第2节 电场能的性质
知识点一| 电场力做功与电势能变化的关系
1．电场力做功
(1)特点：电场力做功和路径无关，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为沿电场线方向的位移。
②WAB＝qUAB，适用于任何形式的电场。
2．电势能
(1)定义：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。
(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，WAB＝EpA－EpB。
(3)电势能的相对性，电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在地球表面的电势能规定为零。
(1)电场力做功与重力做功相似，均与路径无关。 (√)
(2)电势能是一个矢量，所以有正值和负值之分。 (×)
(3)电场力与速度方向夹角小于90°时，电场力做正功。 (√)
电势能大小的判断
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判断方法
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方法解读
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公式法
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将电荷量、电势连同正负号一起代入公式Ep＝qφ，正Ep的绝对值越大，电势能越大；负Ep的绝对值越大，电势能越小
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电势法
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正电荷在电势高的地方电势能大
负电荷在电势低的地方电势能大
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做功法
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电场力做正功，电势能减小
电场力做负功，电势能增加
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能量守恒法
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在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，动能减小，电势能增加
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[典例] (多选)(2015·四川高考)如图所示，半圆槽光滑、绝缘、固定，圆心是O，最低点是P，直径MN水平，a、b是两个完全相同的带正电小球(视为点电荷)，b固定在M点，a从N点静止释放，沿半圆槽运动经过P点到达某点Q(图中未画出)时速度为零，则小球a( )
A．从N到Q的过程中，重力与库仑力的合力先增大后减小
B．从N到P的过程中，速率先增大后减小
C．从N到Q的过程中，电势能一直增加
D．从P到Q的过程中，动能减少量小于电势能增加量
BC [小球a从N点释放一直到达Q点的过程中，a、b两球的距离一直减小，库仑力变大，a受重力不变，重力和库仑力的夹角从90°一直减小，故合力变大，选项A错误；小球a从N到P的过程中，速度方向与重力和库仑力的合力方向的夹角由小于90°到大于90°，故库仑力与重力的合力先做正功后做负功，a球速率先增大后减小，选项B正确；小球a由N到Q的过程中库仑力一直做负功，电势能一直增加，选项C正确；小球a从P到Q的过程中，减少的动能转化为重力势能和电势能之和，故动能的减少量大于电势能的增加量，则选项D错误。]
1．(多选)(2019·绵阳模拟)如图所示，边长为2a的正方形ABCD的中心在直角坐标系xOy的原点O，AD平行于x轴，电荷量为－q的点电荷固定在G点 (－2a,0)，电荷量为＋q的点电荷固定在H点(2a,0)。电荷量为＋Q的点电荷在外力作用下从A点沿AD运动到D点，再沿DC运动到C点，则( )
A．A、B两点的电场强度大小相等
B．A、B两点的电场强度方向相同
C．点电荷＋Q从A到D的过程中，电势能增加
D．点电荷＋Q从D到C的过程中，电势能保持不变
AC [由对称可知，A、B两点的电场强度大小相等，方向不同，选项A正确，B错误；D点电势高于A点，则点电荷＋Q从A到D的过程中，电势能增加，选项C正确；从D到C电势先升高后降低，则点电荷＋Q从D到C的过程中，电势能先增加后减小，选项D错误；故选A、C。]
