1、第二讲电场的能的性质第二讲电场的能的性质一、电场力做功与电势能一、电场力做功与电势能1静电力做功的特点静电力做功的特点(1)在电场中移动电荷时电场力做功与在电场中移动电荷时电场力做功与_无关无关，只与，只与_有关，有关，WqU.(2)在匀强电场中，电场力做的功在匀强电场中，电场力做的功W_，其，其中中d为沿为沿_的位移的位移路径路径初末位置初末位置Eqd电场线方向电场线方向2电势能电势能(1)定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电定义：电荷在电场中具有的势能，等于静电力把它从该点移到力把它从该点移到_位置时所做的功位置时所做的功(2)静电力做功与电势能变化的关系静电力做功与电势能变化的关系静电
2、力做的功等于静电力做的功等于_，即，即WAB_.(3)电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷电荷在离场源电荷_的电势能规定为零的电势能规定为零，或把电荷在，或把电荷在_表面的电势能规定为零表面的电势能规定为零 零势能零势能电势能的减少量电势能的减少量EPAEPB无限远处无限远处大地大地二、电势、等势面和电势差二、电势、等势面和电势差1电势和电势差电势和电势差电势电势电势差电势差意义意义 描述电场能的性质描述电场能的性质 描述电场能的性质描述电场能的性质定义定义电荷在电场中某一电荷在电场中某一点的点的_与它与它的的_的比值的比值电场中两点间电
3、势的电场中两点间电势的_表表达达式式电势能电势能电荷量电荷量差值差值UAB_AB 矢矢量量性性标量，但有正负，标量，但有正负，正负只表示电势的正负只表示电势的高低高低标量，但有正负，正标量，但有正负，正负只反映负只反映A、B两点两点电势的高低电势的高低影响影响因素因素具有相对性，同一具有相对性，同一点的电势因电势零点的电势因电势零点选取的不同而不点选取的不同而不同同电势差电势差UAB由电场以由电场以及初末位置决定，与及初末位置决定，与试探电荷试探电荷q及电场力及电场力做功做功WAB无关，与电无关，与电势零点的选取无关势零点的选取无关2.等势面等势面(1)定义：电场中定义：电场中_的各点构成的面
4、的各点构成的面(2)特点：特点：等势面一定与电场线等势面一定与电场线_，即跟场强的方，即跟场强的方向向_ 在在_上移动电荷时电场力不做功上移动电荷时电场力不做功电场线总是从电场线总是从_的等势面指向的等势面指向_的等势面的等势面等差等势面越密的地方电场强度等差等势面越密的地方电场强度_；反；反之之_.电势相同电势相同垂直垂直垂直垂直等势面等势面电势高电势高电势低电势低越大越大越小越小三、匀强电场中电势差与电场强度的关系三、匀强电场中电势差与电场强度的关系1电势差与场强的关系式：电势差与场强的关系式：UEd，其中，其中d为电为电场中场中A、B两点间两点间_的距离的距离2电场强度的方向和大小电场强
5、度的方向和大小电场中，场强方向是指电势降落最快的方向电场中，场强方向是指电势降落最快的方向在匀强电场中，场强在数值上等于沿在匀强电场中，场强在数值上等于沿_方向方向每单位距离上降低的电势每单位距离上降低的电势 沿电场线方向沿电场线方向电场电场四、处于静电平衡状态中的导体的特点四、处于静电平衡状态中的导体的特点1导体是导体是_，导体表面是一个，导体表面是一个_2导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零3净电荷分布在导体的外表面，内部净电荷等净电荷分布在导体的外表面，内部净电荷等于零于零 等势体等势体等势面等势面1对于任何电场来说，下列描述正确的是对于任何电场来说，下列描述正确的是()A电势为零的
6、点，电场强度一定为零电势为零的点，电场强度一定为零B电场强度为零的点，电势一定为零电场强度为零的点，电势一定为零C电场强度为零的点，电势一定不为零；电势电场强度为零的点，电势一定不为零；电势为零的点，电场强度一定为零为零的点，电场强度一定为零D电势为零的点，电场强度不一定为零；电场电势为零的点，电场强度不一定为零；电场强度为零的点，电势不一定为零强度为零的点，电势不一定为零答案：答案：D2如图所示的真空空间中，仅在正方体中的黑如图所示的真空空间中，仅在正方体中的黑点处存在着电荷量大小相等的点电荷，则图中点处存在着电荷量大小相等的点电荷，则图中a、b两点电场强度和电势均相同的是两点电场强度和电势
7、均相同的是()答案：答案：C3.如图所示，一带负电的粒子以某速度进如图所示，一带负电的粒子以某速度进入水平向右的匀强电场中，在电场力作用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下形成图中所示的运动轨迹M和和N是轨是轨迹上的两点，其中迹上的两点，其中M点在轨迹的最右点在轨迹的最右点不计重力，下列表述正确的是点不计重力，下列表述正确的是()A粒子在粒子在M点的速率最大点的速率最大B粒子所受电场力沿电场方向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粒子在电场中的电势能始终在增加答案：答案：C4.如图所示，正点电荷如图
8、所示，正点电荷Q产产生的电场中，已知生的电场中，已知A、B间间的电势差为的电势差为 U，现将电荷，现将电荷量为量为q的正点电荷从的正点电荷从B移到移到A，则则()A外力克服电场力做功外力克服电场力做功QU，电势能增加，电势能增加qUB外力克服电场力做功外力克服电场力做功qU，电势能增加，电势能增加QUC外力克服电场力做功外力克服电场力做功qU，电势能增加，电势能增加qUD外力克服电场力做功外力克服电场力做功QU，电势能减少，电势能减少QU答案：答案：C5一带电小球在空中由一带电小球在空中由a点运动到点运动到b点的过程中，点的过程中，受重力、电场力和空气阻力三个力作用若重力受重力、电场力和空气阻
