高中物理电场力做功的四种计算方法及其正负的判断
高中物理电场知识点总结
高中物理电场知识点总结电场知识点总结(一)1、两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e＝1。
60×1０—１9C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍2、库仑定律:F＝kＱ１Ｑ2/ｒ2(在真空中)｛F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量ｋ=9、0＆ｔimｅs;109Ｎ＆bull;m２/C2,Ｑ1、Ｑ2:两点电荷的电量(C),ｒ:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引3、电场强度:Ｅ=F/q(定义式、计算式){E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(Ｃ)}4、真空点(源)电荷形成的电场Ｅ=kQ/r2{ｒ:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量｝5。
匀强电场的场强E=UAB／d ｛ＵＡB:AB两点间的电压(V),d:ＡB两点在场强方向的距离(ｍ)}6。
电场力:Ｆ=qE ｛F:电场力(Ｎ),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N／C)｝7、电势与电势差:ＵＡB=&pｈi;A-＆phi;B,UAB=WAB／q ＝-ΔEAB/q8。
电场力做功:WAＢ=ｑUＡB=Eqd｛ＷAＢ:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),ＵAB:电场中Ａ、B 两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)｝9、电势能:EA=qφA{EＡ:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),＆phｉ;Ａ:Ａ点的电势(Ｖ)｝1０、电势能的变化＆Delｔa;EAB=EB—EA｛带电体在电场中从Ａ位置到B位置时电势能的差值｝1１、电场力做功与电势能变化＆Delta;EAB=—ＷAB=－ｑUＡB(电势能的增量等于电场力做功的负值)１2。
电容C=Ｑ/Ｕ(定义式,计算式) ｛C:电容(F),Ｑ:电量(Ｃ),U:电压(两极板电势差)(Ｖ)}13。
高中物理 第一章 静电场 第4节 电势能和电势(含解析)
第4节电势能和电势1.静电力做功与路径无关，只与电荷的初、末位置有关；静电力做的功等于电势能的减少量。
2．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。
3．沿电场线方向，电势逐渐降低。
4．电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。
5．无论粒子电性如何，当粒子垂直进入匀强电场后，电场力一定做正功。
一、静电力做功的特点在静电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，与电荷经过的路径无关。
二、电势能1．概念电荷在静电场中具有的势能。
用E p表示。
2．静电力做功与电势能变化的关系静电力做的功等于电势能的减少量，W AB＝E p A－E p B。
错误!3．电势能的大小 电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。
4．零势能位置 电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无穷远处或大地处的电势能规定为零。
三、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。
2．公式：φ＝E p q。
3．单位：国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,1 V ＝1 J/C 。
4．特点(1)相对性：电场中各点电势的高低，与所选取的零电势的位置有关，一般情况下取无穷远或地球为零电势位置。
(2)标矢性：电势是标量，只有大小，没有方向，但有正负。
5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。
四、等势面1．定义电场中电势大小相同的各点构成的面叫做等势面。
2．等势面与电场线的关系(1)电场线跟等势面垂直。
(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。
1．自主思考——判一判(1)只要电荷在电场中移动，电场力一定做功。
(×)(2)电场力做功与重力做功类似，与初末位置有关，与路径无关。
(√)(3)电势有正、负，是矢量。
(×)(4)在匀强电场中沿电场线方向，电势降低最快。
(√)(5)等势面上，不仅各点电势相同，电场强度也一定相同。
(×)(6)电势能是相对的，规定不同的零势能点，电荷在电场中某点的电势能不同。
