《2019-2020學(xué)年高考物理 主題2 電路及其應(yīng)用 2 電動(dòng)勢(shì)學(xué)案（必修3）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019-2020學(xué)年高考物理 主題2 電路及其應(yīng)用 2 電動(dòng)勢(shì)學(xué)案（必修3）（9頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、2　電動(dòng)勢(shì) [學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]　 物理觀念：1.知道什么是電源，了解電路中靜電力和非靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系.2.知道電動(dòng)勢(shì)的定義式.3.了解電源的內(nèi)阻. 科學(xué)探究：收集信息，了解各種型號(hào)的電源、電池，知道同一種類的電池電動(dòng)勢(shì)相同，但內(nèi)阻和容量不同. 科學(xué)思維：通過類比的方法使學(xué)生加深對(duì)電源及電動(dòng)勢(shì)概念的理解，會(huì)用電動(dòng)勢(shì)的定義式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算. 一、電源與非靜電力做功 1.非靜電力的作用：把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極，同時(shí)在該過程中非靜電力做功，使電荷的電勢(shì)能增加. 2.電源 (1)定義：通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置. (2)能量轉(zhuǎn)化：在電源內(nèi)部，非靜

2、電力做正功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，在電源外部，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. 二、電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻 1.電動(dòng)勢(shì) (1)電動(dòng)勢(shì)：在電源內(nèi)部，非靜電力把正電荷從負(fù)極移送到正極所做的功W與被移送電荷q的比值. (2)定義式：E＝.單位：伏特(V). (3)物理意義：反映電源非靜電力做功本領(lǐng)大小的物理量. (4)決定因素：由電源中非靜電力的特性決定，跟電源的體積無關(guān)，跟外電路無關(guān). 2.內(nèi)阻：電源內(nèi)部導(dǎo)體的電阻. 判斷下列說法的正誤. (1)在電源內(nèi)部，正電荷向正極移動(dòng)過程中，電場(chǎng)力做負(fù)功，電荷電勢(shì)能增加.(√) (2)所有的電源，均是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置.(×

3、) (3)電源的電動(dòng)勢(shì)跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比，跟通過的電荷量成反比.(×) (4)E＝只是電動(dòng)勢(shì)的定義式而非決定式，電動(dòng)勢(shì)的大小由電源中非靜電力的特性決定.(√) 一、電源　非靜電力 (1)如圖所示，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之間用一細(xì)管連起來，則水在重力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，A、B之間的高度差很快消失.在這個(gè)過程中，水管中只有一個(gè)短暫水流.怎樣才能保持A、B之間穩(wěn)定的高度差，在A、B之間形成持續(xù)的水流呢？ (2)如圖所示，電源在電路中的作用相當(dāng)于抽水機(jī)的作用，它能不斷地將流到負(fù)極的正電荷搬運(yùn)到正極，從而保持正、負(fù)極有穩(wěn)定的電勢(shì)差，維持電路中有持續(xù)的電流.電

4、源是通過什么力做功實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能的？ (3)對(duì)比上述抽水過程和電荷在電路中的運(yùn)動(dòng)，分析它們的能量轉(zhuǎn)化情況. 答案　(1)需要加一個(gè)抽水機(jī)，把水池B中的水抽到水池A中. (2)通過非靜電力做功. (3)①當(dāng)水由A池流向B池時(shí)重力做正功，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；在電源外部，電場(chǎng)力對(duì)正電荷做正功，減少的電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；②在抽水機(jī)將B中的水抽到A的過程中，要克服水的重力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為水的重力勢(shì)能；在電源內(nèi)部，要靠非靜電力作用于正電荷克服電場(chǎng)力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電荷的電勢(shì)能. 1.非靜電力：電源內(nèi)使正、負(fù)電荷分離，并使正電荷聚積到電源正極、負(fù)電荷聚

5、積到電源負(fù)極的非靜電性質(zhì)的作用力，是對(duì)除靜電力外能對(duì)電荷流動(dòng)起作用的其他力的統(tǒng)稱. 2.來源 (1)在化學(xué)電池(干電池、蓄電池)中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能. (2)在發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能. 3.功能關(guān)系：非靜電力總是克服靜電力做功，非靜電力做功的過程就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過程.做多少功，就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能. 例1　(多選)(2017·啟東中學(xué)高一下期末考試)以下關(guān)于電源的說法中正確的是(　　) A.電源的作用是維持導(dǎo)體兩端的電壓，使電路中有持續(xù)的電流 B.在電源內(nèi)部正電荷能從負(fù)極到正極是因?yàn)殡娫磧?nèi)部只存在

