第十章 1.电势能和电势(课件 学案 练习)高中物理人教版(2019)必修 第三册

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名称 第十章 1.电势能和电势(课件 学案 练习)高中物理人教版(2019)必修 第三册
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2025-08-04 22:21:40

文档简介

 1.电势能和电势
考点一 静电力做功与电势能变化的关系
1.把负点电荷沿电场线方向由a点移至c点的过程中,关于静电力对电荷所做的功和电荷电势能的变化,下列说法正确的是(  )
A.静电力做正功,电势能增加
B.静电力做正功,电势能减少
C.静电力做负功,电势能增加
D.静电力做负功,电势能减少
2.(多选)如图所示,实线为两点电荷形成的电场线,若不计重力的带电粒子仅在静电力作用下从C点运动到D点,轨迹如图中虚线所示,则下列说法中正确的是(  )
A.由C到D过程中静电力对带电粒子做正功
B.由C到D过程中带电粒子动能减小
C.粒子带正电
D.A电荷的电荷量大于B电荷的电荷量
3.(多选)如图所示,在光滑绝缘的水平面上放置两个带异种电荷、电荷量不同的小球Q1和Q2,则由静止释放后(  )
A.两小球的加速度逐渐增大 B.两小球的电势能逐渐减小
C.两小球受到的库仑力不做功 D.两小球受到的库仑力大小不相等
4.如图所示,在暴雨前,有一带电云团(可近似看作带电绝缘球)正慢慢靠近地面,某野外地面附近有一质量较小的带电体被吸上天空,带电体在上升过程中,以下说法正确的是(  )
A.带电体的电势能一定越来越大
B.带电体所经过的不同位置的电势一定越来越高
C.带电体所经过的不同位置的电场强度一定越来越大
D.带电体的加速度一定越来越小
考点二 电势的理解和计算
5.在带电荷量为q的点电荷形成的电场中有一点A,当一个带电荷量为-q的检验电荷从电场的无限远处(电势为零)被移到电场中的A点时,静电力做的功为W,则检验电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为(  )
A.EpA=-W,φA=
B.EpA=W,φA=-
C.EpA=W,φA=
D.EpA=-W,φA=-
6.如图所示,真空中某正点电荷O左右两边相等距离处有两点A、B,则(  )
A.A点电场强度和B点电场强度相同
B.A点的电势比B点的电势高
C.一带正电的试探电荷在A点的电势能比在B点的大
D.将一带正电的试探电荷从A点沿直线向正点电荷O移动的过程中,静电力做负功
7.如图所示,在M、N处固定着两个等量异种点电荷,在它们的连线上有A、B两点,已知MA=AB=BN。下列说法正确的是(  )
A.A、B两点场强相同
B.A、B两点电势相等
C.将一正电荷从A点移到B点,电场力做负功
D.负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能
8.(多选)将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近,稳定后所形成电场的电场线分布如图所示,a、b为电场中的两点,则(  )
A.a点的电场强度比b点的大
B.a点的电势比b点的低
C.检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大
D.将检验电荷-q从a点移到b点的过程中,静电力做负功
9.在某个空间中有一匀强电场如图所示,放入一点电荷,将它由点A移至点B,静电力做功3×10-3 J。则下列说法正确的是(  )
A.A点的电势比B点低
B.点电荷带负电
C.该过程中,点电荷的电势能减少了3×10-3 J
D.该过程中,点电荷的动能减少了3×10-3 J
10.真空中等量异种点电荷A、B周围的电场分布情况如图所示,图中O点为两点电荷连线的中点,M、N为两点电荷连线的中垂线上的两点,OM=ON,P、Q关于O点对称。下列说法中正确的是(  )
A.P、Q两点电势相同
B.在P点由静止释放一试探电荷,电荷可沿直线运动到Q点
C.同一试探电荷在O、P、Q三点受到的静电力方向相同
D.O、M、N三点的电场强度的大小关系是EM=EN<EO
11.(多选)真空中有两个固定的带正电的点电荷,电荷量不相等。一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时,仅在静电力的作用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线,以O点为圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d,如图所示。以下说法正确的是(  )
A.a点电势低于O点
B.b点电势低于c点
C.该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D.该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能
12.(多选)(2023·海南高考12题)如图所示,正三角形三个顶点固定三个等量电荷,其中A、B带正电,C带负电,O、M、N为AB边的四等分点,下列说法正确的是(  )
A.M、N两点电场强度相同
B.M、N两点电势相同
C.负电荷在M点电势能比在O点时要小
D.负电荷在N点电势能比在O点时要大
13.如图所示,在同一条电场线上有A、B、C三点,三点的电势分别是φA=5 V、φB=-2 V、φC=0,将电荷量q=-6×10-6 C的点电荷从A移到B,再移到C。
(1)该电荷在A点、B点、C点具有的电势能各是多少?
(2)将该电荷从A移到B和从B移到C,电势能分别变化了多少?
(3)将该电荷从A移到B和从B移到C,静电力做功分别是多少?
