同一等势面上的电势相
同，但电场强度不一定相同，C错；将一负电荷பைடு நூலகம்电势较高的等势面移至
电势较低的等势面，电场力做负功，故D错。答案 B
解析显隐
3．[电场强度、电势和电势能的判断](2015·海南单科，7)(多选)如图 1所示，两电荷量分别为Q(Q＞0)和－Q的点电荷对称地放置在x轴上原点O的两侧，a点位于x轴上O点与点电荷Q之间，b点位于y轴O点上方。取无穷远处的电势为零。下列说法正确的是( )
其受力注向意左:过，a电、场b两线点方的向电向场右，
故A点线的附电近势的高其于它B点电的场电线势的，
A．A点的场强小于B点的场强

电势差电势电势能

(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面．
(2)性质 ①等势面上任意两点间的电势差为零． ②电场线和等势面垂直，所以沿等势面移动电荷时，
电场力和等势面垂直，不做功．
③等势面的疏密
表示电场的强弱．
④任意的两个等势面都不能相交 ⑤电场线和等势面都是人们虚拟出来的形象描述电场的一种工具．
(1)电势φ与场强E是描述电场的两个不同角度，二者间无直接必然联系． (2)沿电场线方向，电势降低，反之则不一定，只有电势
四、匀强电场中电势差与电场强度的关系
1．U＝Ed
在匀强电场中，沿场强方向于场强与这两点的距离的 2．E＝单位距离乘积．的两点间的电势差等
在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每上的电势差．
3．电场中，场强方向是指向电势降落
最快的方向．
(1)电势φ、电势能Ep都具有相对性，与零电势点的选取有关．电势差U、电场力做功W则无相对性，与零电势点的选取无关． (2)电势φ、电势差U都可描述电场“能”的性质，电场力做功W、电势能改变ΔEp则不可，它们都与检验电荷有关．
解析：场强是矢量，同一球面上各点场强方向不同，A
错误；离点电荷越近场强越大，B错误；正电荷离负点
电荷越远具有的电势能越大，C正确；电场线方向沿半
径指向Q，电场线指向电势降低的方向，故D错误．
答案：C
1．由公式W＝Fscosθ计算，此公式只适用于匀强电场．可变形为W＝qEd(d＝scosθ)，式中d为电荷初、末位置在电场方向上的位移． 2．由公式W＝qU计算时有两种方法： (1)三个量都取绝对值，先计算出功的数值，然后再根据电场力的方向与电荷移动位移方向间的夹角确定是电场力做功，
断出EP＞EQ，故选A. 答案：A