高中复习 电场的能的性质
一、概念：1．静电力做功：(1)特点：静电力做功与路径无关，只与初、末位置有关。
(2)计算方法：①W＝qEd，只适用于匀强电场，其中d为沿电场方向的距离，计算时q不带正负号。
②W AB＝qU AB，适用于任何电场，计算时q要带正负号。
2．电势能：(1)定义：电荷在电场中由于受到电场力的作用而具有的与其相对位置有关的能量叫做电势能，用符号E p表示。
(2)静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，即W AB＝E p A－E p B。
(3)大小：电荷在某点的电势能，等于将电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功。
注意事项：(1)电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的。
(2)电势能是相对的，与零势能位置的选取有关，但电势能的变化是绝对的，与零势能位置的选取无关。
(3)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在参考点时的电势能，电势能为负值表示电势能小于在参考点时的电势能。
(4)零势能位置的选取是任意的，但通常选取大地或无穷远处为零势能位置。
二、电势(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能E p与它的电荷量q的比值。
(2)定义式：φ＝E p 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，同一点的电势与选取零电势点的位置有关。
一般选取无穷远处为零电势点，在实际应用中常取大地的电势为零。
三、等势面：(1)定义：电场中电势相同的各点构成的面。
(2)四个特点：①在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。
②等势面一定与电场线垂直。
③电场线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。
(3)注意事项：电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷和所放电荷的电性、电荷量及电势能均无关。
四、电势差：(1)定义：电场中两点间电势的差值。
高二物理电场力做功与电势能
嗦夺市安培阳光实验学校高二物理电场力做功与电势能知识精讲鲁教版一. 本周教学内容：电场力做功与电势能（一）基础知识1. 电场力做功的特点在电场中移动电荷时，电场力做的功与路径无关，只与始末位置有关。
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。
2. 电势能（1）概念：电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这点移到选定的参考点电场力所做的功。
（2）电势能是相对的，电势能的大小与所选的零电势能点有关。
（3）电场力做功与电荷电势能变化的关系：电场力做正功时，电荷的电势能减少；电场力做负功时，电荷的电势能增加。
电场力对电荷做的功量度了电荷电势能的减少量，所以电场力的功是电荷电势能改变的量度。
（二）方法点拨1. 电势能的大小、正负的判定方法（1）做功判断法无论正、负电荷，电场力做正功，电荷将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。
（2）电场线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。
2. 对电势能的进一步了解（1）电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们常习惯说成电场中的电荷所具有的。
（2）电势能是一个相对量，其数值与零电势能的选择有关，因此确定电荷的电势能首先确定参考点，也就是零电势能位置。
当场源电荷为有限的大小时，在无穷远处，电场实际上已经减小为零，通常规定无穷远处的场强为零，电荷的电势能为零，由于地球是一个大导体，大地又可以看作与无穷远处相连接，因此，通常认为接地的带电体的电势能为零，当然也可规定某个特定的地方为零势能点，这要根据解题的方便而定。
（3）电势能是标量，有正负，但无方向。
电势能的正负仅表示大小，正值表示高于零电势能，负值表示低于零电势能。
（三）疑难辨析1. 电场力做功与电势能变化的关系（1）电场力做功与电势能的变化相联系。
计算电场力做功的方法
计算电场力做功的方法计算电场力做功通常有以下几种方法。
1．利用θcos Fs W =计算电场力做功利用θcos Fs W =计算电场力做的功时，F 应为恒力，只能在匀强电场中使用。
2．利用E W ∆-=计算电场力做功电场力做功过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程。
在已知电荷的电势能时，利用E W ∆-=计算电场力做的功比较方便。