1.电势能和电势
1.C 把负点电荷沿电场线由a点移至c点的过程中,受力方向与位移方向相反,所以静电力做负功,电势能增加,故C正确,A、B、D错误。
2.ACD 根据带电粒子仅在静电力作用下从C点运动到D点的轨迹,可判断所受静电力大体指向弯曲一侧,结合某点的切线方向,即为速度方向,从而判断粒子带正电,根据电场线的分布情况可知,带电粒子从C到D的过程中,静电力的方向与运动方向的夹角小于90°,静电力对其做正功,电势能减小,动能增大,故A、C正确,B错误。根据电场线的疏密程度可知,A电荷的电荷量大于B电荷的电荷量,故D正确。故选A、C、D。
3.AB 两球带异种电荷,两者相互吸引,距离减小,根据库仑定律F=k,可知两小球受的库仑力均在增大,根据牛顿第二定律F=ma,可知两小球的加速度均逐渐增大,故A正确;两小球都在库仑力作用下做加速运动,动能增大,库仑力做正功,电势能减小,故B正确,C错误;两小球受到的库仑力是作用力与反作用力,由牛顿第三定律知两小球受到的库仑力大小相等、方向相反,故D错误。
4.C 带电体在上升的过程中,静电力做正功,电势能减小,故A错误;由于不知道云层所带电荷的电性,所以带电体上升的过程中,不能判断出电势如何变化,故B错误;因为越靠近场源,电场强度越大,所以带电体在上升中所处位置的电场强度越来越大,故C正确;根据电场强度越来越大,则静电力越来越大,合力越来越大,根据牛顿第二定律知,加速度越来越大,故D错误。
5.A 无限远处电势为零,当检验电荷的电势能也为零,当检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时,静电力做的功为W=Ep0-EpA,可得检验电荷在A点的电势能EpA=-W,根据电势的定义可得φA==,故A正确,B、C、D错误。
6.D A、B两点关于O点对称,根据正点电荷的电场线分布情况可知,A、B两点电场强度的大小相等,方向不同,故A错误;根据对称性可知,A、B两点的电势相等,B错误;根据Ep=φq,A、B两点电势相等,可知带正电的试探电荷在A点的电势能与在B点的电势能相等,C错误;将一带正电的试探电荷从A点沿直线向正点电荷O移动的过程中,静电力方向与试探电荷运动方向相反,静电力做负功,D正确。
7.A 由点电荷的场强合成可知A和B两点场强方向均向右,大小相等,选项A正确;沿着电场线方向电势逐渐降低,则φA>φB,选项B错误;正电荷从A点移到B点,所受电场力与运动方向相同,电场力做正功,选项C错误;Ep=qφ,因为q<0,所以EpA<EpB,选项D错误。
8.AD 电场线的疏密表示电场强度的大小,据图可知,a点的电场强度比b点的电场强度大,故A正确; a点所在处的电场线从Q发出到不带电的金属球终止,所以a点的电势高于金属球的电势,而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远,所以金属球的电势高于b点的电势,所以a点的电势比b点的电势高,故B错误; 电势越高的地方,负电荷具有的电势能越小,即负电荷在a点的电势能比b点的小,把检验电荷-q从电势能小的a点移动到电势能大的b点,电势能增大,静电力做负功,故C错误,D正确。
9.C 沿着电场线方向电势降低,因此A点电势比B点高,A错误;从A运动到B的过程中,静电力做正功,因此电荷受静电力的方向与电场线方向相同,点电荷带正电,B错误;由于静电力做的正功等于电势能的减少量,因此该过程中,点电荷的电势能减少了3×10-3 J,C正确;如果仅由静电力做功,根据动能定理,动能增加3×10-3 J,如果还有其他的力,无法判断动能的变化,D错误。
10.D P点的电势与关于两点电荷连线的对称点电势相等,根据几何关系知P关于两点电荷连线的对称点与Q在同一条电场线上,由沿着电场线方向电势逐渐降低可知P、Q两点电势不相同,故A错误;在P点由静止释放一试探电荷,试探电荷运动过程中所受静电力方向不断改变,不可能沿直线运动到Q点,故B错误;根据对称性可知同一试
探电荷在P、Q两点受到的静电力方向相同,但与在O点受到的静电力方向不同,故C错误;根据电场线的疏密程度可知EM=EN<EO,故D正确。
11.BD 由题意可知O点合电场强度为零,根据同种电荷之间电场线的分布可知aO之间电场线由a到O,故a点电势高于O点电势,A错误;根据同种电荷间电场线的分布情况可知b点电势低于c点电势,B正确;根据电场线分布可知负电荷从a到b静电力做负功,电势能增加,即该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势能,C错误;同理根据电场线分布可知负电荷从c点到d点静电力做负功,电势能增加,即该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能,D正确。
12.BC 根据电场强度叠加原理以及对称性可知,M、N两点的电场强度大小相同,但是方向不同,A错误;由对称性可知在A、B处的正电荷在M、N两点产生的电势相等,在C点的负电荷在M、N两点产生的电势也相等,则M、N两点电势相等,B正确;负电荷从M移到O,因A、B两电荷对负电荷的库仑力的合力从O指向M,则该力对负电荷做负功,C点的负电荷也对该负电荷做负功,可知三个电荷对该负电荷的合力对其做负功,则该负电荷的电势能增加,即负电荷在M点的电势能比在O点小,同理可知负电荷在N点的电势能比在O点小,C正确,D错误。
13.(1)-3×10-5 J 1.2×10-5 J 0
(2)增加4.2×10-5 J 减少1.2×10-5 J
(3)-4.2×10-5 J 1.2×10-5 J
解析:(1)根据公式φ=可得Ep=qφ
所以该电荷在A点、B点、C点具有的电势能分别为
EpA=qφA=-6×10-6×5 J=-3×10-5 J
EpB=qφB=-6×10-6×(-2)J=1.2×10-5 J
EpC=qφC=-6×10-6×0 J=0。
(2)将该电荷从A移到B,电势能的变化量为
ΔEpAB=EpB-EpA=1.2×10-5 J-(-3×10-5)J=4.2×10-5 J
即电势能增加了4.2×10-5 J
将该电荷从B移到C,电势能的变化量为
ΔEpBC=EpC-EpB=0-1.2×10-5 J=-1.2×10-5 J
即电势能减少了1.2×10-5 J。
(3)将该电荷从A移到B,静电力做的功为
WAB=EpA-EpB=-4.2×10-5 J
将该电荷从B移到C,静电力做的功为
WBC=EpB-EpC=1.2×10-5 J。
3 / 41.电势能和电势
课标要求 素养目标
1.知道静电力做功的特点。 2.理解电势能、电势的概念,知道参考点的选取原则。 3.理解电场力做功与电势能变化的功能关系 1.初步形成电势能、电势的概念。(物理观念) 2.通过类比法,探究静电力做功的特点。(科学探究) 3.了解电势能和电势的定义方法,培养良好的学习习惯。(科学态度与责任)
知识点一 静电力做功的特点 电势能
1.静电力做功的特点
在电场中移动电荷时,静电力所做的功与电荷的     位置和    位置有关,与电荷经过的路径    。
2.电势能
(1)定义:电荷在    中具有的势能,用Ep表示。
(2)静电力做功与电势能变化的关系
①关系式:WAB=    。
②静电力做正功,电势能    ;静电力做负功,电势能    。
3.电势能的大小
(1)先规定   势能位置。通常规定电荷在离场源电荷    处或电荷在    电势能为零。
(2)电荷在某点的电势能,等于把它从这点移到       时静电力所做的功。
知识点二 电势
1.定义:电荷在电场中某一点的    与它的电荷量之比。
2.定义式:φ=    。
3.单位:在国际单位制中,电势的单位是    ,符号是    。
4.与电场线方向的关系:沿着电场线方向电势逐渐    。
5.标矢性:电势是标量,只有大小,没有方向,但有    之分。
【情景思辨】
 如图所示,一个不计重力的试探电荷在匀强电场中a点由静止释放运动到b点。
(1)图中的电荷为正电荷,释放后静电力做正功,电荷的电势能减小。(  )
(2)电荷的电势能是相对的,其大小与规定的零势能点有关。(  )
(3)电场中a点电势低于b点电势。(  )
(4)电荷从a点运动到b点,其电势能的变化量由静电力做功决定。(  )
要点一 静电力做功与电势能变化的关系
【探究】
如图是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧。在矿粉分离的过程中,静电力对矿粉做正功还是做负功?矿粉的电势能如何变化?
