1、 电场力做功、电势差、电势能、电势、电势差与电场强度的关系1. 重力做功与电场力做功比较（1）在重力场中，同一物体从A点移到B点，重力做功与路径无关，只跟A、B两点高度差有关。 WAB=mghAB,其中hAB=WAB/mg为A、B两点的高度差。（2）在电场中，可以证明，同一电荷从A点移到B点，电场力做功也与路径无关。 WABqUAB，其中UAB=WAB/q是由电场及A、B两点位置确定的物理量。 2. 电势差UAB：（1）定义：电荷q在电场中由A点移到B点时，电场力所做的功WAB与电荷的电荷量q的比值。（2）计算式：Uab= Wab /q（3）在国际单位制单位:伏特，简称伏。符号为V。（4）注意
2、：UAB只取决于电场及A、B两点位置，与被移动电荷无关，是从能量角度来反映电场性质的物理量。3.电势：（1）电势的定义：电场中某点A的电势A，就是A点与参考点（零电势点） 的电势差，也等于单位正电荷由该点移到参考点时电场力所做的功。 （2）电势差与电势的关系：UAB=A-B。UAB为正值时，说明AB；UAB为负值时，说明AB。 （3）电势和电场线方向的关系：沿着电场线方向，电势越来越低。 （4）注意：电势具有相对性，必须先确定零电势参考点，才能确定电场某点的电势值。一般取大地或无穷远的电势为零电势，电势差与零电势的选取无关。4. 电场力做功与电势差关系： WABqUAB（此公式的应用可严格按各
3、量的数值正负代入求解，也可只是把各量的数值代入求解，再用其他方法判出要求量的正负）。5. 匀强电场中电势差和电场强度的关系：沿场强方向的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积,即Uab=Ed(或E= Uab /d) 注意：（1）d必须是沿场强方向的距离，如果ab两点间距l不沿场强方向，计算电势差时，d的取值应为l在沿场强方向的投影，即为a、b两点所在的等势面的垂直距离。 （2）此两式只适用于匀强电场。6. 电场强度的单位：N/C或V/m。1V/m=1J/(Nm)=1Nm/(Cm)=1N/C7. 场强E物理意义的另一种表达： 场强E的方向是电势降落最快的方向。场强E的大小描述沿电场线方向电势
4、降落的快慢。 注意：E、数值没有因果关系，E大时只说明沿电场线方向变化快，可大可小甚至可以是零；反之，大时，E也可大可小甚至可以是零。它们的关系与加速度a和速度v的关系相似。 8. 等势面（1）等势面定义：电场中电势相同的各点构成的面。（2）等势面的特点： 等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直，任意两个等势面都不会相交。 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。 在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。 电场线越密的地方，等势面也越密，即等势面越密的地方电场强度越大。 电场线和等势面都是人们虚拟出来的形象描述电场的工具。 实际中测量等电势点较容易，所以往往通过描绘等势线来确定电场线。
5、（3）等势面的画法规定：两个相邻的等势面间的电势差是相等的。9. 等量异种点电荷和等量同种点电荷连线上和中垂线上电势的变化规律：对课本图示观察分析可知，等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低。中垂线是一等势线，若沿中垂线移动电荷至无穷远电场力不做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势也为零。等量正点电荷连线的中点电场强度为0，中垂线上该点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低。连线上和中垂线上关于中点的对称点等势，等量负点电荷的电势分布请同学们自己分析。10. 电势为零处场强就为零吗？电势越高场强就越大吗？ 因场强等于沿场强方向上单位距离上的电势差，它是电
