第2讲 电场的能的性质
知识要点
一、电势能、电势 1.电势能
(1)电场力做功的特点：
电场力做功与路径无关，只与初、末位置有关。 (2)电势能
①定义：电荷在电场中具有的势能，数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功。
②电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即WAB＝EpA－EpB＝－ΔEp。 2.电势
(1)定义：试探电荷在电场中某点具有的电势能Ep与它的电荷量q的比值。 Ep(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。 3.等势面
(1)定义：电场中电势相等的各点组成的面。 (2)四个特点
①等势面一定与电场线垂直。
②在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
③电场线方向总是从电势高的等势面指向电势低的等势面。 ④等差等势面越密的地方电场强度越大，反之越小。 二、电势差
1.定义：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，电场力做的功与移动电荷的电荷量的比值。
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WAB2.定义式：UAB＝q。
3.电势差与电势的关系：UAB＝φA－φB，UAB＝－UBA。 三、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：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场U
线方向的距离的乘积。即U＝Ed，也可以写作E＝d。 2.公式U＝Ed的适用范围：匀强电场。 四、静电平衡
导体处于静电平衡状态的两大特点 (1)导体内部的场强处处为零。
(2)导体是一个等势体，导体表面是等势面。
基础诊断
1.关于静电力做功和电势能的理解，下列说法正确的是( ) A.静电力做功与重力做功相似，均与路径无关
B.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 C.静电力做正功，电势能一定增加 D.静电力做功为零，电荷的电势能也为零 答案 A
2.一个电荷只在静电力作用下从电场中的A点移动到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.电荷的电势能增加了5×10－6 J
解析 电荷只在静电力作用下从电场中的A点移动到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。因为不知道电荷在A点的动能和电势能，所以不能确定电荷在B点的动能和电势能，故选项C正确。 答案 C
3.如图1所示为某静电场等势面的分布，电荷量为1.6×10－9 C的正电荷从A经B、C到达D点，整个过程中电场力对电荷做的功为( )
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图1
A.4.8×10－8 J B.－4.8×10－8 J C.8.0×10－8 J D.－8.0×10－8 J
解析 电场力做功与路径无关，WAD＝qUAD＝q(φA－φD)＝－4.8×108 J，B项正确。
－
答案 B
4.将两金属球P、Q固定，让球P带上正电后，形成稳定的电场如图2所示，已知实线为电场线，虚线为等势面，其中A、B、C、D为静电场中的四点，则( )
图2
A.C、D两点的电场强度相同，电势相等 B.A、B两点的电势相同，电场强度不同 C.将电子从A点移至B点，电场力做负功 D.将电子从A点移至D点，电势能增大
解析 C、D两点在同一等势面上，电势相等，但场强方向不同，故电场强度不相同，则A项错误；A、B两点不在同一等势面上，电势不相同，场强方向相反，电场强度不同，故B项错误；由题图可知从A点移至B点电势降低，故将电子从A点移至B点，电场力做负功，则C项正确；A点、D点在同一等势面上，故将电子从A点移至D点，电场力不做功，电势能不变，故D项错误。 答案 C
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选修3-1 第七章第2讲 电场的能的性质—2021届高中物理大一轮复习讲义