【归纳】
1.电势能的性质
性质 理解
系统性 电势能是由电场和电荷共同决定的,是属于电荷和电场所共有的,我们习惯上说成电荷的电势能
相对性 电势能是相对的,其大小与选定的电势能为零的参考点有关。确定电荷的电势能,首先应确定零势能位置
标矢性 电势能是标量,有正负,但没有方向
2.电势能大小的四种判断方法
(1)做功判断法:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,电势能增大。
(2)电荷电势法:正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大。
(3)公式法:由Ep=qφ,将q、φ的大小、正负号一起代入公式进行判断。
(4)能量守恒法:在电场中,若只有电场力做功,电荷的动能和电势能相互转化,动能增大时,电势能减小,反之电势能增大。
【典例1】 将电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中的A点移到B点,克服静电力做了3×10-5 J的功,再从B移到C,静电力做了1.2×10-5 J的功,则:
(1)该电荷从A移到B,再从B移到C的过程中,电势能共改变了多少?
(2)如果规定A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少?
尝试解答
1.(多选)一个电荷只在静电力作用下从电场中的A点移到B点时,静电力做了5×10-6 J的功,那么(  )
A.电荷在B点将具有5×10-6 J的电势能 B.电荷在B点将具有5×10-6 J的动能
C.电荷的电势能减少了5×10-6 J D.电荷的动能增加了5×10-6 J
2.如图所示,在真空中有两个带电荷量相等的正电荷q1和q2,它们分别固定在A、B两点,CD为A、B连线的中垂线。现将正电荷q3由C沿CD移至无限远处,在此过程中(  )
A.q3的电势能逐渐增加
B.q3的电势能先逐渐增加,后逐渐减少
C.q3受到的静电力逐渐减小
D.q3受到的静电力先逐渐增大,后逐渐减小
要点二 电势的理解和计算
1.电势的性质
相对性 电势是相对的,电场中某点的电势高低与零电势点的选取有关。通常将离场源电荷无穷远处或大地选为零电势点
固有性 电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的,与在该点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关
标量性 电势是只有大小、没有方向的物理量,在规定了零电势点后,电场中各点的电势可能是正值,也可能是负值。正值表示该点的电势高于零电势点;负值表示该点的电势低于零电势点。电势的正负只表示大小,不表示方向
2.电势高低的三种判断方法
(1)依据电场线方向:沿电场线方向电势逐渐降低。
(2)电荷的正负:取无限远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围电势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低。
(3)依据电势能的高低:正电荷电势能大处电势较高,负电荷电势能大处电势较低。
【典例2】 如果把q=1.0×10-8 C的正电荷从无限远处移到电场中的A点,需要克服静电力做功W=1.2×10-4 J,那么:
(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少?
(2)q未移入电场前,A点的电势是多少?