6、势在长度上的变化率。由此可知，电势为零，但电势在长度上的变化不一定为零，就像速度为零，加速度不一定为零一样，因此场强不一定为零。譬如，在等量异种点电荷的连线的中垂线上，电势为零，但其上各点的场强却不为零。 电势高低与场强大小之间没有必然的联系，如在负的点电荷的电场中，电势高处，场强反而小。例题1.如图所示，电子在一条电场线上从a点运动到b点，电势能增加，试判定a、b两点电势A_B。2.将一个电荷量为-210-8C的点电荷，从零电势点S移到M点要克服电场力做功410-8，则M点电势M= 。若将该电荷从M点移到N点，电场力做功1410-8，则N点电势N= 。MN两点的电势差UMN= 。3.a、b为
7、电场中的两个点，如果把q=210-8C的负电荷从A点移到B点，静电力对该电荷做了410-7J，则该电荷的电势能 （增加或减少），变化量 。-2V4. 如图所示的匀强电场中的一组等势面，若A、B、C、D相邻两点间距离都是2cm，则该电场的场强为_V/m，到A点距离为1.5cm的P点电势为_V。5. 如图，平行金属带电极板A、B间可看作匀强电场，场强E1.2103V/m，极板间距离d5cm，电场中C和D分别到A、B两板距离均为0.5cm，B极接地，求：1）C和D两点的电势C= V、D= V、两点间电势差UCD= V。（2）点电荷q1=-210-3C分别在C和D两点的电势能EC= J、ED= J。（
8、3）将点电荷q2=210-3C从C匀速移到D时外力做的功为 J。6. 如图所示，虚线方框内一匀强电场，A、B、C为该电场中的三个点，已知A=12V，B=6V，C=-6V。试在该方框中做出该电场的电场线分布示意图，并要求保留作图时所用辅助线（用虚线表示）。并求若将一电子从A点移到C点，电场力做功为 电子伏。练习 1.图中Q是一个正点电荷，ab是水平放置的光滑绝缘杆。杆上套着一个带负电的环P。它们在同一竖直平面内，位置如图所示。把环从a端由静止释放。在环从a端向b端滑动的过程中，其电势能A. 一直增加 B. 一直减少 C. 先增加后减少 D. 先减少后增加2(多选). 图中a、b、c为一点电荷形成
9、的电场中的三条电场线。另有一点电荷从M点射入电场，在电场力作用下（只受电场力）沿图中虚线运动到N。则该电荷在M到N运动的过程中A. 加速度一直减小 B. 动能一直减小C. 电势能一直减少 D. 动能与电势能的总和一直减少3.关于电势差的说法中，正确的是 A. 两点间的电势差等于电荷从其中一点移到另一点时，电场力所做的功B. 1 C电荷从电场中一点移动到另一点，如果电场力做了1J的功，这两点间的电势差就是1VC. 在两点间移动电荷时，电场力做功的多少跟这两点间的电势差无关D. 两点间的电势差的大小跟放入的点电荷的电量成反比4.如图所示，P、Q是两个电量相等的正的点电荷。它们连线的中点是O。A、B
10、是中垂线上的两点。OA，=，bB. 场强方向向右，电势abD. 场强方向向左，电势ab14(多选). 如图，a、b、c、d四点位于空间的一条直线上，并且间距相等，即abbccd，把一个带负电荷的点电荷Q放在b点处，下面的说法正确的是A. a，c两点的电场强度相同 B. a，c两点的电势相等C. a点的电场强度的大小是d点电场强度大小的4倍D. 不论以哪里作为电势零点，a，d两点的电势差都等于c，d两点的电势差15(多选). 如图所示，点电荷置于真空中的O点，A、B、C三个虚线圆表示该点电荷电场中三个等势面。已知各等势面的电势ABp、EoEp B.o=p、EoEp C.oEp D.ob，若场强大
11、小为E=400N/C，则场强方向是A. 由a指向c B. 由b指向c C. 由c指向aD. 由a指向b22(多选).某静电场中的电场线如图所示，带电粒子在电场中仅受电场力作用，其运动轨迹如图虚线所示，由M运动到N，以下说法正确的是A.粒子必定带正电荷 B.粒子在M点的加速度大于它在N点的加速度C.粒子在M点的加速度小于它在N点的加速度D.粒子在M点的动能小于它在N点的动能23.如图是表示在一个电场中a、b、c、d四点分别引入检验电荷时，测得的检验电荷的电荷量跟它所受电场力的函数关系图像，那么下列叙述正确的是A. 这个电场是匀强电场 B. a、b、c、d四点的场强大小关系是EdEaEbEcC.
