(京津瓊魯專用)2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 恒定電流 2 電動勢學(xué)案 新人教版必修2.docx
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2 電動勢 [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.知道電動勢的定義式,并會進行簡單計算,了解電源的內(nèi)阻. 科學(xué)探究:收集信息,了解各種型號的電源、電池,知道同一種類的電池電動勢相同,但內(nèi)阻和容量不同. 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)極搬運到正極,同時在該過程中非靜電力做功,使電荷的電勢能增加. 2.電源 (1)定義:通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置. (2)能量轉(zhuǎn)化:在電源內(nèi)部,非靜電力做正功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,在電源外部,電場力做正功,電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. 二、電動勢和內(nèi)阻 1.電動勢 (1)定義: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,電荷移動過程中,電場力做負(fù)功,電荷電勢能增加.( √ ) (2)所有的電源,均是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能的裝置.( ) (3)電源的電動勢跟電源內(nèi)非靜電力做的功成正比,跟通過的電荷量成反比.( ) (4)E=只是電動勢的定義式而非決定式,電動勢的大小由電源內(nèi)非靜電力的特性決定. ( √ ) 一、對非靜電力的理解 1.如圖1,水池A、B的水面有一定的高度差,若在A、B之間用一細管連起來,則水在重力的作用下定向運動,A、B之間的高度差很快消失.在這個過程中,水管中只有一個短暫水流.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? 答案 需要加一個抽水機,把水池B中的水抽到水池A中. 2.如圖2所示,電源在電路中的作用相當(dāng)于抽水機的作用,它能不斷地將流到負(fù)極的正電荷搬運到正極,從而保持正、負(fù)極有穩(wěn)定的電勢差,維持電路中有持續(xù)的電流.電源是通過什么力做功實現(xiàn)這個功能的? 圖1 圖2 答案 通過非靜電力做功. 3.對比上述抽水過程和電荷在電路中的運動,分析它們的能量轉(zhuǎn)化情況. 答案 當(dāng)水由A池流向B池時重力做正功,減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能;在電源外部,電場力對正電荷做正功,減少的電勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能; 當(dāng)抽水機將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)化為水的重力勢能;在電源內(nèi)部,要靠非靜電力作用于正電荷克服電場力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電荷的電勢能. 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)電荷聚積到電源負(fù)極的非靜電性質(zhì)的作用力,是對除靜電力外能對電荷流動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)化為電勢能. (2)在發(fā)電機中,非靜電力是電磁作用,它使機械能轉(zhuǎn)化為電勢能. 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)下列說法正確的是( ) A.在外電路和電源內(nèi)部,正電荷都受非靜電力作用,所以能不斷定向移動形成電流 B.靜電力與非靜電力都可以使電荷移動,所以本質(zhì)上都是使電荷的電勢能減少 C.在電源內(nèi)部正電荷能從負(fù)極到正極是電源內(nèi)部非靜電力克服靜電力做功的結(jié)果 D.靜電力移動電荷做功電勢能減少,非靜電力移動電荷做功電勢能增加 答案 CD 解析 在電源外部,電荷受靜電力作用,而在電源內(nèi)部,電荷既受靜電力作用,又受非靜電力作用,故能使電荷不斷定向移動形成電流,選項A錯誤,C正確;靜電力做功,使電荷電勢能減少,非靜電力做功,使電荷電勢能增加,選項B錯誤,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,我們可以將電勢能類比于重力勢能,如圖3所示,下列說法正確的是( ) 圖3 A.可以將電流通過燈泡時電流做功與拋球時人對球做功相類比 B.可以將電池的非靜電力做功與拋球時人對球做功類比 C.可以將電流通過燈泡時電流做功與重力對球做功類比 D.可以將電池的非靜電力做功與重力對球做功類比 答案 BC 解析 將電勢能類比重力勢能,電流通過燈泡做功,電勢能減少,可類比重力做功,重力勢能減少.非靜電力做功,電勢能增加,可類比拋球時人對球做功,球重力勢能增加,故B、C正確. 二、對電動勢的理解 日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源,如圖4所示的干電池、手機電池,它們有的標(biāo)有“1.5V”字樣,有的標(biāo)有“3.7V”字樣. 圖4 如果把1C的正電荷從1.5V干電池的負(fù)極移到正極,電荷的電勢能增加了多少?非靜電力做了多少功?如果把1C的正電荷從3.7V的手機電池的負(fù)極移到正極呢?哪個電池做功本領(lǐng)大? 