尝试解答
1.如图所示,a、b、c是电场中的三个点,其电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec,电势分别为φa、φb、φc。下列说法正确的是(  )
A.Ea<Eb<Ec B.Ea=Eb=Ec
C.φa>φb>φc D.φa=φb>φc
2.(多选)某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示,O、M、N为电场中的三个点,则由图可得(  )
A.M点的电场强度小于N点的电场强度
B.M点的电势低于N点的电势
C.将一负电荷由O点移到M点电势能增加
D.将一正电荷从O点分别移到M点和N点,电场力做功相同
1.如图所示,在匀强电场中有A、B两点,将一电荷量为q的正点电荷从A点移到B点,第一次沿直线AB移动该电荷,静电力做功为W1;第二次沿路径ACB移动该电荷,静电力做功为W2;第三次沿曲线ADB移动该电荷,静电力做功为W3,则(  )
A.W1>W2>W3 B.W1<W2<W3
C.W1=W2=W3 D.W1=W2>W3
2.某电场区域的电场线如图所示,a、b是其中一条电场线上的两点,下列说法正确的是(  )
A.负电荷在a点受到的静电力小于它在b点受到的静电力
B.a点的电场强度方向沿着a点的电场线向左
C.正电荷在a点的电势能小于它在b点的电势能
D.a点处的电场强度大于b点处的电场强度
3.将一正电荷从无限远处移入电场中的M点,电势能减少了8.0×10-9 J,若将另一等量的负电荷从无限远处移入电场中的N点,电势能增加了9.0×10-9 J,则下列判断中正确的是(  )
A.φM<φN<0 B.φN>φM>0
C.φN<φM<0 D.φM>φN>0
4.(2023·北京高考8题)如图所示,两个带等量正电荷的点电荷位于M、N两点上,E、F是MN连线中垂线上的两点,O为EF、MN的交点,EO=OF。一带负电的点电荷在E点由静止释放后(  )
A.做匀加速直线运动 B.在O点所受静电力最大
C.由E到O的时间等于由O到F的时间 D.由E到F的过程中电势能先增大后减小
5.两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c是两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距离相等,则(  )
A.a点的电场强度比b点的小
B.a点的电势比b点的高
C.c点的电场强度比d点的小
D.c点的电势比d点的低
1.电势能和电势
【基础知识·准落实】
知识点一
1.起始 终止 无关 2.(1)电场 (2)①EpA-EpB ②减少
增加 3.(1)零 无限远 大地表面 (2)零势能位置
知识点二
1.电势能 2. 3.伏特 V 4.降低 5.正负
情景思辨
(1)√ (2)√ (3)× (4)√
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】 提示:正功,电势能减少。
【典例1】 (1)增加1.8×10-5 J (2)3×10-5 J
1.8×10-5 J
解析:(1)负电荷从A移到C,静电力做的功WAC=-3×10-5 J+1.2×10-5 J=-1.8×10-5 J,电势能增加1.8×10-5 J。
(2)WAB=EpA-EpB=-3×10-5 J,又EpA=0,则EpB=3×10-5 J。WAC=EpA-EpC=-1.8×10-5 J,又EpA=0,则EpC=1.8×10-5 J。
素养训练
1.CD 电荷只在静电力作用下从电场中的A点移到B点时,静电力做正功,电势能减少,静电力做了多少正功,电荷的电势能就减少多少,由动能定理可知,动能就增加多少。因电荷在A点的动能和电势能不知道,所以不能确定电荷在B点的动能和电势能,故选项A、B错误,C、D正确。
2.D 根据电场的叠加可知,CD线上各点场强方向均由C指向D,C点的场强为零,无穷远处场强也为零,所以将q3由C点沿CD移至无穷远的过程中,场强先逐渐增大,后逐渐减小,q3受到的静电力先逐渐增大,后逐渐减小,C错误,D正确;静电力一直对q3做正功,q3的电势能不断减小,A、B错误。
要点二
知识精研
【典例2】 (1)1.2×10-4 J 1.2×104 V (2)1.2×104 V
解析:(1)静电力做负功,电势能增加,无限远处的电势为零,电荷在无限远处的电势能也为零,即φ∞=0,Ep∞=0。由W∞A=Ep∞-EpA得EpA=Ep∞-W∞A=0-(-1.2×10-4 J) =1.2×10-4 J
那么φA==1.2×104 V。
(2)A点的电势是由电场本身决定的,跟A点是否有电荷存在无关,所以q未移入电场前,A点的电势仍为1.2×104 V。
素养训练
1.C 电场线密的地方场强大,疏的地方场强小,题图所示三点中,a点处电场线最密,则a点的电场强度最大;c点处电场线最稀疏,则c点的电场强度最弱,所以有Ea>Eb>Ec,故A、B错误;沿着电场线方向,电势逐渐降低,则有φa>φb>φc,故C正确,D错误。
2.BC M点的电场线较N点密集,故M点的电场强度大于N点的电场强度,选项A错误;顺着电场线方向电势降低,故M点的电势低于N点的电势,选项B正确;O点电势高于M点,故将一负电荷由O点移到M点电势能增加,选项C正确;因M、N点电势不相等,正电荷在M、N两点所具有的电势能也不相等,所以正电荷从O点分别移到M点和N点电势能的变化量不相同,电场力做功也不相同,选项D错误。
【教学效果·勤检测】
1.C 假设A、B两点相距为l,直线AB与电场线的夹角为θ(θ<90°),根据功的定义可知,静电力做的功均为qElcos θ,故沿三种路径移动该电荷,静电力做功相等,选项C正确,A、B、D错误。
2.D 电场线的疏密可以判断电场强度的大小,a点处比b点处电场线密,所以a点处电场强度大,电荷在该点的静电力大,A错误,D正确;a点的电场强度方向为该点的电场线方向,向右,B错误;沿电场线方向电势降低,a点电势大于b点电势,所以正电荷在a点处的电势能大于在b点处的电势能,C错误。
3.C 取无限远处的电势为零,则正电荷在M点的电势能为-8.0×10-9 J,负电荷在N点的电势能为9.0×10-9 J。由φ=知,M点的电势φM<0,N点的电势φN<0,且|φN|>|φM|,则φN<φM<0,故C正确。
4.C 带负电的点电荷在E点由静止释放,将以O点为平衡位置做简谐运动,在O点所受电场力为零,故A、B错误;根据运动的对称性可知,点电荷由E到O的时间等于由O到F的时间,故C正确;点电荷由E到F的过程中电场力先做正功后做负功,则电势能先减小后增大,故D错误。
5.D 电场线的疏密反映电场强度的大小,结合题图可知a点的电场强度比b点的电场强度大,A项错误;a点电势与左侧负电荷附近且与b点在同一电场线上的某点电势相等,又顺着电场线的方向电势逐渐降低,因此b点电势比a点电势高,B项错误;两个负电荷在c点的合电场强度为零,而在d点的合电场强度方向向下,正电荷在c、d两点电场强度大小相等,方向相反,因此电场叠加后c点电场强度比d点电场强度大,C项错误;在正电荷的电场中,c、d两点的电势相等,而在负电荷的电场中离负电荷越远的地方电势越高,因此d点电势比c点电势高,D项正确。