6、非靜電力而不存在靜電力 C.靜電力與非靜電力都可以使電荷移動(dòng)，所以本質(zhì)上都是使電荷的電勢(shì)能減小 D.靜電力移動(dòng)電荷做功電荷電勢(shì)能減少，非靜電力移動(dòng)電荷做功電荷電勢(shì)能增加 答案　AD 解析　電源的作用是維持導(dǎo)體兩端的電壓，使電路中有持續(xù)的電流，故A正確； 在電源內(nèi)部既存在非靜電力，又存在靜電力，故B錯(cuò)誤； 靜電力與非靜電力都可以使電荷移動(dòng)，靜電力移動(dòng)電荷做功電荷電勢(shì)能減少，非靜電力移動(dòng)電荷做功電荷電勢(shì)能增加，故C錯(cuò)誤，D正確. 例2　(多選)電池給燈泡供電與人將球拋出在能量轉(zhuǎn)化方面有相似之處，我們可以將電勢(shì)能類比于重力勢(shì)能，如圖1所示，下列說法正確的是(　　) 圖1 A.可

7、以將電流通過燈泡時(shí)電流做功與拋球時(shí)人對(duì)球做功類比 B.可以將電池的非靜電力做功與拋球時(shí)人對(duì)球做功類比 C.可以將電流通過燈泡時(shí)電流做功與重力對(duì)球做功類比 D.可以將電池的非靜電力做功與重力對(duì)球做功類比 答案　BC 解析　將電勢(shì)能類比重力勢(shì)能，電流通過燈泡做功，電勢(shì)能減少，可類比重力做功，重力勢(shì)能減少.非靜電力做功，電勢(shì)能增加，可類比拋球時(shí)人對(duì)球做功，球重力勢(shì)能增加，故B、C正確. 二、對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解 日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源，如圖所示的干電池、手機(jī)電池，它們有的標(biāo)有“1.5V”字樣，有的標(biāo)有“3.7V”字樣. 如果把1C的正電荷從1.5V干電池的負(fù)極移到正

8、極，電荷的電勢(shì)能增加了多少？非靜電力做了多少功？如果把1C的正電荷從3.7V的手機(jī)電池的負(fù)極移到正極呢？哪個(gè)電池做功本領(lǐng)大？ 答案　把1C的正電荷從1.5V干電池的負(fù)極移到正極，電勢(shì)能增加了1.5J，非靜電力做功1.5J；從3.7V手機(jī)電池的負(fù)極移到正極，電勢(shì)能增加了3.7J，非靜電力做功3.7J.3.7V手機(jī)電池做功本領(lǐng)大. 1.E＝是電動(dòng)勢(shì)的定義式而不是決定式，E的大小與W和q無關(guān)，是由電源自身的性質(zhì)決定的；電動(dòng)勢(shì)不同，表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同. 2.電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功. 3.電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量，但為研究問題的方

9、便，常認(rèn)為其有方向，規(guī)定其方向?yàn)殡娫磧?nèi)部電流的方向，即在電源內(nèi)部由電源負(fù)極指向正極. 4.常用電池的電動(dòng)勢(shì) 干電池 鉛蓄電池 鋰電池 鋅汞電池 1.5V 2V 3～4.2V 1.2V 5.容量：電池放電時(shí)能輸出的總電荷量，其單位是：A·h或mA·h. 例3　(多選)(2018·上饒市高二期末)一組鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為4.8V，內(nèi)阻不為零，以下說法中正確的是(　　) A.電路中每通過1C電荷量，鉛蓄電池能把4.8J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? B.體積大的鉛蓄電池比體積小的鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)大 C.電路中每通過1C電荷量，鉛蓄電池內(nèi)部非靜電力做功為4.8J D.該鉛蓄電池把其

10、他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)為1.5V)的強(qiáng) 答案　ACD 解析　由W＝Eq可知，電路中每通過1C的電荷量時(shí)，電池將4.8J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故A正確；電池的電動(dòng)勢(shì)只與電池的性質(zhì)有關(guān)，與體積無關(guān)，故B錯(cuò)誤；電路中每通過1C的電荷量，電池內(nèi)部非靜電力做功為W＝Eq＝4.8J，故C正確；電動(dòng)勢(shì)反映電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，故D正確. 例4　將電動(dòng)勢(shì)為3V的電源接入電路中，測(cè)得電源兩極間的電壓為2.4V，當(dāng)電路中有6C的電荷流過時(shí)，求： (1)有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能； (2)外電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能； (3)內(nèi)電路中有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的