电场能

电场能的性质１．电势能、电势、电势差、等势面的概念电势能：与重力势能一样，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫电势能，规定零势点后，电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功．不同的电荷在同一点所具有的电势能不一样：p E =q ϕ．电势φ：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势．电势φ的大小与试探电荷大小无关．定义式：ϕ=PE q ，单位：伏特１V ＝１J/C意义：电场中某一点的电势在数值等于单位电荷在那一点所具有的电势能．相对性：某点的电势与零电势点的选取有关．通常取无限远或大地的电势为零．标量性：电势只有大小，没有方向，但有正、负之分，这里正负只表示比零电势高还是低．电场线也可判定电势高低：沿着电场线方向，电势越来越低．等势面：即电势相等的点构成的面．电场线与等势面垂直．并由电势高的等势面指向电势低的等势面．沿等势面移动电荷，电场力不做功．电势差U ：电场中两间电势之差，也叫电压．AB U =A B ϕϕ-，AB U =B A U -．２．电场力做功①静电力做功的特点：在电场中确定的两点间移动电荷时，它的电势能的变化量是确定的，移动电荷时电场力做的功也是确定的，和重力做功一样，与路径无关（只与这两点间电势差有关）．②电场力做功与电势能改变的关系：静电力做正功，电势能减小，电势能转化为其它形式的能量；静电力做负功，电势能增加，其它形式的能转化为电势能．静电力做的功等于电势能的减少量：AB W =PA PB E E -＝()A B q ϕϕ-＝A B qU 或A B A B W U q= ３．匀强电场中电势差与电场强度的关系匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向的距离．．．．．．．．的乘积．AB U Ed =或A B U E d =注意：①上式只适用于匀强电场．②d 是沿场方向上的距离．重点难点例析一、静电力做功及电势差、电势能的计算方法静电力做功与路径无关，只与初末位置有关．计算方法：⑴用功的定义式W =FS cos θ来计算（F 为恒力，仅适用于匀强电场中）．⑵用“静电力做的功等于电势能的减少量”来计算，即AB W =PA PB E E -＝q(φA －φB )＝A B qU ，适用于任何电场．但AB W 、A B U 均有正负，要带符号进行运算．⑶用由动能定理计算．【例1】将一正电荷q ＝1×10-5C 从无穷远处移向电场中Ｍ点，电场力做功为6.0×10-5J ，若将一个等量的负电荷从电场中N 点移向无穷远处，电场力做功为7.0×10-5J ，则⑴M 、N 两点的电势φm 、φn 之间关系正确的是（）．φm ＜φn ＜．φn ＜φm ＜0C ．φn ＜φm ＜．φm ＞φn ＞0⑵NM 两点间电势差为．⑶正电荷在M 点的电势能为．负电荷在M 点的电势能．【解析】⑴取无穷远电势φ∞=0对正电荷：W ∞m =qU ∞m =q (φ∞－φm )=0－q φm∴φｍ＝mW q ¥-＝55610J6V 110C --- =-´对负电荷：W n∞=qU n∞=q (φn －φ∞)=q φn∴φn =W n∞/q 、＝55710J7V 110C --´=-- 所以φn ＜φm ＜0，选项C 正确⑵NM 间电势差NM U = φN －φM ＝-7V －（-6V ）＝-1V⑶正电荷在M 点电势能pM E =qφM =5110-´´(6)J -＝-6×10-5J ．负电荷在M 点电势能pME q ⅱ=φM =-5110-´´(6)J -＝6×10-5J ．二、电场中电势、电势能高低的判定1.根据场源电荷判断（取无穷远为0势点）离场源正电荷越近：电势越高（电势大于0），正检验电荷的电势能qφ越大，负检验电荷的电势能qφ越小．离场源负电荷越近：电势越低（电势小于0），正检验电荷的电势能qφ越小，负检验电荷的电势能qφ越大．2.根据电场线判断电势、电场力做功判断电势能顺着电场线的方向，电势一定依次降低，与放入场中的检验电荷的正、负无关．而电势能qφ则与q 有关．电场力对（正、负）电荷做正功，该电荷的电势能一定减少，由φP E q =知当q 为正时，电势φ亦减小，当q 为负时，电势φ反而增加．【例2】如图6－2－2，固定在Q 点的正点电荷的电场中有M 、N 两点，已知MQ ＜NQ ．下列叙正确的是（）A ．若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做正功，电势能减少B ．若把一正的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则该电荷克服电场力做功，电势能增加C ．MN 两点由于没在同一条电场线上，因而无法比较其电势高低D ．若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，再从N 点沿另一路径移回到M 点，则图6－2－2【例3】如图6－2－3，在粗糙绝缘的水平面上固定一点电荷Q ，在M 点无初速释放一带有恒定电量的小物块，小物块，在Q 的电场中运动到N 点静止，则从M 点运动到N 点的过程中（）A 小物块所受电场力逐渐减小B 小物块具有的电势能逐渐减小C M 点的电势一定高于N 点的电势D 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功三、电场线、等势面、运动轨迹的综合问题①电场线的切线方向为该点的场强方向，电场线的疏密表示场强的大小．