10.1电势 电势能 学案—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册(Word版含答案)

新高二学案：电势
电势能。2021-2022学年高中物理人教版（2019）【新教材】必修第三册
电场四：电势能
电势
1．电势能
（1）检验电荷在电场中由于受到电场力的作用而具有的势能叫电势能ε
（2）电势能的特点
电势能是检验电荷和电场共同拥有的能量。
电势能是相对量，是相对选取的零势能面而言的。零能势面的选取是任意的，理论上一般取无穷远处为零势能面。
（3）电场力做功和电势能变化的关系：
与重力场类似，电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。并且，电场力做多少功，电势能就变化了多少。W电场力=??ε
电荷在电场中某点具有的电势能等于把此电荷从该点移动到零势能面电场力所做的功。
2．电势
（1）检验电荷在电场中某点具有的电势能与它所带电量的比值叫电场这一点的电势。
=ε/q（比值法定义）
（2）电势的单位是伏特（V）
（3）物理意义：电势是电场的属性,是描述电场能的性质的物理量.电场中某点电势的大小由电场本身决定,与这一点是否存在检验电荷无关.
（4）电势是标量，但有正负。
（5）电势具有相对性.电势与零电势位置的选取有关，通常以地或无穷远为电势零点.
（6）判断电势高低的方法：
沿电场线方向电势降低（顺线势降）。
（7）在取无穷远为零电势时，正点电荷电场中各点电势为正；负点电荷电场中，各点电势为负。
（8）知识扩展：点电荷电场中各点的电势公式
在取无穷远为零电势的前提下。场源电荷Q，在距自己距离r处产生的电势为=kQ/r
注意：必须取无穷远为零电势且只适用于点电荷电场。Q为场源电荷的电量，计算时要带正负号。r是场源电荷到判断点的距离。k是静电力恒量。由此公式也可以看出，电势只与场源电荷及该点在电场中位置有关，与检验电荷无关，电势是描述电场本身的物理量。
（9）由多个点电荷产生的电场中某点的电势，等于各个电荷单独在该点产生的电势的代数和。
【例题1】电场线分布如图所示，电场中a，b两点的电场强度大小分别为已知Ea和Eb，电势分别为a和b，则（
）
（A）Ea＞Eb，a＞b
（B）Ea＞Eb，a＜b
（C）Ea＜Eb，a＞b
（D）Ea＜Eb，a＜b
【例题2】两个等量异种点电荷位于x轴上，相对原点对称分布，正确描述电势随位置变化规律的是图（
）
【例题3】如图是一匀强电场，已知场强E=2×102N/C。现让一个电量q=-4×10－8C的电荷沿电场方向从M点移到N点，MN间的距离s=30cm。试求：
（1）电荷从M点移到N点的过程中，电场力对电荷做的功和电荷电势能的变化；
（2）若取M处为零电势点，电荷在N点的电势能是多少？N点电势是多少？
练习：
1．某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电势分别为P和Q，则(
)
A．EP＞EQ，P＞Q
B．EP＞EQ，P＜Q
C．EP＜EQ，P＞Q
D．EP＜EQ，P＜Q
2．下列说法中正确的是（
）
（A）场强大的地方电势一定高
（B）场强为零的地方电势一定为零
（C）电势相等的地方场强一定相等
（D）以上说法都不对
3．下列说法中正确的是（
）
（A）只在电场力作用下，电荷总是从电势高处向电势低处运动
（B）只在电场力作用下，电荷总是从电势能大处向电势能小处运动
（C）只在电场力作用下，初速为零的电荷总是从电势高处向电势低处运动
（D）只在电场力作用下，初速为零的电荷总是从电势能大处向电势能小处运动
4．如图（a），直线MN表示某电场中一条电场线，a、b是线上的两点，将一带负电荷的粒子从a点处由静止释放，粒子从a运动到b过程中的v-t图线如图（b）所示，设a、b两点的电势分别为a、b，场强大小分别为Ea、Eb，粒子在a、b两点的电势能分别为εa、εb，不计重力，则有(
