用心爱心 专心 20 四、电势能和电势1(静电力做功的特点 电势能) [要点导学] 本节在学习电场力做功的特点的基础上,重点学习电势能和电势的概念。 1.静电力做功的特点:静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,但是与具体 路径无关。(重力做功也有同样的特点) 2.物理学的研究表明:某个力做功如果与路径无关,那么就可以引出与这个力相对应 的势能。与静电力相对应的势能叫做电势能。势能都属于系统,电势能属于电场和试探电荷 组成的系统。 3.势能的变化是由与之对应的力做的功决定的。 我们已经知道:移动重物时,重力做多少正功,重力势能就减少多少;重力做多少 负功,重力势能就增加多少。 我们可以发现:在电场中移动电荷时,电场力做多少正功,则电荷的电势能 ;电场力做多少负功,则电荷的电势能。所以W 电=EP1-EP2=-Δ EP。(电 场力做功跟电势能变化的关系与重力做功跟重力势能变化的关系完全相同) 4.电荷在电场中所具有的电势能由电荷在电场中所处的位置和零势能点的位置决定。 如果把电荷q 从电场中A 点移到零势能点B,电场力做的功为W,则此电荷A 点时的电势能 EPA= 。(重物在重力场中的重力势能也是由重物的位置和零势能点的位置决定的,如 果把重物m 点移到零势能点B,重力做功为W,则此重物在A点重力势能EPA=W) 5.关于零势能的选取:常常取离场源电荷无限远处的点为零势能点,或者取大地 表面的点为零势能点。 [范例精析] 有一带电量q=-310-6 的点电荷,从电场中的A点移到B 点时,克服电场力做 功610 -4 点移到C点时电场力做功910 -4 为零势能点,电荷在A点时的电势能EPA1 是多少?(2)如选取C 点的电势能为零,则电荷在A 点时的电势能EPA2 又是多少? 解析 的过程中,电场力做功-610-4 即WAB=-610-4 J。根据W 电=EP1-EP2 得:EPA1=-610 -4 电=EP1-EP2,因为电荷从 电场力做功为310 -4 J,所以EPA2=310 -4 拓展如果点电荷的带电量为q=310 -6 C,仍以B 点为零势能点,则电荷在A 电势能为EPA=+610 -4 J。可见由于电荷有正负之分,所以讨论电荷的电势能比讨论重力 势能要复杂一些。 的电荷从地面移动到如图1-4-1 所示的电场中的 点时,电荷的电势能为-140μ J,问此过程中电场力做功多少? 解析 尽管我们不知道电荷是怎样移动到A 因为电场力做功与路径无关,所以根据W电=EP1-EP2, 地面上的电势能等于零,故:W 电=+140μ 图1-4-1用心 爱心 专心 21 拓展 如果再把此电荷从A 移动到B,电场力做功为-40μ J,则它在B 点的电势能是 多大? 既然电场力做功与路径无关,那么此电荷从地面移动到A 再到B 点,电场力 先做+140μ 的功,总功应该等于100μJ,所以B 点的电势能应该等 于-100μ 另一种思路是从A到B移动电荷做40μJ的负功,所以电势能应该增加40μ 点的电势能为-140μJ,所以B 点的电势能为-100μ [能力训练]1.在电场中移动正电荷时,如果外力克服电场力对电荷做功,则一定是( A.顺着电场线方向移动B.逆着电场线方向移动 C.电势能增大 D.电势能减小 2.下列说法中,正确的是( A.把两个同种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定增加B.把两个同种点电荷间的距离减小一些,电荷的电势能一定增加 C.把两个异种点电荷间的距离增大一些,电荷的电势能一定增加 D.把两个异种点电荷间的距离减小一些,电荷的电势能一定增加 3.下列说法中,正确的是( A.沿着电场线的方向移动正电荷,电势能一定增大B.沿着电场线的方向移动正电荷,电势能一定减少 C.沿着电场线的方向移动负电荷,电势能一定减少 D.沿着电场线的方向移动负电荷,电势能一定增大 4.如图1-4-2 所示,A、B、C 为电场中同一电场线上的三点.设电荷 在电场中只受电场力作用,则下列说法中正确的是( A.若在C点无初速地释放正电荷,则正电荷向B 运动,电势能减少 B.若在C 点无初速地释放正电荷,则正电荷向B 运动,电势能增加 C.若在C 点无初速地释放负电荷,则负电荷向A 运动,电势能增加 D.若在C 点无初速地释放负电荷,则负电荷向A 运动,电势能减少 5.在图1-4-3 示的正电荷产生的电场中,在一个以点电荷为圆心的 是同一条半径上的三个点。下列说法中,正确的是( A.同一正电荷分别在电场中的A、B、C三点,它在A 点的电势能最大 B.同一正电荷分别在电场中的A、B、C 三点,它在C 点的电势能最大 C.同一负电荷沿圆弧从B 移动到D,电势能增大 D.同一正电荷沿圆弧从B 移动到D,电势能增大 6.正试探电荷在电场中沿某一电场线从A 到B,此过程中可能出现的是( A.电场力的大小不断变化,电势能也变化B.电场力的大小保持不变,电势能也变化 图1-4-2 图1-4-3