②电场线互不相交，等势面也互不相交．③电场线和等势面互相垂直．④电场线的方向是电势降低的方向，而且是降低最快的方向．⑤电场线密的地方等差等势面密，电场强度越大；等差等势面密的地方电场线也密．⑥而轨迹则由力学性质来决定，即轨迹总是向合外力所指的方向弯曲．【例4】图6－2－4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φA =15 V ，φB =3 V ，φC =－3 V ，由此可得D 点电势φD =____ V. 试画出电场线的方向？✧✧ 易错门诊【例5】如图6－2－6，虚线a 、b 、c 代表电场中三个等势面，相邻等势面之间的电势差相等，即U ab = U bc ，实线为一带负电的质点仅在电场力作用下通过该区域时的运动轨迹，P 、Q 是这条轨迹上的两点，据此可知 ( )A ．P 点电势高于Q 点电势B ．带电质点在P 点具有的电势能比在Q 点具有的电势能大C ．带电质点通过P 点时的动能比通过Q 点时大D ．带电质点通过P 点时的加速度比通过Q 点时大课堂自主训练1．如图6－2－7，在P 和Q 两处固定着等量异号的点电荷+q 和－q ，B 为其联结的中点，MN 为其中垂线，A 和C 为中垂线上的两点，E 和D 是P 、Q 连线上的两点，则（）A ．A 、B 、C 三点点势相等B ．A 、B 、C 三点场强相等C ．A 、B 、C 三点中B 点场强最大D ．A 、B 、C 、D 、E 五点场强方向相同2.如图6－2－8，把电量为－5×10－9C 的电荷，从电场中的A 点移到B 点，其电势能＿＿＿（选填“增大”、“减小”或“不变”）；若A 点的电势φA ＝15V ，B 点的电势φB ＝10V ，则此过程中电场力做的功为＿＿＿＿J ．图6－2－3 图6－2－7 D图6-2-4 图6－2－6【答案】增大，－2.5×10－8 3.带电粒子M 只在电场力作用下由P 点运动到Q 点，在此过程中克服电场力做了2.6×10－4J 的功．则( ) A ．M 在P 点的电势能一定小于在Q 点的电势能B ．P 点的场强小于Q 点的场强C ．P 点的电势一定高于Q 点的电势D ．M 在P 点的动能一定大于它在Q 点的动能课后创新演练１．某一匀强电场的电场线如图6－2－9，把一正电荷从B 点移到A 点．关于这个过程中电场力做功的正负及A 、B 两点的电势高低的说法正确的是（）A ．电场力做正功，B 点的电势高于A 点B ．电场力做正功，A 点的电势高于B 点C ．电场力做负功，B 点的电势高于A 点D ．电场力做负功，A 点的电势高于B 点２．如图6－2－10，实线为电场线，虚线为等势线，且AB =BC ，电场中的A 、B 、C 三点的场强分别为E A 、E B 、E C ，电势分别为A ϕ、B ϕ、C ϕ，AB 、BC 间的电势差分别为U AB 、U BC ，则下列关系中正确的有（）A ．A ϕ＞B ϕ＞C ϕB ．EC ＞E B ＞E AC ．U AB ＜U BCD ．U AB ＝U BC3．如图6－2－11，实线是一个电场中的电场线，虚线是一个负检验电荷在这个电场中只受电场力作用的运动轨迹， a 、b 为轨迹上的两点，以下判断正确的是：（）A ．电荷从a 到b 加速度减小B ．b 处电势能大，电势较高C ．由于电场线的方向未知，故电荷所受电场力方向不知D ．电荷在b 处速度比a 处小4．空气中的负离子对人的健康极为有益．人工产生负氧离子的方法最常见的是电晕放电法，如图6－2－12，一排针状负极和环形正极之间加上直流高压电，电压达5000V 左右，使空气发生电离，从而产生负氧离子(O 3-)排出，使空气清新化，针状负极与环形正极间距为5mm ，且视为匀强电场，电场强度为E ，电场对负氧离子的作用力为F ，则（）A 、E =103N/C ，F =1.6×10-16NB 、E =106N/C ，F =1.6×10-16NC 、E =103N/C ，F =1.6×10-13ND 、E =106N/C ，F =1.6×10-13N5．静电场中，带电粒子在电场力作用下从电势为φa 的a 点运动至电势为φb 的b 点．若带电粒子在a 、b 两点的速率分别为v a 、v b ，不计重力，则带电粒子的比荷q /m ，为 ( ) 图6－2－10图6－2－8图6－2－12 图6－5－ 1 图6－2－9图6－2－11A ．22a b b a ϕϕ--v vB ．22b a b aϕϕ--v v C ．222()a b b a ϕϕ--v v D ．222()b a b a ϕϕ--v v６．图6－2－13中虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0．一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a 、b 点时的动能分别为26eV 和5eV ．当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为－8eV 时，它的动能应为（）7.如图6－2－14，在y 轴上关于ｏ点对称的A 、B 两点有等量同种点电荷+Q ，在x 轴上C 点有点电荷-Q 且CO =OD ，∠ADO =600．下列判断正确的是（）A. O 点电场强度为零B. D 点电场强度为零C.若将点电荷+q 从O 移向C ，电势能增大D.若将点电荷-q 从O 移向C ，电势能增大图6－2－13 图6－2－14。