11、能. 答案　(1)18J　(2)14.4J　(3)3.6J 解析　(1)W＝Eq＝3×6J＝18J，電源中共有18J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能. (2)W1＝U1q＝2.4×6J＝14.4J，外電路中共有14.4J的電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. (3)W2＝W－W1＝3.6J，內(nèi)電路中有3.6J電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. [學(xué)科素養(yǎng)]　通過例3和例4理解電源電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，理解E＝的物理意義，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算，體現(xiàn)了“物理觀念”的學(xué)科素養(yǎng). 1.(對(duì)電源與非靜電力做功的理解)(多選)下列說法中正確的是(　　) A.電源外部存在著由正極指向負(fù)極的電場(chǎng)

12、，內(nèi)部存在著由負(fù)極指向正極的電場(chǎng) B.在電源外部電路中，負(fù)電荷靠靜電力由電源的負(fù)極流向正極 C.在電源內(nèi)部電路中，正電荷靠非靜電力由電源的負(fù)極流向正極 D.在干電池中，靠化學(xué)作用使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能 答案　BCD 2.(對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解)(多選)(2018·南陽一中高二月考)下列關(guān)于電源和電動(dòng)勢(shì)的說法中正確的是(　　) A.電動(dòng)勢(shì)就是電勢(shì)差，也叫電壓 B.電動(dòng)勢(shì)大的電源，其內(nèi)部非靜電力做功不一定多 C.在外電路中和電源內(nèi)部，因?yàn)檎姾啥际莒o電力作用，所以能不斷定向移動(dòng)形成電流 D.電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移到正極所做的功 答案　BD 解析　電動(dòng)

13、勢(shì)反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的強(qiáng)弱，與電勢(shì)差的定義不相同，A錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)大的電源，其內(nèi)部非靜電力在移動(dòng)相同電荷量時(shí)做功多，并不是電動(dòng)勢(shì)大的電源，其內(nèi)部非靜電力做功就多，B正確；在電源內(nèi)部同時(shí)存在靜電力和非靜電力，正電荷能從負(fù)極到正極是因?yàn)榉庆o電力大于靜電力，C錯(cuò)誤；根據(jù)電動(dòng)勢(shì)的定義式E＝可知，D正確. 3.(對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解)(多選)(2018·佛山市高二期末)圖2甲是手機(jī)用鋰電池，圖乙是某型號(hào)超級(jí)電容器，兩者的內(nèi)阻均不計(jì).如果將充滿電的甲和乙的電量完全放完，甲可以釋放電荷量Q1，同時(shí)對(duì)外做功W1；乙可以釋放電荷量Q2，同時(shí)對(duì)外做功W2.則以下關(guān)系正確的是(　　) 圖2 A

14、.Q1>Q2 B.Q1W2 D.W1

15、力做功為4×10－5J，則該鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)是多少？給一小燈泡供電，供電電流是0.2A，供電10min，非靜電力做功是多少？ 答案　2V　240J 解析　電動(dòng)勢(shì)E＝＝ V＝2 V 非靜電力做的功W＝Eq＝EIt＝2×0.2×60×10 J＝240 J. 一、選擇題 考點(diǎn)一　對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解 1.(2018·日照市期末)在不同的電源中，非靜電力做功的本領(lǐng)也不相同，物理學(xué)中用電動(dòng)勢(shì)來表明電源的這種特性.下列關(guān)于電動(dòng)勢(shì)的說法正確的是(　　) A.電動(dòng)勢(shì)是一種非靜電力 B.電動(dòng)勢(shì)由電源中非靜電力的特性決定 C.電動(dòng)勢(shì)越大的電源中，儲(chǔ)存的電能越多 D.電動(dòng)勢(shì)越大，說明電源向外輸出的

16、電能越多 答案　B 2.(多選)關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)E的下列說法中正確的是(　　) A.電動(dòng)勢(shì)E的單位與電勢(shì)、電勢(shì)差的單位相同，都是伏特V B.干電池和鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)是不同的 C.電動(dòng)勢(shì)E可表示為E＝，可知電源內(nèi)非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)越大 D.電動(dòng)勢(shì)越大，表示電源內(nèi)部將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大 答案　ABD 解析　電動(dòng)勢(shì)E的單位與電勢(shì)、電勢(shì)差的單位相同，都是伏特，故A正確；干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，而鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)是2V，故B正確；電動(dòng)勢(shì)E可表示為E＝，可知電源內(nèi)非靜電力移送單位正電荷做功越多，電動(dòng)勢(shì)越大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，電動(dòng)