3．利用AB qU W =计算电场力做功利用AB qU W =计算电场力做的功时，式中各个量可以取绝对值，功的正负则根据电场力的方向和位移的方向来判断；也可以将q 、AB U 的正负号代入公式进行计算，从而根据W 的正负来判断功的正负。
4．利用能量方法计算电场力做功如果不能用上面方法直接计算电场力做功，则可以利用动能定理、能量转化和守恒定律等间接计算电场力做功。
例1：如图1所示是一个平行板电容器，其电容为C ，电荷量为Q ，上极板带正电。
现将一个试探电荷q 由两极板间的A 点移动到B 点，A 、B 间距离为s ，连线AB 与极板间夹角为30°，则由场力对试探电荷q 所做的功等于（ ）A ．Qd qCsB ．Cd qQsC ．Cd qQs 2D ．QdqCs 2图1解析：电荷受到的电场力d U q qE F ==，CQ U =，电场力做功为CdqQs Fs W 260cos =︒=，故选项C 正确。
例2：在电场中有A 、B 两点，它们的电势分别为V A 100-=ϕ、V B 200=ϕ。
把电荷量C q 7100.2-⨯-=的电荷从A 点移动到B 点，电场力做正功还是克服电场力做功？做了多少功？解析：①利用E W ∆-=计算：电荷在A 、B 两点的电势能分别为J J q A A 57100.2)100()100.2(--⨯=-⨯⨯-==ϕεJ J q B B 57100.4200)100.2(--⨯-=⨯⨯-==ϕε电场力做的功为J W A B 5100.6)(-⨯=--=εε；W>0，电场力做正功。
电场力做功的四个公式
电场力做功的四个公式
电场力是描述电场中物体表现出来的力量，电场力符合某种特定的定律，其具体表述为以下四条公式：
第一条：电场力由电荷的电场引起，满足作用于另一个电荷的斥力：
F=kQ1Q2/r2,其中k是万有引力常数，Q1与Q2分别是施加作用的电荷， r2是它们之间的距离的平方。
第二条：电场力受弯曲后，作用于一个单一电荷的力和表达式：F=QE,Q是电
荷的力量，E是电场的强度。
第三条：电场力受到另一个电荷的作用，作用于一个单一电荷的力：F=kQq/r2,其中k是万有引力常数，q是另一个电荷， r2是它们之间的距离的平方。
第四条：电场力由两个电荷的分量矢量力共同作用，表示为：
F=kQ1Q2/r2(1/r^2)，其中k是万有引力常数，Q1与Q2分别是施加作用的电荷，
r2是它们之间的距离的平方。
从上述四条电场力公式可以看出，斥力所表示的是两个电荷之间相互施加电场作用的力，其大小与相互之间的距离和电荷大小有关；而弯曲力表示的是一个电荷所受电场力的大小与电场的强度有关；而共同作用力则指的是使电荷产生电场力的电荷的矢量力，由两个电荷的分量矢量力共同作用而产生的电场力。
可以看出，这四条公式无论是定义更新，还是表示关系，都非常科学和精准，显示了电场力对于物理学研究和应用而言至关重要的重要性。
高中物理电场解题方法技巧
高中物理电场解题方法技巧一. 重难点解析：1. 电场强度的计算方法（1）定义式：q FE =适用于任何电场，E 与F 、q 无关，E 的方向规定为正电荷受到电场力的方向。
（2）点电荷的电场的强度：2r Q kE =。
说明：①电场中某点的电场强度的大小与形成电场的电荷电量有关，与场电荷的电性无关，但电场中各点场强方向由场电荷电性决定。
②由定义式知：电场力F=qE ，即电荷在电场中所受的电场力的大小由电场和电荷共同决定；电场力的方向由场强方向和电荷电性决定；正电荷在电场中所受电场力的方向与场强方向一致，负电荷在电场中所受电场的方向与场强方向相反。
③如果空间几个电场叠加，则空间某点的电场强度为各电场在该点电场强度的矢量和，应据矢量合成法则——平行四边形定则合成；当各场强方向在同一直线上时，选定正方向后做代数运算合成。
例1. 图（a ）中AB 是某电场中一条电场线，（b ）表示放在电场线上a 、b 两点上的检验电荷的电荷量与所受电场力大小间的函数关系，指定电场力方向由A 向B 为正向，由此可判定A. 场源可能是正点电荷，在A 侧B. 场源可能是正点电荷，在B 侧C. 场源可能是负点电荷，在A 侧D. 场源可能是负点电荷，在B 侧 答案：D例2. 如下图所示，一边长为a 的正六边形，六个顶点都放有电荷，试计算六边形中心O 点处的场强。
解析：根据对称性有两对连线上的点电荷产生的场强互相抵消，只剩下第三对电荷+q 、q -，在O 点产生场强，21akq2E E ==合，方向指向右下角处的q -。
答案：2akq22. 电场力做功的计算方法（1）根据电势能的变化与电场力做功的关系计算。
电场力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。
（2）应用公式AB qU W =计算。
①正负号运算法：按照符号规约把电量q 和移动过程的始、终两点的电势能差AB U 的值代入公式AB qU W =。
符号规约是：所移动的电荷若为正电荷，q 取正值；若为负电荷，q 取负值；若移动过程的始点电荷A ϕ高于终点电势B ϕ，AB U 取正值；若始点电势A ϕ低于终点电势B ϕ，AB U 取负值。
6.2_电势、电势差、电势能与电场力做功的关系
（4）功能关系（能量守恒）
七、静电平衡及特点：
1、静电平衡：
导体内自由电子不再做定向移动的 状态。
2、静电平衡状态下导体的特点：
