高三物理第一轮复习 电场能的性质的描述学案 新人教版

第二课时电场能的性质的描述

第一关：基础关展望高考

基础知识

一、电势能

知识讲解

（1）定义

电荷在电场中具有的势能叫电势能.类似于物体在重力场中具有重力势能.用E p表示.

（2）静电力做功与电势能变化的关系

电荷在电场中A点具有的电势能为εA,在B点具有的电势能为εB,电荷从A到B静电力做的功就等于电势能的减少量，即

W AB=εA-εB.

即静电力做正功，电荷电势能一定减少，静电力做负功，电荷电势能一定增加.

（3）电势能的大小

若规定电荷在B点的电势能为零，E pB=0，则EpA=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.

说明：①上述关系既适应于匀强电场，也适应于非匀强电场；既适应于正电荷，也适应于负电荷.

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.

活学活用

1.

.下列叙述正如图所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知MQ NQ

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.若把一负的点电荷从M 点沿直线移到N 点，则电场力对该电荷做功，电势能减少

D.若把一负的点电荷从M 点移到N 点，再从N 点沿不同路径移回到M 点，则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功，电势能不变

解析：由点电荷产生的电场的特点可知：M 点电势高于N 点电势，即U MN >0,由W=qU 知：移动电荷由M 到N ，若为正电荷，电场力做正功；若移动的是负电荷，电场力做负功，电势能的判断可以用以下三种方法：

方法一据E p =q ϕ判断.

若为正电荷，则E pM >E pN ，从M 到N 电势能降低；若为负电荷，则E pM

方法二利用电场力做功判断.

若为正电荷，电场力做正功，电势能降低；若为负电荷，电场力做负功，电势能升高. 方法三用推论判断.

对正电荷，因ϕM >ϕN ,故E pM >E pN ；对负电荷，E pM

综上所述，选项AD 正确.

答案：AD

二、电势

知识讲解

（1）定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势，用ϕ表示.

（2）定义式：p E .q ϕ=

（3）特点：①电势是标量.某点电势大于零，表明该点电势比零电势点高；某点电势小于零，表明该点电势比零电势点低.②电场中某点电势值与电场本身和零电势点的选择有关，一般选取无穷远处或大地电势为零.③电场中沿着电场线的方向电势越来越低.场强的方向是电势降落最快的方向.

活学活用

2.

如图所示，电子在一条直线上从a 点运动到b 点，电势能增加，试判定a\,b 两点电势高低.

解析：方法一利用电场线方向来判断.

由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反，从b指向a.而负电荷受电场力的方向和场强方向相反，场强方向应是由a指向b,因此电场线的方向从a 指向b.顺着电场线方向电势越来越低，a点电势比b点电势高.

方法二利用电场力做功公式来判断.

由于电势能增加，电场力一定做负功，即W ab为负值，而q是负电荷，即q为负值.由W ab=q(ϕa-ϕb)得知ϕa-ϕb>0，故ϕa>ϕb.

方法三利用电势能判断.

正电荷q为正值，在电势越高的地方电势能越大，而对负电荷q为负值，在电势越高的地方电势能越小，而本题已知条件是负电荷在a点电势能较小，故a点电势高.

三、电势差、等势面

知识讲解

1.电势差

（1）定义：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功W AB跟它的电荷量q 的比值，叫做A、B两点间的电势差，也叫电压.

(2) 公式：U AB=W AB/q单位：V，是标量.

2.等势面

（1）定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面.

（2）等势面和电场线的关系：电场线总是与等势面垂直，且由高等势面指向低等势面；电场线越密的地方，等势面越密；沿等势面移动电荷，电场力不做功，沿电场线移动电荷，电场力一定做功.

活学活用

3.a\,b\,c\,d是匀强电场中的四个点.它们正好是一个矩形的四个顶点.电场线与矩形所在平面平行.已知a点的电势为20 V，b点的电势为24 V，d点的电势为4 V，如图所示.由此可知c点的电势为()

A.4 V

B.8 V

C.12 V

D.24 V

解析：方法一在匀强电场中，沿任何方向电势都是均匀降落的，所以U ba=U cd,即ϕb-ϕa=ϕc-ϕd,故c点的电势ϕc=8 V,故B项正确.

方法二利用等势面法.

利用等分法在电场中找等势点，是解决此类问题的有效方法：U bd=ϕb-ϕd=20 V,连接bd 并将bd五等分，如右图所示.则e点电势为20 V，h点电势为8 V,由于ae在同一等势面上，又ae∥ch,故过c的等势面过h点，故ϕc=8 V.

答案：B

第二关：技法关解读高考

解题技法

一、电势高低的判定方法

技法讲解

1.电势顺着电场线的方向逐渐降低，“顺”的含义是初末位置连线与电场线方向间的夹角小于90°,所以电场线方向是电势降低最快的方向.

2.通过计算电势差U AB=W AB/q，结合U AB=ϕA-ϕB来判断，若U AB＞0，则ϕA＞ϕB；若U AB=0，则ϕA=ϕB，若U AB＜0，则ϕA＜ϕB.

3.由公式ϕA=W AO/q来判断.具体步骤是把电荷q从将要比较的A、B两点分别移到零参考点，做的功分别为W AO、W BO.再由公式ϕA=W AO/q直接判断，这种方法很麻烦，实际操作中运用得较少.

4.根据场源电荷的电场来判断.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.

5.根据电场力做功来判断.正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势

处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处.对于负电荷，情况恰好相反.

典例剖析

例1

将一正点电荷从无穷远处移向M点，电场力做功为6.0×10-9 J，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7.0×10-9J，设无穷远处电势为零，则M、N两点的电势ϕM、ϕN有下列关系（）

A.ϕM＜ϕN＜0