電勢差、電勢、電勢能

1、年 級高二學(xué) 科物理版 本通用版內(nèi)容標(biāo)題電勢差、電勢、電勢能編稿老師【本講主要內(nèi)容】 電勢差、電勢、電勢能 【知識掌握】【知識點精析】一. 電勢差 解析：為什么這樣定義電勢差？會有什么物理上的意義。 3. 由以上分析可知： （1）順電場線移動正電荷做正功，反之則反，但功跟電量比值不變，由兩點位置決定，且為正值。 （2）逆電場線移動負電荷做負功，反之則反，但功跟電量比值不變，由兩點位置決定，且為負值。 4. 由此得以下物理意義： 物理意義： 1. 由電場中兩點位置決定，反映電場能的性質(zhì)。 2. 與檢驗電荷電量、電性無關(guān)。 3. 表示移動單位電量正電荷，電場力做的功。 二. 電勢 1. 高度差與高

2、度關(guān)系分析： m物體由a移到b ，叫ab兩點高度差。 m物體由a移到參考點o ，叫ao兩點高度差。 是a相對特殊點高度差 叫a點高度，類似地： 2. 概念： （1）帶電量q的電荷由電場中某點a移到參考點o，電場力做功wao跟q比值叫（ao兩點電勢差）a點電勢。 （2）電場中某點相對參考點的電勢差，叫該點電勢。 物理意義： （1）由電場中某點位置決定，反映電場能的性質(zhì)。 （2）與檢驗電荷電量、電性無關(guān)。 （3）表示將1c正電荷移到參考點電場力做的功。 3. 4. 單位：v（伏） 5. 三. 電勢能 1. 質(zhì)量為m物體，由重力場中某點移到參考點重力能做多少功，m在該點具有多少重力勢能。電量為q的電

3、荷，由電場中某點移到參考點電場力能做多少功，q在該點只有多少重力勢能。以上說法我們可以認為是規(guī)定的一樣，按這個規(guī)定可以這樣定義電勢能。 2. 概念： （1）電荷在電場中具有的能。 （2）電荷q由電場中某點a移到參考點o，電場力做的功等于q在a點具有的電勢能。 3. 4. 電場力做功跟電勢能變化關(guān)系： （1） （2）電場力做正功，電勢能減少轉(zhuǎn)化成其它形式能。 （3），電場力做負功，電勢能增加其它形式能轉(zhuǎn)化成電勢能。 5. 6. 【解題方法指導(dǎo)】 例1. 一帶電荷量等于的負電荷在電場中從a點移到b點時電場力做功，從b點移到c點時電勢能增加，從c點移到d點時克服電場力做功，則a、b、c、d四點中電勢

4、最低的點為（ ） a. a點b. b點c. c點d. d點 解： 三式相加 取d，排除a 分析：比較a、b，已排除b c、b不必比較第二式可不求，直接比較a、c。 解法二： 取a，除b 取a，除c 取d，除a 將各點電勢都與某一點比，且學(xué)會求電勢差可用全過程做總功除以電量。 例2. 如圖所示，平行直線表示電場線，但未標(biāo)方向，帶電荷量為的粒子在電場中只受電場力作用，由a點移到b點，動能損失0.1j，若a點電勢為，則下列判斷正確的是（ ） （1）b點的電勢為10v （2）電場線方向從右向左 （3）粒子的運動軌跡可能是軌跡1 （4）微粒的運動軌跡可能是軌跡2 a. （1）（3）b. （2）（4） c

5、. （2）（3）d. （1）（4） 解：據(jù)動能定理，只受電場力作用 ，電勢升高 電場線向左 電場力向左，指向軌跡內(nèi)側(cè) 選c 請同學(xué)們思考： （1）能否根據(jù)動能的變化，判定電勢能的變化。 （2）若不只在電場力作用下，能否判定電勢能的變化。 解析：（1）只受電場力作用 電場力做的功就是合力做的功 動能減少 據(jù)動能定理，合力做負功，即電場力做負功 據(jù)電場力做功跟電勢能變化關(guān)系，電勢能增加。 （2）不只受電場力作用 合力做功不等于電場力做功 知道動能的變化，據(jù)動能定理可知合力做的功，但確定不了電場力做功 確定不了電勢能變化 請同學(xué)們記住以下規(guī)律： 1. 只在電場力作用下： （1）電場力做正功，電勢能減