答案 把1C的正電荷從1.5V干電池的負(fù)極移到正極,電勢能增加了1.5J,非靜電力做功1.5J;從3.7V手機電池的負(fù)極移到正極,電勢能增加了3.7J,非靜電力做功3.7J.3.7V手機電池做功本領(lǐng)大. 1.E=是電動勢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,電動勢不同,表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同. 2.電動勢在數(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.電動勢是標(biāo)量,但為研究問題的方便,常認(rèn)為其有方向,規(guī)定其方向為電源內(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.常用電池的電動勢 干電池 鉛蓄電池 鋰電池 鋅汞電池 1.5V 2V 3V或3.6V 1.2V 5.容量:電池放電時能輸出的總電荷量,其單位是:Ah或mAh. 例3 一節(jié)干電池的電動勢為1.5V,這表示( ) A.電池中每通過1C的電荷量,該電池能將1.5J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電勢能 B.該電池接入電路工作時,電池兩極間的電壓恒為1.5V C.該電池存儲的電能一定比電動勢為1.2V的電池存儲的電能多 D.將1C的電子由該電池負(fù)極移送到正極的過程中,非靜電力做了1.5J的功 答案 A 解析 電動勢大小表示電池中每通過1C的電荷量,電池將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電勢能本領(lǐng)的大小,并非表示電池內(nèi)部儲存的能量大小,故選項A正確,C錯誤;電動勢大小等于電池接入電路前兩極之間的電壓大小,故選項B錯誤;電動勢為1.5V,表示電池內(nèi)部非靜電力將1C的電子由電源正極移送到負(fù)極過程中所做功的大小,故選項D錯誤. 例4 將電動勢為3V的電源接入電路中,測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,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)化為其他形式的能. 答案 (1)18J (2)14.4J (3)3.6J 解析 由電動勢的定義可知,在電源內(nèi)部非靜電力每移送1C電荷,有3J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能.也可認(rèn)為在電源中,非靜電力移送電荷做多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能;在電路中,靜電力移送電荷做多少功,就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能. (1)W=Eq=36J=18J,電源中共有18J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能. (2)W1=U1q=2.46J=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. 電動勢E=和電壓U=的區(qū)別 電動勢E=是電動勢的計算式,其中W為非靜電力做的功;電壓U=為電壓的計算式,其中W為靜電力做的功.兩者的單位雖然相同,但表示的意義不同;電動勢反映非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),表征電源的性質(zhì);電壓就是電勢差的大小,即電路(電場)中兩點電勢的差值,反映電場能的性質(zhì). 1.(對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,內(nèi)部存在著由負(fù)極指向正極的電場 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)化為電勢能 答案 BCD 2.(對電動勢的理解)(多選)下列說法中正確的是( ) A.同一型號干電池,舊電池比新電池的電動勢小,內(nèi)阻大,容量小 B.電源電動勢E與通過電源的電流I的乘積EI表示電源內(nèi)靜電力的功率 C.1號干電池比5號干電池的電動勢小,容量大 D.當(dāng)通過同樣的電荷量時,電動勢為2V的蓄電池比1.5V的干電池提供的電能多 答案 AD 解析 同種型號的舊電池比新電池電動勢略小,內(nèi)阻變大,容量變小,但不同型號的干電池相比較,電動勢相同而容量不同,故A正確,C錯誤;電動勢是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的物理量,它等于非靜電力移送單位電荷量所做的功,電源電動勢E與通過電源的電流I的乘積EI表示電源消耗的總功率,故B錯誤,D正確. 3.(對電流和電動勢的理解)(2018山東煙臺市高一下期末)下列說法正確的是( ) A.由電流I=可知I與q成正比 B.電流有方向,所以電流是矢量 C.電動勢、電壓和電勢差名稱不同,但物理意義相同,所以單位也相同 D.電源的電動勢越大,說明非靜電力在電源內(nèi)部把單位正電荷從負(fù)極向正極移送做功越多 答案 D 4.(公式E=的理解和應(yīng)用)有一鉛蓄電池,在其內(nèi)部將210-5C的電子從正極移到負(fù)極需要310-2s的時間,此過程中非靜電力做功為410-5J,則該鉛蓄電池的電動勢是多少?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 電動勢E== V=2 V 非靜電力做的功W=Eq=EIt=20.26010 J=240 J. 一、選擇題 考點一 對電動勢的理解 1.(2018山東日照市高一下期末)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)中用電動勢來表明電源的這種特性.下列關(guān)于電動勢的說法正確的是( ) A.電動勢是一種非靜電力 B.電動勢由電源中非靜電力的特性決定 C.電動勢越大的電源中,儲存的電能越多 D.電動勢越大,說明電源向外輸出的電能越多 答案 B 2.