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1.电势能和电势
课标要求 素养目标
1.知道静电力做功的特点。 2.理解电势能、电势的概念,
知道参考点的选取原则。 3.理解电场力做功与电势能变
化的功能关系 1.初步形成电势能、电势的概念。
(物理观念)
2.通过类比法,探究静电力做功的特
点。(科学探究)
3.了解电势能和电势的定义方法,培
养良好的学习习惯。(科学态度与责
任)
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一 静电力做功的特点 电势能
1. 静电力做功的特点
在电场中移动电荷时,静电力所做的功与电荷的 位置
和 位置有关,与电荷经过的路径 。
起始 
终止 
无关 
②静电力做正功,电势能 ;静电力做负功,电势
能 。
减少 
增加 
2. 电势能
(1)定义:电荷在 中具有的势能,用Ep表示。
(2)静电力做功与电势能变化的关系
①关系式:WAB= 。
电场 
EpA-EpB 
3. 电势能的大小
(1)先规定 势能位置。通常规定电荷在离场源电荷
处或电荷在 电势能为零。
(2)电荷在某点的电势能,等于把它从这点移到
时静电力所做的功。
零 
无限
远 
大地表面 
零势能位置 
知识点二 电势
1. 定义:电荷在电场中某一点的 与它的电荷量之比。

3. 单位:在国际单位制中,电势的单位是 ,符号是 。
4. 与电场线方向的关系:沿着电场线方向电势逐渐 。
5. 标矢性:电势是标量,只有大小,没有方向,但有 之分。
电势能 
 
伏特 
V 
降低 
正负 
【情景思辨】
如图所示,一个不计重力的试探电荷在匀强电场中a点由静止释放运
动到b点。
(1)图中的电荷为正电荷,释放后静电力做正功,电荷的电势能减
小。 ( √ )
(2)电荷的电势能是相对的,其大小与规定的零势能点有关。
( √ )


(3)电场中a点电势低于b点电势。 ( × )
(4)电荷从a点运动到b点,其电势能的变化量由静电力做功决定。
( √ )
×

核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一 静电力做功与电势能变化的关系
【探究】
如图是某种静电矿料分选器的原理示意图,带电矿粉经漏斗落入水平匀强电场后,分落在收集板中央的两侧。在矿粉分离的过程中,静电力对矿粉做正功还是做负功?矿粉的电势能如何变化?
提示:正功,电势能减少。
【归纳】
1. 电势能的性质
性质 理解
系统性 电势能是由电场和电荷共同决定的,是属于电荷和电场所共
有的,我们习惯上说成电荷的电势能
相对性 电势能是相对的,其大小与选定的电势能为零的参考点有
关。确定电荷的电势能,首先应确定零势能位置
标矢性 电势能是标量,有正负,但没有方向
2. 电势能大小的四种判断方法
(1)做功判断法:电场力做正功,电势能减小;电场力做负功,
电势能增大。
(2)电荷电势法:正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电
势低的地方电势能大。
(3)公式法:由Ep=qφ,将q、φ的大小、正负号一起代入公式进
行判断。
(4)能量守恒法:在电场中,若只有电场力做功,电荷的动能
和电势能相互转化,动能增大时,电势能减小,反之电势
能增大。
【典例1】 将电荷量为6×10-6 C的负电荷从电场中的A点移
到B点,克服静电力做了3×10-5 J的功,再从B移到C,静电力
做了1.2×10-5 J的功,则:
(1)该电荷从A移到B,再从B移到C的过程中,电势能共改变
了多少?
答案:增加1.8×10-5 J 
解析:负电荷从A移到C,静电力做的功WAC=-3×10-5 J+
1.2×10-5 J=-1.8×10-5 J,电势能增加1.8×10-5 J。
(2)如果规定A点的电势能为零,则该电荷在B点和C点的电势能
分别为多少?
答案:3×10-5 J 1.8×10-5 J
解析: WAB=EpA-EpB=-3×10-5 J,又EpA=0,则EpB=3×10-5 J。
WAC=EpA-EpC=-1.8×10-5 J,又EpA=0,则EpC=1.8×10-5 J。
1. (多选)一个电荷只在静电力作用下从电场中的A点移到B点时,静
电力做了5×10-6 J的功,那么(  )
A. 电荷在B点将具有5×10-6 J的电势能
B. 电荷在B点将具有5×10-6 J的动能
C. 电荷的电势能减少了5×10-6 J
D. 电荷的动能增加了5×10-6 J
解析: 电荷只在静电力作用下从电场中的A点移到B点时,静
电力做正功,电势能减少,静电力做了多少正功,电荷的电势能就
减少多少,由动能定理可知,动能就增加多少。因电荷在A点的动
能和电势能不知道,所以不能确定电荷在B点的动能和电势能,故
选项A、B错误,C、D正确。
2. 如图所示,在真空中有两个带电荷量相等的正电荷q1和q2,它们分
别固定在A、B两点,CD为A、B连线的中垂线。现将正电荷q3由C
沿CD移至无限远处,在此过程中(  )
A. q3的电势能逐渐增加
B. q3的电势能先逐渐增加,后逐渐减少
C. q3受到的静电力逐渐减小
D. q3受到的静电力先逐渐增大,后逐渐减小
解析: 根据电场的叠加可知,CD线上各点场强方向均由C指向
D,C点的场强为零,无穷远处场强也为零,所以将q3由C点沿CD移
至无穷远的过程中,场强先逐渐增大,后逐渐减小,q3受到的静电
力先逐渐增大,后逐渐减小,C错误,D正确;静电力一直对q3做正
功,q3的电势能不断减小,A、B错误。
要点二 电势的理解和计算
1. 电势的性质
相对
性 电势是相对的,电场中某点的电势高低与零电势点的选取有
关。通常将离场源电荷无穷远处或大地选为零电势点
固有
性 电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的,与在该
点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关
标量
性 电势是只有大小、没有方向的物理量,在规定了零电势点
后,电场中各点的电势可能是正值,也可能是负值。正值表
示该点的电势高于零电势点;负值表示该点的电势低于零电
势点。电势的正负只表示大小,不表示方向
2. 电势高低的三种判断方法
(1)依据电场线方向:沿电场线方向电势逐渐降低。
(2)电荷的正负:取无限远处电势为零,正电荷周围电势为正
值,负电荷周围电势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负
电荷处电势低。
(3)依据电势能的高低:正电荷电势能大处电势较高,负电荷电
势能大处电势较低。
【典例2】 如果把q=1.0×10-8 C的正电荷从无限远处移到电场中的
A点,需要克服静电力做功W=1.2×10-4 J,那么:
(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少?