12、a、b、c、d四点的场强大小关系是EaEbEdEcD. 无法确定这四个点的场强大小关系24. 如图所示，AB是某点电荷电场中一条电场线，在电场线上P处自由释放一个负试探电荷时，它沿直线向B点处运动，对此现象下列判断正确的是（不计电荷重力）A.电荷向B做匀加速运动 B.电荷向B做加速度越来越小的运动C.电荷向B做加速度越来越大的运动 D.电荷向B做加速运动，加速度的变化情况不能确定25(多选).关于静电场的下列说法中正确的是A、电场中电势较高处的电场强度也一定较大 B、同一电场中等势面较密处的电场强度也一定较大C、电场中的电场线一定与等势面垂直相交D、非匀强电场中将一电子由静止释放后一定沿电场线
13、运动 26.如图所示，长为l的绝缘细线一端悬于O点，另一端系一质量为m、带电荷+q的小球，小球静止时处于O点。现将此装置放在水平向右的匀强电场中，小球静止在A点时细线与竖直方向成角，求：（1）若用外力将小球拉回到O点，外力至少需要做功为_。（2）为使小球静止在O处，所需的最小拉力为_。27. 如图所示，在电场强度E=2103V/m的匀强电场中，有三点A、M和B，AM=4cm， MB=3cm，AB=5cm，且AM边平行于电场线，把一电荷量q=210-9C的正电荷从B点移到M点，再从M点移动到A点，求电场力做功为_。28.有一电场的等势面分布如图所示，一个质子进入电场向右运动，经过等势面a时质子的
14、动能为500eV，那么它经过等势面e时的动能为_。29. 一个质量为m，电荷量为-q的带电粒子，以初速度v0进入一个电场强度为E的匀强电场的O点，且v0方向跟E方向平行，如图所示，重力忽略不计，到A点时的速度恰好为零，求OA两点间的电势差为_。30.如图所示，一质量为m、带电量为q的小球，用绝缘细线悬挂在水平向右的匀强电场中，静止时悬线向左与竖直方向成角，重力加速度为g。求：判断小球带_电荷。 电场强度E为_。若在某时刻将细线突然剪断，则经过t时间小球的速度为_。31.匀强电场的电场强度E=510-5V/m，要使一个电荷为410-10C的正点电荷沿着与场强成60角的方向做匀速直线运动，求所施加
15、的外力的大小为_。方向为_。（不计重力）32.如图所示，倾角为30的粗糙绝缘斜面固定在水平地面上，整个装置处在垂直斜面向上的匀强电场之中，一质量为m、电量为q的小滑块恰能沿斜面匀速下滑，已知滑块与斜面之间的动摩擦因数为/4，求该匀强电场场强为_。33.一质量为m，带电量为+q的小球，用长为L的绝缘线悬挂在水平向右的匀强电场中，开始时把悬线拉到水平，小球在位置A点。然后将小球由静止释放，球沿弧线下摆到=600的B点时小球速度恰好为零。求得匀强电场场强为_。【试题答案】例题1. AB分析和解答：可用下面三种方法来分析： 方法一：利用电场线方向来判断： 由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向
16、和电荷运动方向相反，从b指向a，而负电荷受电场力的方向和场强方向相反，所以场强方向应是从a指向b，因此电场线的方向是从a指向b。 方法二：利用电场力做功公式来判断： 方法三：利用电势能公式来判断： 而对负电荷，q为负值，在电势越高的地方电势能越小。而本题已知条件是负电荷在a点电势能较小。 由以上解法可见，（方法一）和（方法三）都较为简便，用（方法一）时，关键是判行分析。2.-2V 5V -7V3. 减少、-410-7J4.分析和解答：因为电场是匀强电场，所以可用EUabd、UabEd求解，但必须明确d是指a、b两点在电场线方向上的距离，且各单位必须用国际单位制单位。 由此可见应用公式EUabd
17、和UabEd时，关键是判清是否符合适用条件和d代表的距离是多少。 5.分析和解答： （1）求某点电势可通过电势差而得。由EUd。 （3）把q2由C移到D，电场力做负功，由于匀速移动，外力做功与电场力做功大小相等。 6.分析和解答： 即为该匀强电场中的一条等势线，根据电场线与等势线垂直，可以画出电场中的电场线如图6中的实线所示，由沿场强方向电势降低可确定出电场线的方向。图6 总结提高：在匀强电场中，请同学们熟记以下两点： （1）A、B两点连线中点O的电势，等于两点电势代数和的一半， （2）如果AD/BC且ADBC，则有UADUBC。练习1. D 2. AB3. B4. B5. 9V6. A7.
18、500V/m8. ABD9. 10. B11. BD12. AB13. A14. BCD15. BCD16. 2；指向Q；2；指向Q；2；指向Q；背离Q17. a；a；正； 18. 160； 19. ；0 20. B 21. A 22.ACD23.B 24.D 25.BC 26. （1）；（2） 27. 28.300eV 29. 30.（1）负电 (2)mgtan/q（3）剪断细线后小球做初速度为0的匀加速直线运动（1分）F合=mg/cos=ma （2分）vt=at （1分）vt= gt/cos （1分）速度方向为与竖直方向夹角为斜向下（1分）31. ；与场强方向相反 32.受力分析如图所示， 由题意得： 由得： 解之得： 33.解：由A到B应用动能定理得： 解得： E=
