定义:在静电学里,电势能是处于电场的电荷分布所具有的势能,与电荷分布在系统内部的组态有关。
公式:$\Delta \varepsilon=q U$,
其中U为电压,q为电荷量。
例题1:
电场中有A、B两点,把电荷从A点移到B点的过程中,电场力对电荷做正功,则( )
A. 电荷的电势能减少
B. 电荷的电势能增加
C. A点的场强比B点的场强大
D. A点的场强比B点的场强小
答:电场力对电荷做正功,则电荷的电势能减少,故A正确,B错误.
电场力做功的正负与场强的大小无关,所以不能判断场强的大小,故CD错误.
故选:A..产生水珠。
例题2:
在如图所示的静电场中,a、b是某一条电场线上的两个点,正校验电荷q仅在电场力作用下从静止开始自a运动到b的过程中( B )
A.q做匀加速运动 B.q的速度逐渐增大
C.q的加速度逐渐增大 D.q的电势能逐渐增大
例题3:
关于电势高低的判断正确的是( C )
A.正电荷从A点移到B点,电场力做正功,A点电势一定较低
B.正电荷从A点移到B点,电势能增加,A点电势一定较高
C.负电荷从A点移到B点,克服电场力做功,A点电势一定较高
D.负电荷从A点移到B点,电势能增加,A点电势一定较低
例题4:
如图所示,在处于O点的点电荷+Q形成的电场中,试探电荷+q由A点移到B点电场力做功为W1;以OA为半径画弧交于OB于C,再把试探电荷由A点移到C点电场力做功为 W2;由C点移到B点电场力做功为 W3.则三者的做功关系为( C )
A.W1=W2=W3<0 B.W1>W2=W3>0
C.W1=W3>W2=0 D.W3>W1=W2=0
例题5:
在点电荷+Q形成的电场中有一点A,当一个﹣q的检验电荷从电场的无限远处被移到电场中的A点时,电场力做的功为W,则检验电荷在A点的电势能及电场中A点的电势分别为( A )
A.$E_{\mathrm{PA}}=-\mathrm{W}$,
B.$\phi_{A}=\frac{w}{q}$ B.$E_{\mathrm{PA}}=W$,$\phi_{\mathrm{A}}=-\frac{\mathrm{W}}{\mathrm{q}}$
C.$E_{P A}=W$,$\phi_{\mathrm{A}}=\frac{\mathrm{w}}{\mathrm{q}}$ D.$E_{\mathrm{PA}}=-\mathrm{W}$,$\phi_{A}=-\frac{w}{q}$
例题6:
如果把q=1.0×$10^{-8} \mathrm{C}$的电荷从无穷远移到电场中的A点,需要克服电场力做功W=1.2×$10^{-4} \mathrm{~J}$,那么,
(1)q在A点的电势能和A点的电势各是多少?
(2)q未移入电场前A点的电势是多少?
【解答】解:(1)依题,q=1.0×$10^{-8} \mathrm{C}$的电荷从无穷远处移至电场中的A点,需要克服电场力做功 W=1.2×$10^{-4} \mathrm{~J}$,则电荷的电势能增加1.2×$10^{-4} \mathrm{~J}$,而电荷在无穷远电势能为零,则q在A点的电势能为:EpA=W=1.2×$10^{-4} \mathrm{~J}$
(2)电势与试探电荷无关,所以换成一个q=﹣1.0×$10^{-8} \mathrm{C}$的负电荷,则A点的电势仍为1.2×$10^{4} \mathrm{~V}$答:(1)q在A点的电势能为1.2×$10^{-4} \mathrm{~J}$.A点的电势为1.2×$10^{4} \mathrm{~V}$
(2)q未移入电场前A点的电势是1.2×$10^{-4} \mathrm{~V}$.
例题7:
如图所示,在电场强度为$\mathrm{E}=1 \times 10^{4} \mathrm{~N} / \mathrm{C}$、方向水平向右的匀强电场中,用一根长L=1m的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m=0.2kg、电荷量为$\mathrm{q}=5 \times 10^{-6} \mathrm{C}$、带正电的小球.细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动.现将杆由水平位置A轻轻释放,在小球运动到最低点B的过程中.
(1)电场力对小球做功多少?小球电势能如何变化?
(2)小球在最低点的动能为多少?
【解答】解:(1)电场力做功仅与初末位置有关.有:
$W_{\text {电 }}=\mathrm{gE} \cdot \mathrm{L}=5 \times 10^{-6} \times 1 \times 10^{4} \times 1 \mathrm{~J}=5 \times 10^{-2} \mathrm{~J}$.
电场力做正功小球电势能减少.
(2)由动能定理得:$\mathrm{mgL}+\mathrm{W}_{\text {电 }}=\mathrm{E}_{\mathrm{kB}}-0$
解得:$\mathrm{E}_{k \mathrm{~B}}=0.2 \times 10 \times 1 \mathrm{~J}+5 \times 10^{-2} \mathrm{~J}=2.05 \mathrm{~J}$.
答:(1)电场力对小球做功$5 \times 10^{-2} \mathrm{~J}$;小球电势能减小;