答案:1.2×10-4 J 1.2×104 V 
解析:静电力做负功,电势能增加,无限远处的电势为
零,电荷在无限远处的电势能也为零,即φ∞=0,Ep∞=0。由
W∞A=Ep∞-EpA得EpA=Ep∞-W∞A=0-(-1.2×10-4 J) =
1.2×10-4 J
那么φA==1.2×104 V。
(2)q未移入电场前,A点的电势是多少?
答案:1.2×104 V
解析: A点的电势是由电场本身决定的,跟A点是否有电荷存在无关,所以q未移入电场前,A点的电势仍为1.2×104 V。
1. 如图所示,a、b、c是电场中的三个点,其电场强度大小分别为
Ea、Eb、Ec,电势分别为φa、φb、φc。下列说法正确的是(  )
A. Ea<Eb<Ec B. Ea=Eb=Ec
C. φa>φb>φc D. φa=φb>φc
解析: 电场线密的地方场强大,疏的地方场强小,题图所示
三点中,a点处电场线最密,则a点的电场强度最大;c点处电场
线最稀疏,则c点的电场强度最弱,所以有Ea>Eb>Ec,故A、B
错误;沿着电场线方向,电势逐渐降低,则有φa>φb>φc,故C
正确,D错误。
2. (多选)某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示,O、
M、N为电场中的三个点,则由图可得(  )
A. M点的电场强度小于N点的电场强度
B. M点的电势低于N点的电势
C. 将一负电荷由O点移到M点电势能增加
D. 将一正电荷从O点分别移到M点和N点,电场力做
功相同
解析: M点的电场线较N点密集,故M点的电场强度大于N点
的电场强度,选项A错误;顺着电场线方向电势降低,故M点的电
势低于N点的电势,选项B正确;O点电势高于M点,故将一负电荷
由O点移到M点电势能增加,选项C正确;因M、N点电势不相等,
正电荷在M、N两点所具有的电势能也不相等,所以正电荷从O点分
别移到M点和N点电势能的变化量不相同,电场力做功也不相同,
选项D错误。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 如图所示,在匀强电场中有A、B两点,将一电荷量为q的正点电荷
从A点移到B点,第一次沿直线AB移动该电荷,静电力做功为W1;
第二次沿路径ACB移动该电荷,静电力做功为W2;第三次沿曲线
ADB移动该电荷,静电力做功为W3,则(  )
A. W1>W2>W3 B. W1<W2<W3
C. W1=W2=W3 D. W1=W2>W3
解析: 假设A、B两点相距为l,直线AB与电场线的夹角为θ
(θ<90°),根据功的定义可知,静电力做的功均为qElcos θ,
故沿三种路径移动该电荷,静电力做功相等,选项C正确,A、
B、D错误。
2. 某电场区域的电场线如图所示,a、b是其中一条电场线上的两点,
下列说法正确的是(  )
A. 负电荷在a点受到的静电力小于它在b点受到的静电力
B. a点的电场强度方向沿着a点的电场线向左
C. 正电荷在a点的电势能小于它在b点的电势能
D. a点处的电场强度大于b点处的电场强度
解析: 电场线的疏密可以判断电场强度的大小,a点处比b点处
电场线密,所以a点处电场强度大,电荷在该点的静电力大,A错
误,D正确;a点的电场强度方向为该点的电场线方向,向右,B错
误;沿电场线方向电势降低,a点电势大于b点电势,所以正电荷在
a点处的电势能大于在b点处的电势能,C错误。
3. 将一正电荷从无限远处移入电场中的M点,电势能减少了8.0×10-9
J,若将另一等量的负电荷从无限远处移入电场中的N点,电势能增
加了9.0×10-9 J,则下列判断中正确的是(  )
A. φM<φN<0 B. φN>φM>0
C. φN<φM<0 D. φM>φN>0
解析: 取无限远处的电势为零,则正电荷在M点的电势能为-
8.0×10-9 J,负电荷在N点的电势能为9.0×10-9 J。由φ=知,M点
的电势φM<0,N点的电势φN<0,且|φN|>|φM|,则φN<φM<
0,故C正确。
4. (2023·北京高考8题)如图所示,两个带等量正电荷的点电荷位于
M、N两点上,E、F是MN连线中垂线上的两点,O为EF、MN的交
点,EO=OF。一带负电的点电荷在E点由静止释放后( )
A. 做匀加速直线运动
B. 在O点所受静电力最大
C. 由E到O的时间等于由O到F的时间
D. 由E到F的过程中电势能先增大后减小
解析: 带负电的点电荷在E点由静止释放,将以O点为平衡位置
做简谐运动,在O点所受电场力为零,故A、B错误;根据运动的对
称性可知,点电荷由E到O的时间等于由O到F的时间,故C正确;
点电荷由E到F的过程中电场力先做正功后做负功,则电势能先减小
后增大,故D错误。
5. 两个相同的负电荷和一个正电荷附近的电场线分布如图所示。c是
两负电荷连线的中点,d点在正电荷的正上方,c、d到正电荷的距
离相等,则(  )
A. a点的电场强度比b点的小
B. a点的电势比b点的高
C. c点的电场强度比d点的小
D. c点的电势比d点的低
解析: 电场线的疏密反映电场强度的大小,结合题图可知a点的
电场强度比b点的电场强度大,A项错误;a点电势与左侧负电荷附
近且与b点在同一电场线上的某点电势相等,又顺着电场线的方向
电势逐渐降低,因此b点电势比a点电势高,B项错误;两个负电荷
在c点的合电场强度为零,而在d点的合电场强度方向向下,正电荷
在c、d两点电场强度大小相等,方向相反,因此电场叠加后c点电
场强度比d点电场强度大,C项错误;在正电荷的电场中,c、d两点
的电势相等,而在负电荷的电场中离负电荷越远的地方电势越高,
因此d点电势比c点电势高,D项正确。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
考点一 静电力做功与电势能变化的关系
1. 把负点电荷沿电场线方向由a点移至c点的过程中,关于静电力对电
荷所做的功和电荷电势能的变化,下列说法正确的是(  )
A. 静电力做正功,电势能增加
B. 静电力做正功,电势能减少
C. 静电力做负功,电势能增加
D. 静电力做负功,电势能减少
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解析: 把负点电荷沿电场线由a点移至c点的过程中,受力方向
与位移方向相反,所以静电力做负功,电势能增加,故C正确,
A、B、D错误。
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2. (多选)如图所示,实线为两点电荷形成的电场线,若不计重力的
带电粒子仅在静电力作用下从C点运动到D点,轨迹如图中虚线所
示,则下列说法中正确的是(  )
A. 由C到D过程中静电力对带电粒子做正功
B. 由C到D过程中带电粒子动能减小
C. 粒子带正电
