2.1 电场力做功与电势能 课件 (5)

课件28张PPT。第1讲　电场力做功与电势能目标定位
1.知道电场力做功的特点和电势能的概念.
2.理解电场力做功与电势能变化的关系．预习导学 梳理·识记·点拨 一、电场力做功的特点
1.在电场中，把点电荷＋q直接由A点移动到B点，电场力做功W＝ ；将＋q先沿直线AC移动到C点，然后沿直线CB移动到B点，电场线做的功W＝ ；如果沿任意路径(如图1中曲线)由A点移动到B点，电场力做的功W＝ qE·d.
.qE·dqE·d图12.在电场中移动电荷时，电场力做功与 无关，只与____
______有关.
想一想　电场力做功的特点，与你以前学过的哪个力做功的特点最为相似？
答案　重力路径始末位置二、电势能
1.概念：电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做 .
2.大小：电荷在 中某点具有的电势能等于把电荷从该点移到选定的参考点的过程中 所做的功.
3.电势能与电场力做功的关系： 做的功等于电势能的 ，用公式表示WAB＝EpA－EpB.
4.电势能的相对性：选择不同的零势能点，电荷在电场中同一点的电势能的值是 的(填“相同”或“不同”).电势能电场电场力电场力减少量不同想一想　在电场中确定的两点移动等量的正、负电荷时，电场力做功和电势能的变化有何差异？
答案　电场力做功的绝对值相等，正负不同，电势能的变化量相等，增减情况相反.课堂讲义 理解·深化·探究一、电场力做功的特点
1.电场力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关.该结论既适用于匀强电场又适用于非匀强电场，既适用于直线运动又适用于曲线运动.
2.在匀强电场中，电场力做的功为W＝qEd，其中d为沿电场线方向的位移.
在非匀强电场中可以用W＝qEd进行定性讨论.例1 如图2所示，电荷q射入一固定的点电荷Q的电场中，仅受电场力的作用，先后经过a点和b点，图中虚线表示其运动轨迹.a、b两点到点电荷Q的距离分别为ra和rb，且rb＝2ra，则(　　)
A.a点的电场强度是b点电场强度的2倍
B.电场力对电荷q先做正功后做负功
C.电场力对电荷q先做负功后做正功
D.带电粒子的动能先减小后增大图2解析　根据 知，rb＝2ra，a点的电场强度是b点电场强度的4倍.A错误.轨迹弯曲大致指向合力的方向，知电荷所受的电场力背离点电荷，可知电场力先做负功后做正功.B错误，C正确.根据动能定理知，粒子的动能先减小后增大，D正确.故选C、D.
答案　CD针对训练　
如图3所示，在等量异种电荷形成的电场中，
画一正方形ABCD，对角线AC与两点电荷
连线重合，两对角线交点O恰为电荷连线
的中点.下列说法中正确的是(　　)
A.B、D两点的电场强度相同
B.A点的电场强度大于C点的电场强度且两点电场强度方向相同
C.一电子沿B→C→O→D路径移动到D点，电场力一直做正功
D.一电子沿对角线B→O→D路径移动电场力不做功图3解析　由于B、D两点处在等量异种电荷的中垂线上，且关于O点对称，因此其场强大小相等，方向均水平向右，A点的电场强度与C点的电场强度大小相等、方向相同.故A正确，B错误.电子沿B→C→O→D路径移动到D点，电场力做负功，先靠近负电荷，后远离负电荷，电场力做正功，因此电场力先做负功，后做正功，C错误.从B到D的过程中，速度方向始终与电场线方向垂直，故电场力不做功，故D正确.故选A、D.
答案　AD二、 对电势能的理解
1.系统性：电势能由电场和电荷共同决定，但我们习惯说成电场中的电荷所具有的.
2.相对性：电势能是一个相对量，电势能的大小与零势能点的选取有关，因此确定电荷的电势能首先应确定零势能点的位置.