6、少，動能增加，電能其它形式能（動能） （2）電場力做負功，電勢能增加，動能減少，其它形式能（動能）電能 2. 不只受電場力作用： （1）電場力做正功，電勢能減少，動能如何變化不確定。 （2）電場力做負功，電勢能增加，動能如何變化不確定。 此題只受電場力作用這句話很關(guān)鍵?！究键c突破】【考點指要】 在歷年高考中，電勢、電勢差、電場力做功、電勢能及其關(guān)系都是考查重點，概念問題多以選擇題出現(xiàn)，有些知識滲透到綜合題中，因為這些概念是描述電場的能的性質(zhì)，所以與能量問題結(jié)合是常見的?！镜湫屠}分析】 例1. （2005天津理綜18）一帶電油滴在勻強電場e中的運動軌跡如圖中虛線所示，電場方向豎直向下。若不計空

7、氣阻力，則此帶電油滴從a運動到b的過程中，能量變化情況為（ ） a. 動能減小 b. 電勢能增加 c. 動能和電勢能之和減少 d. 重力勢能和電勢能之和增加 解：油滴受力如圖所示 軌跡向上變曲 據(jù)能量守恒， 思考： 1. 帶電粒子帶何種電荷？明確何種電荷是否能確定電場力做什么功。 2. 動能變化用什么衡量。 3. 電勢能變化用什么衡量。 4. 重力勢能變化用什么衡量。 請同學(xué)記住下面規(guī)律： 例2. （2000春季招生10）如圖所示，p、q是兩個電荷量相等的正的點電荷，它們連線的中點是o，a、b是中垂線上的兩點，用分別表示a、b兩點的場強和電勢，則（ ） a. ea一定大于eb，ua一定大于ub

8、 b. ea不一定大于eb，ua一定大于ub c. ea一定大于eb，ua不一定大于ub d. ea不一定大于eb，ua不一定大于ub 解：兩同號正點電荷電場線知：在q中垂線上，由中點o向無窮遠電場線先變密后變疏 場強先增大，后減小 a、b兩點哪一點周圍電場線疏密不能確定 ea與eb無法比較大小 因為正點電荷各點電勢都為正值，向無窮遠電勢越來越低 uaub 析：這道題既考查了電場強度，又考查了電勢，要明確正電荷電場中各點電勢為正，遠離正電荷、電勢降低?！具_標(biāo)測試】 1. 電場中兩點間電勢差的意義是（ ） a. 它是由兩點的位置決定的，與移送的電荷的種類和數(shù)量無關(guān) b. 電勢差與電場力作功成正比

9、，與被移送的電量成反比 c. 電勢差大小等于移送單位電荷時電場力所作的功 d. 兩點間沒有電荷移動，電勢差為零 2. 電荷在電場中移動時，下面說法正確的是（ ） a. 正電荷順著電場線移動，電場力作正功，電勢能增加 b. 正電荷逆著電場線移動，電場力作負功，電勢能增加 c. 負電荷順著電場線移動，電場力作負功，電勢能減少 d. 負電荷逆著電場線移動，電場力作正功，電勢能減少 3. 如圖所示在電場中，任取一條電場線，電場線上的a、b兩點相距為d，則（ ） a. a點場強一定大于b點場強 b. a點電勢一定高于b點電勢 c. ab兩點處在勻強電場中 d. ab兩點間的電勢差等于單位正電荷由a點沿任

10、意路徑移到b點過程中電場力作的功 4. 若帶正電的粒子只受電場力作用，則它在任意一段時間內(nèi)（ ） a. 一定沿電場線從高電勢處向低電勢處運動 b. 一定沿電場線從低電勢處向高電勢處運動 c. 不一定沿電場線運動，但一定向電勢能減小的方向運動 d. 不一定沿電場線運動，也不一定由高電勢處向低電勢處運動 5. （2006浙江杭州高三檢測） 如圖所示，在等量的異種點電荷形成的電場中，有a、b、c三點，a點為兩點電荷連線的中點，b點為連線上距a點距離為d的一點，c點為連線中垂線距a點距離也為d的一點。則下面關(guān)于三點電場強度的大小、電勢高低的比較，正確的是（ ） a. b. c. d. 因為零電勢點未規(guī)