D. A电荷的电荷量大于B电荷的电荷量
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解析: 根据带电粒子仅在静电力作用下从C点运动到D点的
轨迹,可判断所受静电力大体指向弯曲一侧,结合某点的切线方
向,即为速度方向,从而判断粒子带正电,根据电场线的分布情况
可知,带电粒子从C到D的过程中,静电力的方向与运动方向的夹
角小于90°,静电力对其做正功,电势能减小,动能增大,故A、C
正确,B错误。根据电场线的疏密程度可知,A电荷的电荷量大于B
电荷的电荷量,故D正确。故选A、C、D。
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3. (多选)如图所示,在光滑绝缘的水平面上放置两个带异种电荷、
电荷量不同的小球Q1和Q2,则由静止释放后(  )
A. 两小球的加速度逐渐增大
B. 两小球的电势能逐渐减小
C. 两小球受到的库仑力不做功
D. 两小球受到的库仑力大小不相等
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解析: 两球带异种电荷,两者相互吸引,距离减小,根据库
仑定律F=k,可知两小球受的库仑力均在增大,根据牛顿第二
定律F=ma,可知两小球的加速度均逐渐增大,故A正确;两小球
都在库仑力作用下做加速运动,动能增大,库仑力做正功,电势能
减小,故B正确,C错误;两小球受到的库仑力是作用力与反作用
力,由牛顿第三定律知两小球受到的库仑力大小相等、方向相反,
故D错误。
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4. 如图所示,在暴雨前,有一带电云团(可近似看作带电绝缘球)正
慢慢靠近地面,某野外地面附近有一质量较小的带电体被吸上天
空,带电体在上升过程中,以下说法正确的是(  )
A. 带电体的电势能一定越来越大
B. 带电体所经过的不同位置的电势一定越来越高
C. 带电体所经过的不同位置的电场强度一定越来越大
D. 带电体的加速度一定越来越小
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解析: 带电体在上升的过程中,静电力做正功,电势能减小,
故A错误;由于不知道云层所带电荷的电性,所以带电体上升的过
程中,不能判断出电势如何变化,故B错误;因为越靠近场源,电
场强度越大,所以带电体在上升中所处位置的电场强度越来越大,
故C正确;根据电场强度越来越大,则静电力越来越大,合力越来
越大,根据牛顿第二定律知,加速度越来越大,故D错误。
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考点二 电势的理解和计算
5. 在带电荷量为q的点电荷形成的电场中有一点A,当一个带电荷量为
-q的检验电荷从电场的无限远处(电势为零)被移到电场中的A点
时,静电力做的功为W,则检验电荷在A点的电势能及电场中A点的
电势分别为(  )
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解析: 无限远处电势为零,当检验电荷的电势能也为零,当检
验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时,静电力做的功为
W=Ep0-EpA,可得检验电荷在A点的电势能EpA=-W,根据电势的
定义可得φA==,故A正确,B、C、D错误。
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6. 如图所示,真空中某正点电荷O左右两边相等距离处有两点A、B,
则(  )
A. A点电场强度和B点电场强度相同
B. A点的电势比B点的电势高
C. 一带正电的试探电荷在A点的电势能比在B点的大
D. 将一带正电的试探电荷从A点沿直线向正点电荷O
移动的过程中,静电力做负功
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解析: A、B两点关于O点对称,根据正点电荷的电场线分布情
况可知,A、B两点电场强度的大小相等,方向不同,故A错误;根
据对称性可知,A、B两点的电势相等,B错误;根据Ep=φq,A、B
两点电势相等,可知带正电的试探电荷在A点的电势能与在B点的电
势能相等,C错误;将一带正电的试探电荷从A点沿直线向正点电荷
O移动的过程中,静电力方向与试探电荷运动方向相反,静电力做
负功,D正确。
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7. 如图所示,在M、N处固定着两个等量异种点电荷,在它们的连线
上有A、B两点,已知MA=AB=BN。下列说法正确的是( )
A. A、B两点场强相同
B. A、B两点电势相等
C. 将一正电荷从A点移到B点,电场力做负功
D. 负电荷在A点的电势能大于在B点的电势能
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解析: 由点电荷的场强合成可知A和B两点场强方向均向右,大
小相等,选项A正确;沿着电场线方向电势逐渐降低,则φA>φB,
选项B错误;正电荷从A点移到B点,所受电场力与运动方向相同,
电场力做正功,选项C错误;Ep=qφ,因为q<0,所以EpA<EpB,
选项D错误。
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8. (多选)将一电荷量为+Q的小球放在不带电的金属球附近,稳定
后所形成电场的电场线分布如图所示,a、b为电场中的两点,则
(  )
A. a点的电场强度比b点的大
B. a点的电势比b点的低
C. 检验电荷-q在a点的电势能比在b点的大
D. 将检验电荷-q从a点移到b点的过程中,静电力做负功
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解析: 电场线的疏密表示电场强度的大小,据图可知,a点的
电场强度比b点的电场强度大,故A正确; a点所在处的电场线从Q
发出到不带电的金属球终止,所以a点的电势高于金属球的电势,
而b点所在处的电场线从金属球发出到无穷远,所以金属球的电势
高于b点的电势,所以a点的电势比b点的电势高,故B错误; 电势
越高的地方,负电荷具有的电势能越小,即负电荷在a点的电势能
比b点的小,把检验电荷-q从电势能小的a点移动到电势能大的b
点,电势能增大,静电力做负功,故C错误,D正确。
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9. 在某个空间中有一匀强电场如图所示,放入一点电荷,将它由点A
