1、電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能變化的關(guān)系如下:
1、定性關(guān)系:電場(chǎng)力做正功,電勢(shì)能減小:電場(chǎng)力做負(fù)功,電勢(shì)能增大。
2、數(shù)量關(guān)系:
WAB=EpA-EpB=-ΔEp
注意:
電場(chǎng)力做功的特性及其與電勢(shì)能變化的關(guān)系可以與重力做功的特性及其與重力勢(shì)能變化的關(guān)系進(jìn)行比較。
2.電場(chǎng)力做功的分析方法
(1)利用功W=Flcos a的公式進(jìn)行分析。 該公式適用于電場(chǎng)力在均勻電場(chǎng)中做功;
(2)利用公式WAB=qUAB進(jìn)行分析。 該公式適用于任何電場(chǎng),但要注意各量的符號(hào)規(guī)定;
(3)利用函數(shù)關(guān)系WAB=EpA-EpB進(jìn)行分析。 電荷的電勢(shì)能減少多少電場(chǎng)方向,電場(chǎng)力就做多少功;
(4)利用動(dòng)能定理間接分析W電場(chǎng)力+W其他力=△EK。
3.電勢(shì)能分析方法
(1) 使用定義 Ep = qφ 進(jìn)行分析。 電勢(shì)越高,正電荷的勢(shì)能越大,電勢(shì)越高,負(fù)電荷的勢(shì)能越小;
(2) 分析電場(chǎng)力所做的功。 當(dāng)電場(chǎng)力做正功時(shí),電荷(無(wú)論正負(fù))的電勢(shì)能減小; 當(dāng)電荷克服電場(chǎng)力做功時(shí),電荷的電勢(shì)能增加;
(3)利用電場(chǎng)線判斷。 當(dāng)正電荷沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸減小; 當(dāng)它逆著電場(chǎng)線方向運(yùn)動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸增大。 當(dāng)負(fù)電荷沿電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸增大; 當(dāng)它逆著電場(chǎng)線方向移動(dòng)時(shí),電勢(shì)能逐漸減小。
4、典型事例(2013·重慶科學(xué)綜合)
如圖所示,高速運(yùn)動(dòng)的a粒子被位于O點(diǎn)的重原子核散射。實(shí)線表示a粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡。 M、N、Q 是軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。 N點(diǎn)離核最近,Q點(diǎn)比M點(diǎn)離核更遠(yuǎn),那么
A. 質(zhì)點(diǎn)在 M 點(diǎn)的速度大于在 Q 點(diǎn)的速度。
B.三點(diǎn)中,粒子a在N點(diǎn)的電勢(shì)能最大。
C.在重核產(chǎn)生的電場(chǎng)中,M點(diǎn)的電勢(shì)低于Q點(diǎn)的電勢(shì)
D、當(dāng)粒子從M點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí),電場(chǎng)力對(duì)其所做的總功為負(fù)功。
【分析】選B。根據(jù)重核周圍電場(chǎng)線和等勢(shì)線的分布,可知M、N、Q三點(diǎn)之間的電勢(shì)關(guān)系為φN>φM>φQ,C誤差;
a 粒子帶正電,因此 EpN > EpM > EpQ,B 正確。 ;
a 粒子從 M 到 Q,EpM + EkM = EQ + EkQ,所以 EkQ > EKM電場(chǎng)方向,電場(chǎng)力確實(shí)起作用 WMQ = EkQ - EkM >0,A 和 D 是錯(cuò)誤的。
【說(shuō)明】電場(chǎng)力所做的功與電勢(shì)能、電勢(shì)、電勢(shì)差等的變化密切相關(guān),要正確判斷相關(guān)問(wèn)題,需要理清它們之間的邏輯關(guān)系:電所做的功場(chǎng)力,WAB =EpA- EpB,WAB = qUAB,電勢(shì) 能量變化,EpA = qφA,確定電勢(shì)和電勢(shì)差。
只要知道一類信息,就可以利用上面的關(guān)系圖來(lái)推斷出其他信息。