《电势能和电势》电势与等势面

《电势能和电势》电势与等势面在物理学中，电势能和电势是电学领域中非常重要的概念，而电势与等势面的关系更是理解电场性质的关键。

让我们一起走进这个神秘而又充满魅力的电学世界。

首先，我们来聊聊什么是电势能。

想象一下，一个电荷在电场中受到电场力的作用，如果它在电场力的作用下移动了一段距离，那么电场力就对它做了功。

这个功就转化为电荷的电势能。

简单来说，电势能就是电荷在电场中具有的能量。

就好比一个物体在重力场中具有重力势能一样，电荷在电场中也具有电势能。

而电势呢，它是描述电场能的性质的物理量。

如果把电场比作一座山峰，电势就像是山峰的高度。

电势的定义是：把单位正电荷从电场中的某一点移动到参考点（通常是无穷远处）时电场力所做的功。

也就是说，电势反映了电场中不同位置的能量高低。

那么等势面又是什么呢？等势面是指电场中电势相等的点所构成的面。

想象一下，在一个山坡上，高度相同的点连接起来就形成了等高线，同样的道理，在电场中电势相同的点连接起来就形成了等势面。

等势面具有一些重要的性质。

比如，等势面与电场线一定是垂直的。

这就好比在山坡上，等高线一定是与山坡的坡度方向垂直的。

因为如果不垂直，电场力就会在沿着等势面的方向有分量，电荷就会在这个方向上移动，这与等势面上电势相等的定义相矛盾。

而且，等势面的疏密程度可以反映电场强度的大小。

等势面越密集的地方，电场强度越大；等势面越稀疏的地方，电场强度越小。

这就好像在山坡上，等高线越密集的地方，山坡就越陡峭，也就是坡度越大；等高线越稀疏的地方，山坡就越平缓，坡度越小。

在实际应用中，等势面的概念有着广泛的用途。

比如在静电屏蔽中，金属壳内部的电场为零，这是因为金属壳的内表面是一个等势面。

又比如在电子设备的设计中，了解电场的等势面分布可以帮助我们优化电路布局，减少电磁干扰。

为了更深入地理解电势和等势面，我们来举一个简单的例子。

假设有两个等量异种电荷，它们之间会形成一个电场。

在这个电场中，靠近正电荷的地方电势高，靠近负电荷的地方电势低。

高中物理电势能、电势差、等势面、电势与电场的关系专题讲解

电势能和电势、电势差要点一、静电力做功的特点在电场中将电荷q 从A 点移动到B 点，静电力做功与路径无关，只与A 、B 两点的位置有关。

说明：（1）静电力做功的特点不仅适用于匀强电场，而且适用于任何电场；（2）只要初、末位置确定了，移动电荷q 做的功就是W AB 就是确定值。

【典型例题】类型一：静电力做功的特点例1、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，电场力做的功W 3＝__________。

由此可知，电荷在电场中移动时，电场力做功的特点是__________。

【答案】qELcos θ；qELcos θ；qELcos θ；与路径无关，只与初末位置有关【解析】由功的定义式W=Fscos θ可得，电场力所做的功等于电场力与电荷在电场力方向的分位移scos θ的乘积。

由图可以看出无论电荷沿哪个路径移动，电场力的方向总是水平向左的，电场力方向的分位移都是Lcos θ，所以电场力做的功都是qELcos θ，即电场力做功的特点是与路径无关，只与初末位置有关。