移至点B,静电力做功3×10-3 J。则下列说法正确的是(  )
A. A点的电势比B点低
B. 点电荷带负电
C. 该过程中,点电荷的电势能减少了3×10-3 J
D. 该过程中,点电荷的动能减少了3×10-3 J
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解析: 沿着电场线方向电势降低,因此A点电势比B点高,A错
误;从A运动到B的过程中,静电力做正功,因此电荷受静电力的方
向与电场线方向相同,点电荷带正电,B错误;由于静电力做的正
功等于电势能的减少量,因此该过程中,点电荷的电势能减少了
3×10-3 J,C正确;如果仅由静电力做功,根据动能定理,动能增
加3×10-3 J,如果还有其他的力,无法判断动能的变化,D错误。
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10. 真空中等量异种点电荷A、B周围的电场分布情况如图所示,图中
O点为两点电荷连线的中点,M、N为两点电荷连线的中垂线上的
两点,OM=ON,P、Q关于O点对称。下列说法中正确的是
(  )
A. P、Q两点电势相同
B. 在P点由静止释放一试探电荷,电荷可沿直线
运动到Q点
C. 同一试探电荷在O、P、Q三点受到的静电力方向相同
D. O、M、N三点的电场强度的大小关系是EM=EN<EO
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解析: P点的电势与关于两点电荷连线的对称点电势相等,根
据几何关系知P关于两点电荷连线的对称点与Q在同一条电场线
上,由沿着电场线方向电势逐渐降低可知P、Q两点电势不相同,
故A错误;在P点由静止释放一试探电荷,试探电荷运动过程中所
受静电力方向不断改变,不可能沿直线运动到Q点,故B错误;根
据对称性可知同一试探电荷在P、Q两点受到的静电力方向相同,
但与在O点受到的静电力方向不同,故C错误;根据电场线的疏密
程度可知EM=EN<EO,故D正确。
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11. (多选)真空中有两个固定的带正电的点电荷,电荷量不相等。
一个带负电的试探电荷置于二者连线上的O点时,仅在静电力的作
用下恰好保持静止状态。过O点作两正电荷连线的垂线,以O点为
圆心的圆与连线和垂线分别交于a、c和b、d,如图所示。以下说
法正确的是(  )
A. a点电势低于O点
B. b点电势低于c点
C. 该试探电荷在a点的电势能大于在b点的电势能
D. 该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电势能
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解析: 由题意可知O点合电场强度为零,根据同种电荷之间
电场线的分布可知aO之间电场线由a到O,故a点电势高于O点电
势,A错误;根据同种电荷间电场线的分布情况可知b点电势低于c
点电势,B正确;根据电场线分布可知负电荷从a到b静电力做负
功,电势能增加,即该试探电荷在a点的电势能小于在b点的电势
能,C错误;同理根据电场线分布可知负电荷从c点到d点静电力做
负功,电势能增加,即该试探电荷在c点的电势能小于在d点的电
势能,D正确。
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12. (多选)(2023·海南高考12题)如图所示,正三角形三个顶点固
定三个等量电荷,其中A、B带正电,C带负电,O、M、N为AB边
的四等分点,下列说法正确的是(  )
A. M、N两点电场强度相同
B. M、N两点电势相同
C. 负电荷在M点电势能比在O点时要小
D. 负电荷在N点电势能比在O点时要大
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解析: 根据电场强度叠加原理以及对称性可知,M、N两点
的电场强度大小相同,但是方向不同,A错误;由对称性可知在
A、B处的正电荷在M、N两点产生的电势相等,在C点的负电荷在
M、N两点产生的电势也相等,则M、N两点电势相等,B正确;负
电荷从M移到O,因A、B两电荷对负电荷的库仑力的合力从O指向
M,则该力对负电荷做负功,C点的负电荷也对该负电荷做负功,
可知三个电荷对该负电荷的合力对其做负功,则该负电荷的电势
能增加,即负电荷在M点的电势能比在O点小,同理可知负电荷在
N点的电势能比在O点小,C正确,D错误。
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13. 如图所示,在同一条电场线上有A、B、C三点,三点的电势分别
是φA=5 V、φB=-2 V、φC=0,将电荷量q=-6×10-6 C的点电
荷从A移到B,再移到C。
(1)该电荷在A点、B点、C点具有的电势能各是多少?
答案:-3×10-5 J 1.2×10-5 J 0
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解析:根据公式φ=可得Ep=qφ
所以该电荷在A点、B点、C点具有的电势能分别为EpA=qφA
=-6×10-6×5 J=-3×10-5 J
EpB=qφB=-6×10-6×(-2)J=1.2×10-5 J
EpC=qφC=-6×10-6×0 J=0。
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(2)将该电荷从A移到B和从B移到C,电势能分别变化了多少?
答案:增加4.2×10-5 J 减少1.2×10-5 J
解析:将该电荷从A移到B,电势能的变化量为
ΔEpAB=EpB-EpA=1.2×10-5 J-(-3×10-5)J=4.2×10-5 J
即电势能增加了4.2×10-5 J
将该电荷从B移到C,电势能的变化量为
ΔEpBC=EpC-EpB=0-1.2×10-5 J=-1.2×10-5 J
即电势能减少了1.2×10-5 J。
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(3)将该电荷从A移到B和从B移到C,静电力做功分别是多少?
答案:-4.2×10-5 J 1.2×10-5 J
解析:将该电荷从A移到B,静电力做的功为
WAB=EpA-EpB=-4.2×10-5 J
将该电荷从B移到C,静电力做的功为
WBC=EpB-EpC=1.2×10-5 J。
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谢谢观看!
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