)
A．a＞b
B．Ea＞Eb
C．Ea＜Eb
D．εa＞εb
5．以下描述的这些情况中电势能增加的有（
）
A、将两个同种电荷拉开一些
B、将两个异种电荷拉开一些
C、将负电荷移到电势较高处
D、将正电荷移到电势较低处
6．关于电势与电势能的四种说法中，正确的有（
）
A、在电场中，电势较高的地方，电荷在那一点具有的电势能较大
B、在电场中某一点，若放入电荷的电量越大，它具有的电势能越大
C、在点电荷电场中的任一点，取无穷远为零电势，正检验电荷具有的电势能一定大于负检验电荷具有的电势能
D、在负点电荷电场中的任一点，取无穷远为零电势，负检验电荷具有的电势能一定大于正检验电荷具有的电势能
7．如图所示，a、b是真空中两个等量异种点电荷，A、B为两点电荷连线中垂线上的两点。现将一正点电荷由A点沿中垂线移到B点，下列说法中正确的是（
）
A．A点场强小于B点场强
B．A点电势小于B点电势
C．电荷移动过程中的电势能减少
D．电荷移动过程中，电场力做正功
8.如图所示，P、Q是两个电量相等的正的点电荷，它们连线的中点是O，A、B是中垂线上的两点，，用EA、EB、φA、φB分别表示A、B两点的场强和电势，则(
)
(A)EA一定大于EB，φA一定大于φB
(B)EA不一定大于EB，φA一定大于φB
(C)EA一定大于EB，φA不一定大于φB
(D)EA不一定大于EB，φA不一定大于φB
9．如图所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Ｑ，在Ｍ点无初速释放一带有恒定电量的小物块，小物块在Ｑ的电场中运动到Ｎ点静止，则从Ｍ点运动到Ｎ点的过程中(
)
A．小物块所受电场力逐渐减小
B．小物块具有的电势能逐渐减小
C．Ｍ点的电势一定高于Ｎ点的电势
D．小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功
10．在场强大小为E的匀强电场中，一质量为m、带电量为+q的物体以某一初速沿电场反方向做匀减速直线运动，其加速度大小为0.8qE/m，物体运动S距离时速度变为零．则（
）
A．物体克服电场力做功qES
B.物体的电势能减少了0.8qES
C．物体的电势能增加了qES
D.物体的动能减少了0.8qES
11．如图所示为正点电荷Q形成的电场，现把一个q=－2.0×10－8C的检验电荷由无穷处移到电场中A点，试求：
(1)电场力做正功还是负功？检验电荷的电势能增加还是减小？
(2)若电场力做功为4.0×10－7J，以无穷远处为零电势点，检验电荷在A点的电势能是多少？A点电势是多少？
12．如图所示，带正电的A球固定在足够大的光滑绝缘斜面上，斜面的倾角α＝37°，其带电量Q＝×10-5C；质量m＝0.1kg、带电量q＝+1×10-7C的B球在离A球L＝0.1m处由静止释放，两球均可视为点电荷。（静电力恒量k＝9×109N·m2/C2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）
（1）A球在B球释放处产生的电场强度大小和方向；
（2）B球的速度最大时两球间的距离；
（3）若B球运动的最大速度为v＝4m/s，求B球从开始运动到最大速度的过程中电势能怎么变？变化量是多少？
13．如图，绝缘粗糙斜面倾角为θ，在垂直于斜面的虚线平面下方有一垂直斜面向上的有界匀强电场区域。一质量为m、带电荷量为－q的负电的小物块(可视为质点)，从斜面上A点以速度v0沿斜面匀速下滑，在进入电场区域内滑行距离L后停止。求：
（1）小物块与斜面间的动摩擦因数μ；
（2）匀强电场场强E的大小；
（3）在电场中滑行L的过程中，带电小物块电势能的变化量。
L
α
A
B
θ
E
A