【变式】如图所示，光滑绝缘细杆竖直放置，它与以正电荷为圆心的某一圆周交于B 、C 两点，质量为m ，带电量为-q 的有孔小球从杆上A 点无初速度下滑,AB=BC=h,到B 点时的速度大小为3gh 。

求:（1）小球由A 到B 过程中电场力做的功；（2）AC 两点的电势差。

【答案】12AB W mgh = 2AC mgh U q =- 【解析】因为Q 是点电荷，所以以Q 为圆心的圆面是一个等势面，这是一个重要的隐含条件。

由A 到B 过程中电场力是变力，所以不能直接用W Fs =来解，只能考虑应用功能关系。

电势差电势电势能等势面知识归纳

电势差、电势、电势能、等势面知识归纳一．电势差U AB 的理解电势差：电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟它的电量的比值，叫这两点间的电势差．1．电势差与电场力做功：类比着在重力场中重力做功与高度间的关系，得出电场力做功与电势差的关系． W AB = qU AB 其中U AB =qW AB 是由电场及A 、B 两点位置确定的物理量．与被移动的电荷无关，与路径无关，与零电势面选择无关．2．公式U AB = qW AB ，标量的正负不表示大小，计算时可以把W AB 和q 都代入正、负号进行计算．也可以W AB 和q 只代绝对值求出U AB 的绝对值．U AB = -U AB ．单位伏(V)即1 V= 1 J/C(3)电势差是从能量的角度反映电场性质的物理量．二．电势φ：电场中某点的电势等于该点与参考点之间的电势差．也等于单位正电荷由该点移到参考点时电场力所做的功．1．电势具有相对性，必须先确定零电势参考点，才能确定电场某点的电势值．一般取大地或无穷远的电势为零电势U ∞= 0，电势的大小由电场本身和零电势位置决定．2．电势是描述电场能的性质的物理量．3．电势是标量，有“+”、“-”号，正值表示该点的电势高于零，即φA ＞0；负值表示该点的电势小于零，即φA ＜0；电势正负号表示大小比较关系．当规定U ∞= 0时，正电荷形成的电场中各点的电势均为正值．负电荷形成的电场中各点的电势均为负值．4．公式：φA =E A /q ，单位伏(V) 1 V = 1 J/C5．电势与电势差的关系： U AB ＝φA －φBU AB 为正值时说明φA ＞φB ；U AB 为负值时说明φA ＜φB6．电势和电场线方向的关系：沿着电场线方向电势逐渐降低．7．电势高低变化的判断①根据移动检验电荷做功判断：移动正电荷电场力做正功(负功)时，电势降低(升高)；移动负电荷电场力做正功(负功)时，电势升高(降低)．②根据电场线判断：沿电场线方向电势逐渐降低，逆着电场线方向电势逐渐升高． ③根据场源电荷判断：离场源正电荷越近，电势越高，离场源负电荷越近电势越低．8．电势的叠加：电势是标量，因此点电荷组成电场中某点的电势，等于各个电点荷分别在该点产生的电势的代数和．如等量的异种电荷连线的中垂线上各点的电势为零，等量的同种电荷连线上各点以中点的电势最低，中垂线上各点以连线中点的电势最高，且连线和中垂线上关于该点的对称点等电势．三．电势能E ：电荷在静电场中具有由位置所决定的能．1．电势能是相对的，电势能的值与参考点(零电势能点)的选取有关，电势能零点的选取与电势零点的选取相同．电势能不能作为描述电场性质的物理量，这是因为电势能的大小、正负都与检验电荷有关．2．电场力做功的四种计算方法①定义式计算法：W AB =Fs AB cos θ= qEd AB 此式仅适用于匀强电场，式中E 为电场强度，s AB 为A 、B 两点的距离，d AB 为沿场强方向的位移．②电势变化计算法：W AB = qU AB = q (φA -φB )③电势能变化计算法：W AB = -Δε=εA -εB④动能变化计算法：W AB = ΔE k =21mv B 2－21mv A 2 (此式只适用于电场力做功情况)，其中② ③ ④式不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场．3．判断电势能变化(或比较电势能大小)的方法①利用εp = q φp 来判断：电势能的正负号是表示大小的，在应用时要把q 和φp 的正负号代入分析．②利用做功正负来判断：不管是正电荷还是负电荷，电场力对正电荷做正功时该电荷的电势能一定减小，反之该电荷的电势能一定增加． (类似于重力做功与重力势能的变化关系．）③用推论判断：正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大． a ．W AB = qU AB = q (φA -φB )普遍适用，利用这个公式时，q 、U 都取绝对值，算出的功也是绝对值，功的正负可以由电荷的正负和移动方向来判断，计算时也可将各量的正负号代入，再根据结果的正负号进行判断．b ．W =Eqd 此式只适用于匀强电场，且d 为起止两点的连线在电场方向的投影．4．电场力做功与电势能的变化的关系：电场力做正功时，电荷的电势能减小；电场力做负功时，电荷的电势能增加．电场力对电荷所做的功等于电荷电势能的减少量，W AB = E A -E B =ΔεAB5．电势能和电势的关系： εp = q φ (φp =q P) 正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小． (正电荷的电势能和电势的关系与物体的重力势能和高度的关系相同，而负电荷则相反．)四．等势面：电场中电势相等的点集合成的曲面．1．等势面是为了形象地描述电场能的性质(电场中各点的电势分布)引用的假想的图，它不是电场中实际存在的面或线．2．等势面的特点①等势面一定跟电场线垂直．②在同一等势面上移动电荷电场力不做功．③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．④任意两个等势面都不会相交．⑤等差等势面越密的地方电场强度越大．3．几种电场等势面的分布：匀强电场、点电荷形成的电场、等量异种电荷的电场，等量同种电荷的电场、带电导体周围的电场．。

