学案28 电势能与电势差一、概念规律题组图11如图1所示，a、b、c是一条电场线上的三个点，电场线的方向由a到c，a、b间的距离等于b、c间的距离，用a、b、c和Ea、Eb、Ec分别表示a、b、c三点的电势和电场强度，可以判定()AEaEbEc BEaEbEcCabc Dabc2一负电荷仅受电场力的作用，从电场中的A点运动到B点，在此过程中该电荷做初速度为零的匀加速直线运动，则A、B两点电场强度EA、EB及该电荷在A、B两点的电势能A、B之间的关系为()AEAEB BEAB图23如图2所示，a、b是某电场中电场线上的两点，将一点电荷q从a移到b，电场力做功为W，且a、b间的距离为d，以下说法中正确的是()Aa、b间的电势差为W/qBa处的电场强度为EW/qdCb处的电场强度为EW/qdDa点的电势为W/q4图3中图3虚线所示为静电场中的等势面1、2、3、4，相邻的等势面之间的电势差相等，其中等势面3的电势为0.一带正电的点电荷在静电力的作用下运动，经过a、b点时的动能分别为26 eV和5 eV.当这一点电荷运动到某一位置，其电势能变为8 eV，它的动能应为()A8 eV B13 eV C20 eV D34 eV二、思想方法题组5如图4所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M点以相同速度飞出a、b两个带电粒子运动轨迹如图中虚线所示则()图4Aa一定带正电，b一定带负电Ba的速度将减小，b的速度将增加Ca的加速度将减小，b的加速度将增加D两个粒子的电势能一个增加一个减小6两带电小球，电荷量分别为q和q，固定在一长度为L的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与场强的方向平行，其位置如图5所示，若此杆绕过O点且垂直于杆的轴线转过180，则在此转动的过程中电场力做的功为()图5A0 B2qELCqEL DqEL一、电势高低及电势能大小的比较方法1比较电势高低的几种方法(1)沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面(2)判断出UAB的正负，再由UABAB，比较A、B的大小，若UAB0，则AB，若UAB0，则AB.(3)取无穷远处为零电势点，正电荷周围电势为正值，且离正电荷近处电势高；负电荷周围电势为负值，且离负电荷近处电势低2电势能大小的比较方法(1)场源电荷判断法离场源正电荷越近，试探正电荷的电势能越大，试探负电荷的电势能越小离场源负电荷越近，试探正电荷的电势能越小，试探负电荷的电势能越大(2)电场线判断法正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小(3)做功判断法电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方【例1】图6 (2011山东21)如图6所示，在两等量异种点电荷的电场中，MN为两电荷连线的中垂线，a、b、c三点所在直线平行于两电荷的连线，且a和c关于MN对称、b点位于MN上，d点位于两电荷的连线上以下判断正确的是()Ab点场强大于d点场强Bb点场强小于d点场强Ca、b两点间的电势差等于b、c两点间的电势差D试探电荷q在a点的电势能小于在c点的电势能规范思维二、电场力做功的特点及电场力做功的计算1电场力做功的特点电场力做的功和路径无关，只和初、末位置的电势差有关2电场力做功的计算方法(1)由公式WFlcos 计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为WqElE，式中lE为电荷初末位置在电场方向上的距离(2)由电势差的定义式计算，WABqUAB，对任何电场都适用当UAB0，q0或UAB0，q0时，W0；否则W0.(3)由电场力做功与电势能变化的关系计算，WABEPAEPB.(4)由动能定理计算：W电场力W其他力Ek.3电场中的功能关系(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变(3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化图7【例2】 如图7所示的匀强电场E的区域内，由A、B、C、D、A、B、C、D作为顶点构成一正方体空间，电场方向与面ABCD垂直，下列说法正确的是()AA、D两点间电势差UAD与A、A两点间电势差UAA相等B带正电的粒子从A点沿路径ADD移到D点，电场力做正功C带负电的粒子从A点沿路径ADD移到D点，电势能减小D同一带电粒子从A点沿对角线移到C点与从A点沿路径ABB移动到B电场力做功相同图8【例3】 如图8所示，在O点放置一个正电荷，在过O点的竖直平面内的A点，自由释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q.小球落下的轨迹如图中虚线所示，它与以O为圆心、R为半径的圆(图中实线表示)相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，BOC30，A距离OC的竖直高度为h.