11、定，所以無法判斷電勢的高低 6. （2006江蘇連云港高三調(diào)研） a、b是一條電場線上的兩個點，一帶負電的微粒僅在電場力作用下以一定初速度從a點沿電場線運動到b點，其速度時間圖象如圖甲所示。則這一電場可能是圖乙中的（ ） 7. （2006江蘇南京高三調(diào)研） 如圖所示中實線是一簇未標(biāo)明方向的由點電荷產(chǎn)生的電場線，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡，a、b是軌跡上的兩點，若帶電粒子在運動中只受電場力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是（ ） a. 帶電粒子所帶電荷的符號 b. 帶電粒子在a、b兩點的受力方向 c. 帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大 d. 帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大

12、 8. 如圖所示，a、b、c是一條電場線上的三點，a、b間的距離等于b、c間的距離。用分別表示a、b、c三點的電勢和場強，可以判定（ ） a. b. c. d. 9. 電荷量為的點電荷，從電場中的a點移到b點的過程中，電場力做功，則下列說法正確的是（ ） a. 電荷的電勢能增加了 b. 電荷的電勢能減少了 c. a、b兩點電勢差等于，a點電勢高 d. a、b兩點電勢差等于，b點電勢高 10. 如果把的正電荷，從無窮遠處移至電場中的a點，需要克服電場力做功。那么： （1）q在a點的電勢能和a點的電勢各是多少？ （2）q未移入電場前a點的電勢是多少？【綜合測試】 1. 如圖所示，對兩個電量均為的點

13、電荷連線中點o和中垂線上某點p正確的關(guān)系是（ ） a. b. c. 將正電荷從o點移至p點，電場力作正功 d. 將正電荷從o點移至p點，電場力作負功 2. 在靜電場中，將一個電子由a點移到b點，電場力作功為5ev，下列判斷中正確的是（ ） a. 電場強度的方向一定由b點指向a點 b. c. d. 因零電勢點未確定，故a、b兩點的電勢沒有確定值 3. 如圖所示，a、b兩點各放有電量為+q和+2q的點電荷，a、b、c、d四點在同一直線上，且ac=cd=db，將一正電荷從c點沿直線移到d點，則（ ） a. 電場力一直作正功 b. 電場力先作正功再作負功 c. 電場力一直作負功 d. 電場力先作負功再

14、作正功 4. 一個帶正電的質(zhì)點，電量，在靜電場中由a點移到b點，在這個過程中，除電場力外，其他力作的功為，質(zhì)點的動能增加了，則a、b兩點間的電勢差為（ ） a. b. c. d. 5. 如圖所示，質(zhì)量為m，帶正電量為q的小球，用絕緣絲線懸于o點，置于場強為e的勻強電場中，最初保持懸線為豎直方向。當(dāng)小球由靜止釋放向上擺至最高點的過程中，其重力勢能增量為，電勢能的增量為，二者之和為，則三者應(yīng)符合下面哪種關(guān)系（ ） a. b. c. d. 6. 如圖所示，直角三角形abc的斜邊傾角為30，底邊bc長2l，處在水平位置，斜邊ac是光滑絕緣的。在底邊中點o處放置一正電荷q，一個質(zhì)量為m、電荷量為q的帶負

15、電的質(zhì)點從斜面頂端a沿斜邊滑下，滑到斜邊的垂足d時速度為v。將（1）、（2）題正確選項前的標(biāo)號填在括號內(nèi) （1）在質(zhì)點的運動中不發(fā)生變化的是（ ） 動能 電勢能與重力勢能之和 動能與重力勢能之和 動能、電勢能、重力勢能三者之和 a. b. c. d. （2）質(zhì)點的運動是（ ） a. 勻加速運動 b. 勻減速運動 c. 先勻加速后勻減速的運動 d. 加速度隨時間變化的運動 （3）該質(zhì)點滑到非常接近斜邊底端c點時，速率vc為多少？沿斜面向下的加速度ac為多少？ 7. 如圖所示，一條長為l的細線上端固定，下端拴一質(zhì)量為m的帶電小球，將它置于一勻強電場中，場強大小為e，方向水平向右。已知細線離開豎直位

16、置的偏角為時，小球處于平衡： （1）小球帶何種電荷？求出小球所帶的電量。 （2）若使細線的偏角由增大到，然后將小球由靜止釋放，則為多大才能使在細線到達豎直位置時小球的速度剛好為零？ 8. 如圖所示，光滑絕緣桿豎直放置，且與以正點電荷q為圓心的圓周交于b、c兩點，一質(zhì)量為m，帶電量為q的空心小球從桿上a點無初速下滑，且ab=bc=h，小球滑到b點的速度為，求： （1）小球滑到c點時的速度多大？ （2）a、c兩點間電勢差為多少？ 9. 一個帶正電的質(zhì)點，電荷量，在靜電場中由a點移到b點，在此過程中，除電場力外，其他力做的功為，質(zhì)點的動能增加了，則a、b兩點間的電勢差為（ ） a. b. c. d.