9、力三个力作用若重力势能增加势能增加3 J，机械能增加，机械能增加0.5 J，电场力做功，电场力做功1 J，则小球则小球()A克服重力做功为克服重力做功为3 JB电势能增加电势能增加1 JC克服空气阻力做功克服空气阻力做功0.5 J D动能减少动能减少2.5 J答案：答案：ACD 几种常见的典型电场的等势面比较几种常见的典型电场的等势面比较电场电场等势面等势面(实线实线)图样图样重要描述重要描述匀强电场匀强电场垂直于电场线的一垂直于电场线的一簇平面簇平面点电荷的电点电荷的电场场以点电荷为球心的以点电荷为球心的一簇球面一簇球面等量异种点等量异种点电荷的电场电荷的电场连线的中垂面上的连线的中垂面上的
10、电势为零电势为零等量同种正等量同种正点电荷的电点电荷的电场场连线上，中点电势连线上，中点电势最低，而在中垂线最低，而在中垂线上，中点电势最高上，中点电势最高不能很好掌握电场线和等势面的关不能很好掌握电场线和等势面的关系而出错系而出错如图所示，一电场的电场线分布关于如图所示，一电场的电场线分布关于y轴轴(沿竖直方向沿竖直方向)对称，对称，O、M、N是是y轴轴上的三个点，且上的三个点，且OMMN.P点在点在y轴右轴右侧，侧，MPON.则则()A.M点的电势比点的电势比P点的电势高点的电势高B.将负电荷由将负电荷由O点移动到点移动到P点，电场力做正功点，电场力做正功C.M、N两点间的电势差大于两点间
11、的电势差大于O、M两点间的电势两点间的电势差差D.在在O点静止释放一带正电的粒子，该粒子将沿点静止释放一带正电的粒子，该粒子将沿y轴做直线运动轴做直线运动答案：答案：AD匀强电场中电势差、电势、电匀强电场中电势差、电势、电势能的理解势能的理解电势高低和电势能大小的判断电势高低和电势能大小的判断1电势高低的判断方法电势高低的判断方法(1)沿电场线方向，电势越来越低沿电场线方向，电势越来越低(2)判断出判断出UAB的正负，再由的正负，再由UABAB，比较，比较A、B的大小，若的大小，若UAB0，则，则AB，若，若UAB0，则，则AEb，abBEaEb，aEb，ab DEab3(2011海南卷海南卷
12、)关于静电场，下列说法正确的关于静电场，下列说法正确的是是()A电势等于零的物体一定不带电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，电势能一定增负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加加答案：答案：D4(2011上海单科上海单科)两个等量异种点电荷位于两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位随位置置x变化规律的是图变化规律的是图()答案：答案：A5(2011江苏卷江苏卷)一粒子从一粒子从A点点射入
13、电场，从射入电场，从B点射出，电场的点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图等势面和粒子的运动轨迹如图所示，图中左侧前三个等势面所示，图中左侧前三个等势面彼此平行，不计粒子的重力彼此平行，不计粒子的重力下列说法正确的有下列说法正确的有()A粒子带负电荷粒子带负电荷B粒子的加速度先不变，后变小粒子的加速度先不变，后变小C粒子的速度不断增大粒子的速度不断增大D粒子的电势能先减小，后增大粒子的电势能先减小，后增大答案：答案：AB6(2011重庆卷重庆卷)如图所示，如图所示，电量为电量为q和和q的点电荷分的点电荷分别位于正方体的顶点，正方别位于正方体的顶点，正方体范围内电场强度为零的点体范围内电场强度
14、为零的点有有()A体中心、各面中心和各边中点体中心、各面中心和各边中点B体中心和各边中点体中心和各边中点C各面中心和各边中点各面中心和各边中点 D体中心和各面中心体中心和各面中心答案：答案：D7.(2011山东卷山东卷)如图所示，在两等量如图所示，在两等量异种点电荷的电场中，异种点电荷的电场中，MN为两电荷连为两电荷连线的中垂线，线的中垂线，a、b、c三点所在直线平三点所在直线平行于两电荷的连线，且行于两电荷的连线，且a和和c关于关于MN对对称，称，b点位于点位于MN上，上，d点位于两电荷的点位于两电荷的连线上以下判断正确的是连线上以下判断正确的是()Ab点场强大于点场强大于d点场强点场强Bb
15、点场强小于点场强小于d点场强点场强Ca、b两点间的电势差等于两点间的电势差等于b、c两点间的电势差两点间的电势差D试探电荷试探电荷q在在a点的电势能小于在点的电势能小于在c点的电势能点的电势能答案：答案：BC8(2011上海单科上海单科)如图，在竖直向下，场强为如图，在竖直向下，场强为E的匀强电场中，长为的匀强电场中，长为l的绝缘细杆可绕固定轴的绝缘细杆可绕固定轴O在竖直面内无摩擦转动，两个小球在竖直面内无摩擦转动，两个小球A、B固定于固定于杆的两端，杆的两端，A、B的质量分别为的质量分别为m1和和m2(m1m2)，A带负电，电量为带负电，电量为q1，B带正电，电量为带正电，电量为q2.杆从杆从静止开始由水平位置转到竖直位置，在此过程中静止开始由水平位置转到竖直位置，在此过程中电场力做功为电场力做功为_，在竖直位置处两球的总，在竖直位置处两球的总动能为动能为_答案：答案：练规范、练速度、练技能练规范、练速度、练技能知能训练知能训练能力提升能力提升返回目录返回目录