若小球通过B点的速度为v，则下列说法正确的是()A小球通过C点的速度大小是B小球通过C点的速度大小是C小球由A到C电场力做功是mv2mghD小球由A到C机械能的损失是mg(h)mv2规范思维三、电场线、等势线与运动轨迹的综合分析1带电粒子在电场中的运动轨迹是由带电粒子受到的合外力的情况以及初速度的情况共同决定的运动轨迹上各点的切线方向表示粒子在该点的速度方向电场线只能够描述电场的方向和定性地描述电场的强弱，它决定了带电粒子在电场中各点所受电场力的方向和加速度的方向2等势线总是和电场线垂直，已知电场线可以画出等势线已知等势线也可以画出电场线3在利用电场线、等势面和带电粒子的运动轨迹解决带电粒子的运动问题时，基本方法是：(1)根据带电粒子的运动轨迹确定带电粒子受到的电场力的方向，带电粒子所受的合力(往往只受电场力)指向运动轨迹曲线的凹侧，再结合电场线确定带电粒子的带电种类或电场线的方向；(2)根据带电粒子在不同的等势面之间移动，结合题意确定电场力做正功还是做负功，电势能的变化情况或是等势面的电势高低图9【例4】 (2010浙江绍兴月考)如图9所示，xOy平面内有一匀强电场，场强为E，方向未知，电场线跟x轴的负方向夹角为，电子在坐标平面xOy内，从原点O以大小为v0、方向沿x正方向的初速度射入电场，最后打在y轴上的M点电子的质量为m，电荷量为e，重力不计则()AO点电势高于M点电势B运动过程中电子在M点电势能最多C运动过程中，电子的电势能先减少后增加D电场对电子先做负功，后做正功规范思维图10针对训练(2011江苏8)一粒子从A点射入电场，从B点射出，电场的等势面和粒子的运动轨迹如图10所示，图中左侧前三个等势面平行，不计粒子的重力下列说法正确的有()A粒子带负电荷B粒子的加速度先不变，后变小C粒子的速度不断增大D粒子的电势能先减小，后增大【基础演练】1.图11(2010上海单科9)三个点电荷电场的电场线分布如图11所示，图中a、b两点处的场强大小分别为Ea、Eb，电势分别为a、b，则()AEaEb，abBEaEb，abCEaEb，abDEaEb，ab2(2010全国16)关于静电场，下列结论普遍成立的是()A电场强度大的地方电势高，电场强度小的地方电势低B电场中任意两点之间的电势差只与这两点的场强有关C在正电荷或负电荷产生的静电场中，场强方向都指向电势降低最快的方向D将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点，电场力做功为零3将一正电荷从无限远处移入电场中M点，静电力做功W6109 J，若将一个等量的负电荷从电场中N点移向无限远处，静电力做功W27109 J，则M、N两点的电势M、N，有如下关系()AMN0 BNM0CNM0 DMN0图124如图12中实线是一簇未标明方向的由点电荷产生的电场线，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹，a、b是轨迹上的两点若带电粒子在运动中只受电场力作用，根据此图可作出正确判断的是()A带电粒子所带电荷的符号B带电粒子在a、b两点的受力方向C带电粒子在a、b两点的速度何处较大D带电粒子在a、b两点的电势能何处较大图135如图13所示，在真空中A、B两点分别放置等量的异种点电荷，在A、B两点间取一矩形路径abcd，该矩形路径关于A、B两点连线及连线的中垂线均为轴对称现将一电子沿该矩形路径移动一周，下列判断正确的是()Aa点和b点的电场强度相同Bb点和c点的电势相等C电子从c点到d点，电势能先减小后增大D电子从d点到a点，电场力先做正功后做负功图146(2010江苏单科5)空间有一沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图象如图14所示下列说法中正确的是()AO点的电势最低Bx2点的电势最高Cx1和x1两点的电势相等Dx1和x3两点的电势相等图157(2010广州二测)a、b、c、d四个带电液滴在如图15所示的匀强电场中，分别水平向左、水平向右、竖直向上、竖直向下做匀速直线运动(不考虑带电液滴间的相互作用)，可知()Aa、b为同种电荷，c、d为异种电荷Ba、b的电势能、机械能均不变Cc的电势能减少，机械能增加Dd的电势能减少，机械能减少8(2011海南1)关于静电场，下列说法正确的是()A电势等于零的物体一定不带电B电场强度为零的点，电势一定为零C同一电场线上的各点，电势一定相等D负电荷沿电场线方向移动时，电势能一定增加【能力提升】图169如图16所示，A、B、C、D、E、F为匀强电场中一个正六边形的六个顶点，A、B、C三点的电势分别为1 V、2 V、5 V，则下列说法中正确的是()AD、E、F三点的电势分别为7 V、6 V、3 VB电荷量为1.61019 C的正点电荷在D点的电势能为1.121018 JC将电荷量为1.61019 C的正点电荷从E点移到F点，电场力做的功为3.21019 JD将电荷量为1.61019 C的负点电荷从F点移到A点，电荷的电势能减少了3.21019 J图1710(2009山东理综20)如图17所示，在x轴上关于原点O对称的两点固定放置等量异种点电荷Q和Q，x轴上的P点位于