17、勢(shì)越大，表示電源內(nèi)部將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大，選項(xiàng)D正確. 3.關(guān)于電源電動(dòng)勢(shì)，下列說法正確的是(　　) A.同一電源接入不同的電路中，電動(dòng)勢(shì)會(huì)發(fā)生變化 B.1號(hào)1.5V干電池比7號(hào)1.5V干電池體積大，但電動(dòng)勢(shì)相同 C.電動(dòng)勢(shì)表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多，電動(dòng)勢(shì)越大 D.電動(dòng)勢(shì)、電壓和電勢(shì)差雖名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同 答案　B 解析　電動(dòng)勢(shì)由電源中非靜電力的特性所決定，與外電路無關(guān)，所以同一電源接入不同的電路，電動(dòng)勢(shì)不會(huì)改變，故A錯(cuò)誤.電動(dòng)勢(shì)由電源中非靜電力的特性所決定，跟電源的體積無關(guān)，所以雖然1號(hào)干

18、電池比7號(hào)干電池體積大，但電動(dòng)勢(shì)相同，故B正確.電源電動(dòng)勢(shì)表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小，根據(jù)W＝qE可知，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能越多，電動(dòng)勢(shì)不一定大，還跟移送電荷的多少有關(guān)，故C錯(cuò)誤.電動(dòng)勢(shì)、電壓和電勢(shì)差物理意義不同，單位相同，故D錯(cuò)誤. 4.(多選)如圖1所示，為一塊手機(jī)電池背面印有的一些符號(hào)，下列說法正確的是(　　) 圖1 A.該電池的容量為500mA·h B.該電池的電動(dòng)勢(shì)為3.6V C.該電池在工作1小時(shí)后達(dá)到的電流為500mA D.若電池充滿電后以10mA的電流工作，可用50小時(shí) 答案　ABD 解析　電池上的3.6V表示電動(dòng)勢(shì)，500mA·h

19、表示電荷容量，可以由電荷容量計(jì)算在一定放電電流下使用的時(shí)間，由500mA·h＝t×10mA，得t＝50h，所以A、B、D選項(xiàng)正確. 考點(diǎn)二　對(duì)公式E＝的理解和應(yīng)用 5.(多選)對(duì)于電動(dòng)勢(shì)的定義式E＝的理解，正確的是(　　) A.E與W成正比 B.E與q成反比 C.E的大小與W、q無關(guān) D.W表示非靜電力做的功 答案　CD 6.一臺(tái)發(fā)電機(jī)用0.5A的電流向外輸電，在1min內(nèi)將180J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為(　　) A.6VB.360VC.120VD.12V 答案　A 解析　由q＝It得，E＝＝＝V＝6V. 7.(多選)如圖2所示是常用在電子手表和小型儀表中的

20、鋅汞電池，它的電動(dòng)勢(shì)約為1.2V，這表示(　　) 圖2 A.電路通過1C的電荷量，電源把1.2J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 B.電源在每秒內(nèi)把1.2J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 C.該電源比電動(dòng)勢(shì)為1.5V的干電池做功少 D.該電源與電動(dòng)勢(shì)為1.5V的干電池相比，通過1C電荷量時(shí)其他形式的能轉(zhuǎn)化為的電能少 答案　AD 二、非選擇題 8.國(guó)家大力推廣節(jié)能環(huán)保汽車，電動(dòng)汽車是許多家庭的首選.已知電動(dòng)汽車的電源是由30組蓄電池串聯(lián)組成的，當(dāng)正常行駛時(shí)，電路中的電流為5A，在10min內(nèi)電源做功1.8×105J，則這組蓄電池的總電動(dòng)勢(shì)是多少？每組的電動(dòng)勢(shì)為多少？ 答案　60V　2V 解

21、析　電源移送電荷量為： q＝It＝5×10×60C＝3000C， 這組蓄電池的總電動(dòng)勢(shì)為： E＝＝V＝60V 每組的電動(dòng)勢(shì)為：E1＝＝V＝2V. 9.鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2V，一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，將鉛蓄電池和干電池分別接入電路，兩個(gè)電路中的電流分別為0.1A和0.2A.試求：兩個(gè)電路都工作20s，電源所消耗的化學(xué)能分別為多少？哪一個(gè)電源把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大？ 答案　4J　6J　鉛蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大 解析　對(duì)于鉛蓄電池的電路，20s內(nèi)通過的電荷量為q1＝I1t＝2C，對(duì)于干電池的電路，20s內(nèi)通過的電荷量為q2＝I2t＝4C. 由電動(dòng)勢(shì)的定義式得電源消耗的化學(xué)能分別為 W1＝q1E1＝4J，W2＝q2E2＝6J. 電動(dòng)勢(shì)越大，電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大，故鉛蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大. 9