2、电势差、电势能和等势面

高二物理3-1（2）电势差、电势能和等势面一、知识综述本次我们学习电势差与电势、等势面三节内容。

上次学习的电场强度是从电场的力的特性出发研究电场的性质，而电势差与电势则是从电场的能的属性出发研究电场的性质。

可以说电场强度和电势分别从电场的不同属性出发来研究电场，是一个问题的两个方面，大家要注意比较这两个物理量的异同。

等势面则是描述电势的一种辅助方法，这与用电场线辅助地描述电场是类似的。

二、重难点知识归纳与讲解1、电势差：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W AB与电荷电量q的比值，叫做AB两点的电势差。

表达式为：说明：（1）定义式中，为q从初位置A移动到末位置B电场力做的功，可为正值，也可为负值，q为电荷所带的电量，正电荷取正值，负电荷取负值。

（2）电场中两点的电势差，由这两点本身的初、末位置决定。

与在这两点间移动电荷的电量、电场力做功的大小无关。

在确定的电场中，即使不放入电荷，任何两点间的电势差都有确定的值，不能认为与成正比，与q成反比。

只是可以利用、q来计算A、B两点电势差。

（3）公式适用于任何电场。

2、电势：在电场中某点的电势等于该点相对零电势点的电势差；也等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功，电势记作，电势是相对的，某点的电势与零电势点的选取有关，沿电场线的方向，电势逐点降低。

说明：（1）电势的相对性。

（2）电势是标量。

电势是只有大小、没有方向的物理量，电势的正负表示该点的电势高于和低于零电势。

（3）电势与电势差的比较电势与电势差都是反映电场本身的性质（能的性质）的物理量，与检验电荷无关；电势与电势差都是标量，数值都有正负，单位相同，U AB=－A。

某点的电势与零电势点的选取有关，两点间的电势差与零电势点B的选取无关。

3、电场力做功与电势能变化的关系。

（1）电场力做功的特点在电场中移动电荷时，电场力所做的功只与电荷的起止位置有关，与电荷经过的路径无关，这一点与重力做功相同。

电势能和电势讲解及习题(附含答案解析)

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 ．电场强度处处相同的区域，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－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c 图1-4-4图1-4-7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P1、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点的电势能大图1—4—13 图1—4—14D ．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 > 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=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 ϕAB 图1-4-15 图1—4—16B ．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）无穷远图1—4—18. . . ... 专业. . . 4.比值 φ＝E P /q 5.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. (1)增加1.0×106-J (2)100V (3)负电 2.0×106-J 11.(2qE 0x +m 20v )/2F。