17、 10. 如圖所示，兩等量異種電荷在真空中相隔一定距離，oo表示兩點電荷連線的中垂面，在兩點電荷所在豎直平面上取圖示的1、2、3三點。則這三點的電勢的高低關(guān)系是（ ） a. b. c. d. 11. a、b兩帶電小球，a固體不動，b的質(zhì)量為m、電荷量為q，在庫侖力作用下，b由靜止開始在水平面上運動。已知開始時，a、b間的距離為l，b的加速度為a，經(jīng)過一段時間后，b的加速度為，此時a、b間距離為多少？已知此時b的速度為v，則在此過程中電荷電勢能的減少量為多少？如果a不固定，且質(zhì)量為2m，電荷量為2q，則同樣當(dāng)b的速度為v時，a、b兩個電荷的電勢能減少量又為多少？【達標(biāo)測試答案】 1. ac2.

18、bd3. bd4. d 5. 解析：點a、b在同一條電場線上，點a、c在同一條等勢線上，。但b點處的電場線較密，c點處的電場線較疏，故選項b正確。 答案：b 6. 解析：由甲圖可知，微粒的速度減小，而加速度增大，可知，電場力做正功，帶負電的微粒由高電勢向低電勢處運動，且電場線的密度增大，可知，選項a正確，選項b、c、d錯誤。 答案：a 7. 解析：盡管本題不涉及計算，但對同學(xué)們的分析能力要求很高。由于本題中的帶電粒子沒有告訴你是正還是負，似乎給分析帶來一定的難度，但從帶電粒子運動的軌跡知必與場源電荷為異種電荷，即知b正確，這也是解決本題的突破口。然后無論帶電粒子從a運動到b還是從b運動到a，均

19、可判斷出c、d正確，即知本題的答案應(yīng)是bcd。 答案：bcd 8. 解析：由于沿電場線方向電勢降低，故a正確。由于不知這條電場線是什么電荷產(chǎn)生的，場強關(guān)系不能確定，故b、d錯。雖然，只有勻強電場，c才對。由于電場不能確定，故d錯。 答案：a 9. 解析：電荷在電場中移動時，電場力做正功，電勢能減少，減少的電勢能等于電場力所做的功。 由得 因為a、b兩點間移動的是正電荷，電場力又做正功，一定是從高電勢處移動到低電勢處，所以a點的電勢高。 答案：bc 10. 解析：（1）克服電場力做功，電荷的電勢能增加，可知q在a點的電勢能為正值。（無窮遠處電勢為0） （2）a點的電勢由電場本身決定，與a點是否有

20、電荷無關(guān)，所以q移入電場前，a點的電勢仍為。 答案：（1） （2）【綜合測試答案】 1. bc 點撥：o到p的電場方向由o指向p，由o至p延長到無窮遠，電場強度e先由零變大至最大值再又變小至零。 2. c 點撥：電子電量。 3. b 點撥：由于a、b兩點均放有帶正電的點電荷，在ab連線上有一點的合場強必為零，設(shè)該點為e，且距a點距離為x，ab兩點間的距離為l，根據(jù)點電荷的場強公式和場的疊加原理，有： 解得 可見e點在cd之間，e點左側(cè)的合場強方向水平向右，e點右側(cè)的合場強方向水平向左。所以將一正電荷沿直線從c點移到d點的過程中，電場力先作正功再作負功。 4. b 點撥：由動能定理和電場力作功的公式求解。 5. c 點撥：在小球的受力中，只有電場力和重力作功，因此電勢能、動能、重力勢能之和恒定，或表述為，即電勢能的改變量，動能的改變量，重力勢能的改變量之和為零，小球由靜止向上擺動過程中，重力作負功，重力勢能增加，而電場力作正功，電勢能減少，但兩者的增量之和等于動能的改變量。 6. （1）c（2）d （3） 則b、c、d