备战2020年高考物理一轮复习第2讲 电场能的性质讲义.docx

p p 第 2 讲  电场能的性质 一、静电力做功和电势能 1．静电力做功 特点：静电力做功与路径无关，只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关． 计算方法 W＝qEd，只适用于匀强电场，其中 d 为带电体在沿电场方向的位移． W ＝qU ，适用于任何电场． AB AB 2．电势能 定义：电荷在电场中具有的势能，称为电势能． 说明：电势能具有相对性，通常把无穷远处或大地的电势能规定为零． 3．静电力做功与电势能变化的关系 (1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即 W ＝E －E . AB pA pB (2)通过 W ＝E －E 可知：静电力对电荷做多少正功，电荷电势能就减少多少；电荷克服静电力做多少功， AB pA pB 电荷电势能就增加多少． (3)电势能的大小：由 W ＝E －E 可知，若令 E ＝0，则 E ＝W ，即一个电荷在电场中某点具有的电势 AB pA pB pB pA AB 能，数值上等于将其从该点移到零势能位置过程中静电力所做的功． 自测 1  关于静电力做功和电势能的理解，下列说法正确的是( ) ．静电力做功与重力做功相似，均与路径无关 ．正电荷具有的电势能一定是正的，负电荷具有的电势能一定是负的 ．静电力做正功，电势能一定增加 ．静电力做功为零，电荷的电势能也为零 答案 A 二、电势 等势面 1．电势 (1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值． E (2)定义式：φ＝ . q (3)矢标性：电势是标量，有正负之分，其正(负)表示该点电势比零电势高(低)． (4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因选取零电势点的不同而不同． 2．等势面 定义：电场中电势相同的各点组成的面． 四个特点： ①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功． 1 AB AB 电场线一定与等势面垂直，并且从电势高的等势面指向电势低的等势面． 等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小． 任意两个等势面都不相交． 自测 2 (2016· 全国卷Ⅲ·15)关于静电场的等势面，下列说法正确的是( ) ．两个电势不同的等势面可能相交 ．电场线与等势面处处相互垂直 ．同一等势面上各点电场强度一定相等 ．将一负的试探电荷从电势较高的等势面移至电势较低的等势面，电场力做正功 答案 B 解析 若两个不同的等势面相交，则在交点处存在两个不同电势数值，与事实不符，A 错；电场线一定与等势 面垂直，B 对；同一等势面上的电势相同，但电场强度不一定相等，C 错；将一负电荷从电势较高的等势面移 至电势较低的等势面，电场力做负功，D 错． 三、电势差 1．定义：电荷在电场中由一点 A 移到另一点 B 时，电场力所做的功 W 与移动电荷的电荷量 q 的比值． AB 2．定义式：U ＝ AB W AB q  . 3．影响因素 电势差 U 由电场本身的性质决定，与移动的电荷 q 及电场力做的功 W 无关，与零电势点的选取无关． AB AB 4．电势差与电势的关系：U ＝φ －φ ，U ＝－U . AB A B AB BA 5．匀强电场中电势差与电场强度的关系 (1)电势差与电场强度的关系式：U ＝E· d，其中 d 为电场中两点间沿电场方向的距离． AB (2)电场强度的方向和大小与电势差的关系：电场中，电场强度方向指向电势降低最快的方向；在匀强电场中， 电场强度在数值上等于沿电场强度方向每单位距离上降低的电势． 自测 3 (多选)关于电势差的计算公式，下列说法正确的是( ) A．电势差的公式 U ＝ AB  W AB q  说明两点间的电势差 U 与电场力做功 W 成正比，与移动电荷的电荷量 q 成反 AB AB 比 B．把正电荷从 A 点移动到 B 点电场力做正功，则有 U 0 AB W C．电势差的公式 U ＝ 中，U 与移动电荷的电荷量 q 无关 AB q AB D．电场中 A、B 两点间的电势差 U 等于把正电荷 q 从 A 点移动到 B 点时电场力所做的功 AB 答案 BC 四、静电感应和静电平衡 1．静电感应 当把一个不带电的金属导体放在电场中时，导体的两端分别感应出等量的正、负电荷，“近端”出现与施感电 荷异种的感应电荷，“远端”出现与施感电荷同种的感应电荷．这种现象叫静电感应． 2．静电平衡 2 定义：导体放入电场中时，附加电场与原电场的场强在导体内部大小相等且方向相反，使得叠加场强为零 时，自由电荷不再发生定向移动，导体处于静电平衡状态． 处于静电平衡状态的导体的特点 导体内部的场强处处为零； 导体是一个等势体，导体表面是等势面； 导体表面处的场强方向与导体表面垂直； 导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上； 在导体外表面越尖锐的位置，净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有净电荷.