1.4电势能和电势

A
A 5V
C
C 2V
B
B 0
1.4《电势能和电势》
第2课时（等势面）
一、等势面概念
地理上，等高线表示地势的高低。
在电场中常用等势面来表示电势的高低。电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
等势面
二、等势面的特点：
1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意
两点间移动电荷，电场力不做功；
2、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，
任意两个等势面都不会相交； 3、等差等势面越密的地方电场强度越大
三、几种典型电场的等势面：
1、点电荷电场中的等势面：
以点电荷为球心的一簇球面
等势面
2、等量异种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面
等势面
3、等量同种点电荷电场中的等势面：两簇对称曲面
重力做负功，重力势能就增加
电场力做负功，电势能就增加
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异
—存在两种电荷
• 正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能减少 • 负电荷顺电场线移动，电场力做负功，电势能增加 • 正电荷逆电场线移动，电场力做负功，电势能增加 • 负电荷逆电场线移动，电场力做正功，电势能减少
(对于非匀强电场也适用)
用类比法研究电场能的性质
重力场
m mg
场方向
电场
+q qE
场方向
地球
负电荷
地球附近的重力场跟负电荷的电场相似
二、电势能
电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。用Ep表示
电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）

[整理]-第4节电势能和电势第3课时等势面人教版

答案：9×102V/m
第3课时
一、等势面二、典型电场的等势面
点电荷电场
等势面
探寻等势面
匀强电场带电导体的电场
电势相等的点所构成的面
等量同种、异种点电荷电场
三、等势面的特点（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功．（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面（3）等势面密处场强大，等势面疏处场强小。（4）不同等势面在空间不相交。（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面
第4节电势能和电势
第3课时等势面
江苏省滨海中学
Hale Waihona Puke 梁加琪复习：• 电场力做功的特点： • 只跟始末位置有关，跟具体的路径无关。 • 什么叫电势能？电场力作功，电势能如何变化？ • 电荷在电场中具有势能叫电势能，在数值上等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。 • 电场力做正功，电势能减少。 • 什么叫电势？沿着电场线方向，电势如何变化？ • 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫这一点的电势 • 电场线方向指向电势降低的方向。
小试牛刀
点电荷的电场的等势线
等量异种电荷电场的等势面
等量同种电荷电场的等势面
匀强电场的等势面
带电导体周围的电场和等势面
1、靠近导体表面观察特点： 2、远离导体表面
为什么？
牛刀小试：
1、关于等势面正确的说法是（ CD ） A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功 B．等势面上各点的场强大小相等 C．等势面一定跟电场线垂直 D．两等势面不能相交
牛刀小试：
2、一个点电荷，从静电场中的a点移至b点，其电势能的变化为零，则（） D A．a、b两点的场强一定相等 B．该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两点的电势相等

1.4电势能和电势(第2课时：等势面)

B．等势面上各点的场强一定相同 C．等势面一定跟电场线垂直 D．两等势面不能相交
2、如图所示,虚线a、b、c表示静电场中三个等势
面,它们的电势分别是 a、 b、 c 且a b c,
一中带KL正M电N所的示粒.子由射图入可电知场( 中A,C其运) 动轨迹如图
A.粒子从K到L的过程中,电场力做负功
10V
大小为Eka<Ekb<Ekc
b
D.粒子在三点的电势
20V
能大小为Epa>Epb>Epc
a
c
30V
（3）等量异种电荷连线的中垂线是一个零势面
（4）等量同种电荷连线的中垂线不是等势面
（5）匀强电场的等势面是一系列与电场线垂直的平行等间距的平面。
匀强电场的等势面
（6）带电导体周围的电场和等势面
课堂练习
1、（多选）关于等势面正确的说法是
（ CD）
A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以电场力不做功
第4节电势能和电势（第3课时）
一、等势面的定义
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
注意等势面是为了形象描述电场中各点电势面人为画出的曲面
注意同一导线连接的各点电势相同。
二、等势面的特点 1.沿同一等势面移动电荷静电力不做功
2.等势面与电场线垂直
3.两个不同的等势面不相交 4.电场线方向由高等势面指向低等势面
B.粒子从M到N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M到N的过
c
b
a
程中,动能减少
LM N
K
3.（多选）如图所示,将带正电的粒子从电场中的A点无初速地释放,不计重

