《2025年同步解析与测评课时练人民教育出版社物理必修第三册人教版增强版》

【例1】两带电小球，电荷量分别为+q和 - q，固定在一长度为l的绝缘细杆的两端，置于电场强度为E的匀强电场中，杆与电场强度方向平行，其位置如图所示。若此杆绕过O点垂直于杆的轴线转过180°，则在此转动过程中静电力做的功为 （ ）

A. 0
B. qEl
C. 2qEl
D. πqEl

答案： C

##### 主题探索二 电势能
###### 问题情境
一个电荷量为q的正电荷在电场强度为E的匀强电场中，只受静电力的作用，从A点运动到了B点。

1. 在此过程中，电荷的动能变化了多少？从能量转化的角度分析，动能的变化说明什么？
2. 电荷在A→B过程中减少的能量形式与静电力做功什么关系？
3. 如何确定电荷在电场中某点的电势能数值？

答案： 1.在A→B过程中，电荷只受静电力的作用，静电力做正功$W_{AB}=qEx_{AB}$，由动能定理知电荷的动能增加$\Delta E_{k}=W_{AB}$。从能量转化的角度看，电荷的动能增加意味着有另外一种形式的能量减少，且这种减少的能量形式与静电力做功相关。
2.类比重力做功会引起重力势能的变化，静电力做功引起电势能的变化。电荷在A→B过程中，静电力做正功，电荷的电势能减少，且静电力做的功等于电荷电势能的减少量，即$W_{AB}=E_{pA}-E_{pB}$。
3.类比重力势能的确定方法，需要先规定电荷在电场中某点的电势能为0，然后确定电荷在电场中其他位置的电势能。例如：若规定电荷在B点的电势能为0，则根据$W_{AB}=E_{pA}-E_{pB}$知电荷在A点的电势能数值上等于$W_{AB}$。也就是说，电荷在某点的电势能，等于把电荷从这点移到零势能位置时静电力所做的功。