导体内部场强处处为零 导体是等势体,表面为等势面 导体表面附近的电场线与该处 表面垂直。
3、静电平衡状态下导体上电荷的分布
1）导体内部没有净电荷,净电荷 分布在导体的外表面。
2）静电屏蔽的特点：
①不接地：外不影响内，内要影响外。
②接地：外不影响内，内不影响外。
例题
例1、在一个原来不带电的金属导体壳的 球心处放一带正电的带电体，A、B分别 是球壳内、外的两点，C是金属内部一点， 其电场分布是( )
B
B EA≠0，EB ≠0，EC＝0 C EA≠0，EB ≠0，EC ≠0 D EA ＝0，EB ≠0，EC＝0
A．粒子带负电 B．粒子在 A 点的电势能比在 B 点少 1.5 J C．粒子在 A 点的动能比在 B 点少 0.5 J D．粒子在 A 点的机械能比在 B 点少 1.5 J
答案
D
5.如图所示，一带电粒子在电场中的运动轨迹，如虚 线所示，下列说法中正确的是( )
A．粒子一定带正电 B．粒子受到的电场力做正功 C．粒子在 B 点的电势能大于在 A 点的电势能 D．粒子在 B 点的加速度大
解法三 利用电势能判断 正电荷q为正值，在电势越高的地方电势 能越大，而负电荷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，则a点电势高．
题型二 电势 电势能 电势差的计算
【例 2】 有一带电量 q＝－3×10 C 的点电荷， 从 电场中的 A 点移到 B 点时，克服电场力做功 6×10 J， 从 B 点移到 C 点电场力做功 9×10－4J. (1)AB、BC、CA 间电势差各为多少？ (2)如以 B 点电势为零，则 A、C 两点的电势各为多 少？电荷在 A、C 两点的电势能各为多少？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高中物理电场力做功的四种计算方法及其正负的判断
展开全文
1、用电场力做功与电势能变化的关系判断
（1）电场力做正功，电势能减少，电势能转化为其它形式的能量。
（2）电场力做负功，电势能增加，其它形式的能转化为电势能。
例1、如图1所示，在等量正点电荷形成的电场中，它们连线的中垂线上有一电子，从静止开始由点运动到点的过程中（、相对O点对称），下列说法中正确的是（）
A. 电子的电势能始终增加
B. 电子的电势能始终减少
C. 电子的电势能先减少后增加
D. 电子的电势能先增加后减少
图1
分析：用电场力做功等于电荷电势能增量的负值，即判断。
这种方法可用于已知电势能增量的正负，判断电场力做功的正负，反之亦可。
解析：从的过程中，两电荷对电子的电场力的合力指向O点，电场力做正功，电势能减小，电势能转化为动能，故从做加速运动。
由于惯性，从仍有向上的速度，但此过程中电场力的合力方向由，电场力做负功，电势能增加，故选C。
2、用来计算，此式适用于任何电场
例2、如图2所示，虚线、和是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为、和，且，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示，由图可知（）
A. 粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B. 粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C. 粒子从K到L的过程中，电势能增加
D. 粒子从L到M的过程中，动能减少
图2
分析：也可根据电场力与速度方向的夹角来判断做功的正负。
解析：从电场力做功为：
，做负功，电势能增加。
从电场力做功为：，电场力做正功，电势能减小，动能增加，故选A、C。
3、从功能关系的角度分析解决问题
例3、如图3所示，在粗糙水平面上固定一点电荷Q，在M点无初速度释放一带有恒定电量的小物块，小物块在点电荷Q的电场中运动到N点静止，则从M运动到N点过程中（）
A. 小物块所受电场力逐渐减小
B. 小物块具有的电势能逐渐减小
C. M点的电势一定高于N点的电势
D. 小物块电势能变化量的大小一定等于克服摩擦力做的功
图3
分析：本题以点电荷电场分布的特点、电势能、电势以及功能关系为知识背景，考查学生对基本规律、基本概念的理解能力，运用能力。
解析：从题目所提供的信息可知，小物块与点电荷Q带同种电荷，小物块远离Q时，小物块所在处的场强变小，所受电场力变小，小物块从，电场力做正功，电势能减小，因不知固定点电荷的带电
性质，故不能判定M、N两点电势高低；据功能关系和题目条件，电场力做的功即电势能的变化量，大小一定等于克服摩擦力做的功，故选ABD。
4、运用结合动能定理解决一些综合性问题
例4、如图4所示，光滑绝缘竖直细杆与以正点电荷Q为圆心的圆周交于B、C两点，一质量为、带电荷量为的空心小球从杆上A点由静止开始下落，若，小球滑到C点的速度为，求：
（1）A、C两点的电势差
（2）小球滑至B点的速度
图4
分析：非匀强电场中的电场力做功总是用来计算，计算时要注意：（1）符号规则：即、都要有正负号；（2）电荷从等势面上一点到另一点，不论经过何种路径，电场力均不做功。
解析：（1）从A到C，由动能定理：，
，所以。
（2）从A到B，由动能定理：，。