电势能、电势

电势能、电势、电势差、电场强度、电场力作功是静电场中非常重要的概念,具有抽象、复杂、难以区别的特点。

笔者通过多年的教学发现大部分学生对这一部分知识掌握得都不好，基本的概念都无法辨别清楚，更别说理解它们之间的联系和区别。

鉴于此，笔者对教材内容进行了创新，认真总结了这几个物理量的规律和特点，并找出了它们之间的区别和联系，使得知识脉络清楚，便于学生理解和学习。

下面我们就来一起分享笔者的总结成果。

一、电势能1.定义：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零电势能位置时电场力所有做的功。

2.电势能的单位：焦耳，符号为J。

3.电势能零点的选取,若要确定电荷在电场中的电势能，应先确定电场中电势能的零位置。

零势能处可任意选择,常取无限远处或大地的电势能为零点。

4.电荷在电场中某点具有的电势能等于将该点电荷由该点移到电势零点电场力所做的功。

电势能反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量。

5.静电力做功与电势能变化的关系：电场力做多少功，电势能就变化多少。

6. 如何比较电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低: 将电荷由A点移到B点根据电场力做功情况判断，电场力做正功，电势能减小，电荷在A点电势能大于在B点的电势能，反之电场力做负功，电势能增加，电荷在A点的电势能小于在B点的电势能。

二、电势1.定义：在电场中，某点电荷的电势能跟它所带的电荷量之比叫做这点的电势。

电势是从能量角度上描述电场的物理量（电场强度则是从力的角度描述电场) 。

2.电势符号是φ，单位是伏特，符号：V。

3.电势只有大小，没有方向，是标量。

4.物理意义：(1)由电场中某点位置决定，反映电场能的性质。

(2)与检验电荷电量、电性无关。

(3)表示将1C正电荷从参考点移到零势点电场力做的功。

5.电势是一个相对量，其参考点是可以任意选取的。

在具体应用中，常取标准位置的电势为零。

电势只不过是和标准位置相比较得出的结果。

我们一般取地球为标准位置，在理论研究时，常取无限远处为标准位置。

4、电势、电势能、等势面2021

U
AB
=
WAB q
带入正负号此式适用于任何电场
UAB=φA - φB
带入正负号此式适用于任何电场
6、电子伏特（ev）——能量单位（1）研究原子、原子核相关知识的常用单位（2）电子伏特：表示在电压为1伏特的的两点间移动电子时所做功的大小
（3）1eV (1.6 1019 ) 1 1.6 1019 J
= EP（带入正负号）
q
E=k Q（带入绝对值） r2
=k Q（带入正负号）
r
说明：取决于场源电荷Q和该点到场源电荷的距离r
矢量合成
代数求和
注意：电场强度大小与电势高低无必然联系
电势顺线低：电势顺着电场线降低
A
B
C
D
φA> φB>φC> φD
2 课堂活动一：电场强度与电势的关系
【问题】1：电场强度大的地方电势是否一定高呢？反之又如何呢？
电场及其描述
专题二电场能的性质
电势、电势差、等势面
E A
分析：在A点放置一电荷，由静止时放，该电荷如何运动？无法确定
电性：正负
电场分布
电荷的运动情况由其初始状态和其受力情况共同决定
运动过程中电场力做功，必然伴随着能量转化，动能增加，什么能量减少？
一、电势能EP电
1、定义：电荷在电场中与电场共同具有的能量 2、电场力做功与路径无关，取决于起止位置
电场强度：力的性质（矢量）电势：能的性质（标量）
无必然联系
等量异种电荷中垂线电势为零；等量同种电荷中点O电势不为零；
但是电场强度不为零
但是电场强度为零
物理意义：定义式决定式总量求解
电场强度E 电场力的性质F=qE (带入绝对值）