(多選)關(guān)于電源電動勢E的下列說法中正確的是( ) A.電動勢E的單位與電勢、電勢差的單位相同,都是伏特V B.干電池和鉛蓄電池的電動勢是不同的 C.由電動勢E可表示為E=可知,電源內(nèi)非靜電力做功越多,電動勢越大 D.電動勢越大,表示電源內(nèi)部將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大 答案 ABD 解析 電動勢E的單位與電勢、電勢差的單位相同,都是伏特,故A正確;干電池的電動勢大小為1.5V,而鉛蓄電池的電動勢大小是2V,故B正確;由電動勢E可表示為E=可知,電源內(nèi)非靜電力移動單位正電荷做功越多,電動勢越大,選項C錯誤;電動勢表征電源把其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小,電動勢越大,表示電源內(nèi)部將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大,選項D正確. 3.下列關(guān)于電源電動勢的認(rèn)識,你認(rèn)為正確的是( ) A.同一電源接入不同的電路中,電動勢會發(fā)生變化 B.1號1.5V干電池比7號1.5V干電池大,但電動勢相同 C.電動勢表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng),電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為的電能越多,電動勢越大 D.電動勢、電壓和電勢差雖名稱不同,但物理意義相同,所以單位也相同 答案 B 解析 電動勢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,電動勢不會改變,故A錯誤.電動勢跟電源的體積無關(guān),所以雖然1號干電池比7號干電池大,但電動勢相同,故B正確.電源電動勢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)化為的電能越多,電動勢不一定大,還跟移動電荷的多少有關(guān),故C錯誤.電動勢、電壓和電勢差物理意義不同,單位相同,故D錯誤. 4.(多選)如圖1所示,為一塊手機電池背面印有的一些符號,下列說法正確的是( ) 圖1 A.該電池的容量為500mAh B.該電池的電動勢為3.6V C.該電池在工作1小時后達到的電流為500mA D.若電池以10mA的電流工作,可用50小時 答案 ABD 解析 電池上的3.6V表示電動勢,500mAh表示電荷容量,可以由電荷容量計算在一定放電電流下使用的時間,由500mAh=t10mA,得t=50h,所以A、B、D選項正確. 5.下列說法中正確的是( ) A.某同學(xué)訂購的iPhone4s手機的電池銘牌:“3.7V 1430mAh”,相比iPhone4的“3.7V 1420mAh”,說明電池容量前者大 B.同一電源接入不同的電路,電動勢就會發(fā)生變化 C.電源電動勢反映了電源內(nèi)部非靜電力做功的本領(lǐng),所以非靜電力做功越多,電源電動勢越大 D.新舊1號電池對小燈泡供電時,發(fā)現(xiàn)舊電池供電時燈泡較暗,主要原因是舊電池的電動勢比新電池電動勢小很多 答案 A 解析 由題可知,前者容量為1 430 mAh,而后者容量為1 420 mAh,故說明前者電池容量大,故A正確;電動勢的大小由電源自身的性質(zhì)決定,與外電路無關(guān),故B錯誤;電動勢E=,故電動勢的大小是比較的移送單位電荷時做功的多少,故C錯誤;新舊1號電池對小燈泡供電時,發(fā)現(xiàn)舊電池供電時燈泡較暗,主要原因是舊電池內(nèi)阻比新電池內(nèi)阻大很多,故D錯誤. 考點二 對公式E=的理解和應(yīng)用 6.對于電動勢的定義式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 答案 C 7.一臺發(fā)電機用0.5A的電流向外輸電,在1min內(nèi)將180J的機械能轉(zhuǎn)化為電能,則發(fā)電機的電動勢為( ) A.6V B.360V C.120V D.12V 答案 A 解析 q=It,E===V=6V. 8.(多選)如圖2所示是常用在電子手表和小型儀表中的鋅汞電池,它的電動勢約為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.該電源比電動勢為1.5V的干電池做功少 D.該電源與電動勢為1.5V的干電池相比,通過1C電荷量時其他形式的能轉(zhuǎn)化為的電能少 答案 AD 二、非選擇題 9.一塊數(shù)碼相機中用的鋰電池的電動勢為3.6V,容量為1000mAh(相當(dāng)于用1000mA的電流釋放可放電1h,用500mA的電流釋放可放電2h,以此類推).當(dāng)關(guān)閉液晶屏?xí)r可拍攝照片400張左右,則每拍一張照片所消耗的電能約為J;當(dāng)打開液晶屏?xí)r可拍攝照片150張左右,則每拍一張照片液晶屏消耗的電能約為J. 答案 32.4 54 解析 電源輸出的總電能W=EQ=EIt=3.613600J=12960J. 關(guān)閉液晶屏?xí)r,每拍一張照片消耗的電能 W1==32.4J. 打開液晶屏?xí)r,每拍一張照片消耗的電能 W2==86.4J. 每拍一張照片液晶屏消耗的電能W3=W2-W1=86.4J-32.4J=54J. 10.國家大力推廣節(jié)能環(huán)保汽車,電動汽車是許多家庭的首選.已知電動汽車的電源是由30組蓄電池串聯(lián)組成的,當(dāng)正常行駛時,電路中的電流為5A,在10min內(nèi)電源做功1.8105J,則這組蓄電池的總電動勢是多少?每組的電動勢為多少? 答案 60V 2V 解析 電源移送電荷量為: q=It=51060C=3000C, 這組蓄電池的總電動勢為: E==V=60V 每組的電動勢為:E1==V=2V.- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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