3.标量性：电势能是标量，有正负、无方向.电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能.4.电场力做功与电势能的关系：
电场力做正功，电势能减少，减少的电势能等于电场力做的功.电场力做负功，电势能增加，增加的电势能等于克服电场力做的功，即WAB＝EpA－EpB例2　如图4所示，O、A、B为一直线上的三点，OA＝AB，在O处固定一个点电荷＋Q，若一点电荷＋q放在A、B两点所受库仑力分别为FA、FB，电势能分别为EPA、EPB，则(　　)
A.FA＝2FB B.FA＝4FB
C.EPA＜EPB D.EPA＞EPB图4解析　根据库仑定律 ，电荷间的库仑力与距离的平方成反比，故FA＝4FB，故A错误，B正确；将点电荷＋q从A移动到B，电场力做正功，故电势能减小，故EPA＞EPB，故C错误，D正确.故选B、D.
答案　BD例3 　将带电荷量为6×10－6 C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5 J的功，则：
(1)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；
解析　WAC＝WAB＋WBC＝(－3×10－5＋1.2×10－5) J＝
－1.8×10－5 J.
可见电势能增加了1.8×10－5 J.
答案　见解析(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.
解析　如果规定A点的电势能为零，由公式得该电荷在B点的电势能为EpB＝EpA－WAB＝0－WAB＝3×10－5 J.
同理，C点的电势能为EpC＝EpA－WAC＝0－WAC＝1.8×10－5 J.
答案　见解析对点练习 巩固·应用·反馈电场力做功的特点1.如图5所示，固定在Q点的正点电荷的电场中有M、N两点，已知 .下列叙述正确的是(　　)
A.若把一正的点电荷从M点沿直线移
到N点，则电场力对该电荷做正功
B.若把一正的点电荷从M点沿直线移
到N点，则该电荷克服电场力做功图5对点练习 巩固·应用·反馈C.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，则电场力对该电荷做正功
D.若把一负的点电荷从M点沿直线移到N点，再从N点沿不同路径移回到M点，则该电荷克服电场力做的功等于电场力对该电荷所做的功解析　由点电荷产生的电场的特点可知，正电荷从M点到N点，电场力做正功，故A对、B错；
负电荷由M点到N点，克服电场力做功，C错；
电场力做功与路径无关，负点电荷又回到M点，则整个过程中电场力不做功，电势能不变，故D对.
答案　AD电场力做功与电势能变化的关系2.如图6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 点无初速度地释放正电荷，
则正电荷向 B 运动，电势能减少
B.若在 C 点无初速度地释放正电荷，
则正电荷向 A 运动，电势能增加图6C.若在 C 点无初速度地释放负电荷，则负电荷向 A 运动，电势能增加
D.若在 C 点无初速度地释放负电荷，则负电荷向 B 运动，电势能减少解析　若在C点无初速度地释放正电荷，正电荷所受电场力向右，则正电荷向B运动，电场力做正功，电势能减少；
若在C点无初速度地释放负电荷，负电荷所受电场力向左，则负电荷向A运动，电场力做正功，电势能减少.
答案　A3.如图7所示，静电喷涂时，喷枪喷出的涂料微粒带电，在带正电被喷工件的电场力作用下，向被喷工件运动，最后吸附在其表面.在涂料微粒向工件靠近的过程中(　　)
A.涂料微粒带负电
B.离工件越近，所受库仑力越小
C.电场力对涂料微粒做负功
D.涂料微粒的电势能减小图7解析　由图知，工件带正电，则在涂料微粒向工件靠近的过程中，涂料微粒带负电.故A正确.离工件越近，根据库仑定律得知，涂料微粒所受库仑力越大.B错误.涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料微粒做正功，其电势能减小.故C错误，D正确.故选A、D.
答案　AD4.如图8所示，竖直向上的匀强电场中，有一质量为m的带正电小球，施加拉力F使小球向上加速运动一段距离，在此过程中重力和电场力所做功的绝对值分别为W1和W2，不计空气阻力，则(　　)
A.小球的电势能增加了W2
B.小球的重力势能增加了W1
C.小球的动能增加了W1＋W2
D.小球的机械能增加了W2图8解析　电场力做正功，小球的电势能减小，A错误；
重力做负功，重力做多少负功重力势能增加多少，B正确；
小球受到重力、电场力和拉力三个力的作用，三个力都做功，拉力、电场力做正功，重力做负功，其中，拉力做的功不知道.故不能判定小球的动能增加多少.C错误；
也不能判定小球的机械能增加多少，D错误.故选B.
答案　B