第十章 微专题3　电场能的性质（课件+学案）

微专题3　电场能的性质 [定位·学习目标]　1.加深对电场强度、电势、电势差及电势能的认识。2.能利用动能定理、功能关系分析电场综合问题,提高科学思维和科学探究能力。 要点一　电势能、电势和电势差的关系 要点归纳 1.电势能、电势和电势差的比较 项目 电势能 电势 电势差 定义式 Ep=qφ φ= UAB= 决定因素 由电荷量和该点电势二者决定,与零势能位置的选取有关,其大小也等于电荷由该点移到零电势能位置时静电力所做的功 由电场本身决定,与试探电荷无关,其大小与零电势点的选取有关,具有相对性 由电场本身和两点间位置决定,与试探电荷及零电势点的选取无关 相同点 各量均为标量,无方向但有正、负之分,电势能、电势正负决定于零电势点的选取;电势差正负决定于“点”的先后 联系 匀强电场中UAB=Ed(d为A、B两点沿电场方向上的距离);电势沿着电场强度方向降低最快;UAB=φA-φB;WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=qUAB 2.电势高低、电势能大小的判断 (1)由静电力做功判断(试探电荷由A移到B)。 (2)由电场线方向判断。 典例研习 [例1] (静电力做功与电势、电势差间的关系)把带电荷量为1×10-8 C的正点电荷从无限远处移到电场中A点,要克服静电力做功 4×10-6 J,若把该电荷从无限远处移到电场中B点,需克服静电力做功2×10-6 J。取无限远处电势为零。求: (1)A点的电势和A、B两点间的电势差; (2)把2×10-5 C的负电荷由B点移到A点静电力做的功。 【答案】 (1)400 V　200 V　(2)4×10-3 J 【解析】 (1)由于电荷从无限远处移到电场中A点,克服静电力做的功等于从A点移到无限远处时静电力做的功,对于该正点电荷,则有 WA∞=4×10-6 J,根据WAB=EpA-EpB得 WA∞=EpA-Ep∞,而Ep∞=0, 则EpA=WA∞=4×10-6 J, 由φ=得φA== V=400 V, 同理,φB=200 V, 则A、B两点间的电势差UAB=φA-φB=200 V。 (2)把电荷量q2=-2×10-5 C的电荷由B点移到A点,静电力做功为WBA=q2UBA, 而UBA=-UAB=-200 V, 解得WBA=4×10-3 J。 [例2] (由电势求电势能和静电力做功)(2025·河北承德期末)如图所示,A、B、C三点构成等边三角形,边长为2 cm,匀强电场方向与三角形ABC所在的平面夹角为30°。φA=φB=4 V, φC=1 V,正点电荷q所带电荷量为1×10-5 C。下列说法正确的是(　　) [A]电场强度大小为100 V/m [B]将正电荷q从A点沿直线移到B点,它的电势能先增大后减小 [C]将正电荷q从A点沿直线加速移到C点,静电力做功为3×10-5 J [D]将正电荷q从B点沿直线匀速移到C点,非静电力做的功为3×10-5 J 【答案】 C 【解析】等边三角形的边长L=2 cm=0.02 m,如图所示,设AB边中点为O,连接OC,根据几何关系可得OC=Lcos 30°= m,因为φA=φB,故AB为一条等势线,则电场线与AB垂直,又因为C点电势φC=1 V<φA=φB=4 V,O、C两点的电势差UOC=φO-φC=3 V,电场方向与ABC平面的夹角θ=30°,根据电场强度与电势差之间的关系式,可得E==200 V/m,故A错误;AB为一条等势线,正电荷从A点沿直线移到B点,静电力不做功,电势能不变,故B错误;将正电荷q从A点沿直线加速移到C点,静电力做功为WAC=qUAC=1×10-5×3 J=3×10-5 J,将正电荷q从B点沿直线匀速移到C点,则有WBC+W非=0,WBC=WAC,则W非=-3×10-5 J,故C正确,D错误。 要点二　静电场中的功能关系 要点归纳 静电场中的功能关系 (1)静电力做的功等于电势能的减少量,即W电=-ΔEp。 (2)包括静电力在内的各力做的总功等于带电体动能的变化。 (3)若只有静电力、重力、弹力做功,其他力不做功时,电势能与机械能的总量保持不变。 典例研习 [例3] (静电力作用下的综合问题)(多选)如图所示,固定的绝缘斜面处于水平向右的匀强电场中,一带电金属块由静止开始沿斜面滑到底端,已知在金属块下滑的过程中动能增加了0.3 J,金属块克服摩擦力做功0.8 J,重力做功 2.0 J,则下列判断正确的是(　　) [A]金属块带正 ... ...