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文本内容:
2019-2020年高中物理第二章恒定电流
2.2电动势学案新人教版选修3-
11.理解电动势的概念掌握电动势的定义式.
2.了解电源内部能量的转化过程加强对学生科学素质的培养.自主探究
1.电源之所以能维持外电路中稳定的电流是因为它有能力把来到 极的正电荷经过电源 部不断地搬运到 极.
2.在电源内要使正电荷向正极移动就一定要有 力作用于电荷才行.在这个过程中电源使电荷的电势能 .
3.在电池中非静电力是 它使 能转化为 能;在发电机中非静电力是 它使 能转化为 能.从能量转化的角度看电源是通过 力做功把 能转化为 能的装置.
4.电动势的定义:在电源内部非静电力所做的功W与被移送的电荷量q的比值叫做电源的电动势即E= 其单位是 .电动势在数值上等于非静电力把 C的 电荷在电源内从负极移送到正极所做的功.
5.电动势由电源中 的特性决定跟电源的体积 也跟外电路 .电源内部也是由导体组成的所以也有电阻这个电阻叫做电源的 . 合作探究【提出问题】问题1:图甲中是什么力把水从低水位处搬运到高水位处的问题2:图乙中电源内部是什么力把正电荷从负极搬运到正极的呢【思考讨论】电源P在把正电荷从负极搬运到正极的过程中正电荷的电势能如何变化从另一个角度看电源又发挥了怎样的作用【要点提炼】
一、电源
1.电源是通过 力做功把其他形式的能转化为 能的装置.
2.非静电力在电源中所起的作用: . 【巩固练习1】下列关于电源的说法中正确的是 A.在外电路和电源内部正电荷都受到静电力的作用所以能不断地定向移动形成电流B.静电力与非静电力都可以使电荷移动所以本质上都是使电荷的电势能减少C.在电源内部正电荷能从负极移动到正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力D.静电力移动电荷做功电势能减少非静电力移动电荷做功电势能增加【思考讨论】资料
1.某种干电池非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极时做
1.5J的功把
1.5J化学能转化成
1.5J的电势能.
2.某种纽扣电池非静电力做功把1C正电荷在电源内从负极移送到正极时做
3.0J的功把
3.0J化学能转化成
3.0J的电势能.
3.某种蓄电池非静电力把1C正电荷在电源内从负极移送到正极时做
6.0J的功把
6.0J化学能转化成
6.0J的电势能.问题1:在不同的电源中非静电力做功的本领是否相同问题2:怎样衡量电源非静电力做功的本领【要点提炼】
二、电动势
1.定义: .
2.定义式: .
3.单位: .
4.物理意义: . 【巩固练习2】
1.下列关于电源的说法中正确的是 A.电源向外提供的电能越多表示电动势越大B.电动势表示电源将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力所做的功C.电源的电动势与外电路有关D.在电源内正电荷从负极到正极电势升高
2.关于电源的电动势下列说法正确的是 A.电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量B.电动势在数值上等于电路中通过1C的电荷量时电源提供的能量C.电源的电动势跟电源的体积有关跟外电路也有关D.电动势有方向因此电动势是矢量
3.铅蓄电池的电动势为2V这表示 A.电路中每通过1C的电荷量电源就把2J的化学能转化为电能B.铅蓄电池两极间的电压为2VC.铅蓄电池在1s内将2J的化学能转化为电能D.铅蓄电池将化学能转化为电能的本领比一节普通干电池电动势为
1.5V的大【自主学习】电源还有哪些重要参量【要点提炼】
三、电源的几个重要参数
1.电动势:取决于 与电池的大小无关.
2.内阻r: . 【思考讨论】问题:电压与电动势有什么区别和联系【巩固练习3】将电动势为
3.0V的电源接入电路中测得电源两极间的电压为
2.4V当电路中有6C的电荷流过时求:1有多少其他形式的能转化为电能2外电路中有多少电能转化为其他形式的能3内电路中有多少电能转化为其他形式的能课堂检测
1.对于电动势的定义式E=的理解正确的是 A.E与W成正比B.E与q成反比C.E的大小与W、q无关 D.W表示非静电力
2.关于电源的电动势下列说法中正确的是 A.同一电源接入不同的电路电动势就会发生变化B.1号干电池比7号干电池的体积大但电动势相同C.电动势、电压和电势差虽名称不同但物理意义相同所以单位也相同D.电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领电源把其他形式的能转化为电能越多电动势就越大
3.手电筒的两节干电池已经用了较长时间灯泡发出很微弱的光把电池取出来用电压表测电压电压表示数接近3V再把它们作为一个台式电子钟的电源电子钟能正常工作则下列说法正确的是
①这两节干电池的电动势减少了很多
②这两节干电池的内阻增大了很多
③这台电子钟的额定电压一定比手电筒小灯泡的额定电压小
④这台电子钟的正常工作电流一定比小灯泡正常工作电流小A.
①②B.
①③C.
②④D.
③④
4.一台发电机用
0.5A的电流向外输电在1min内将180J的机械能转化为电能则发电机的电动势为 A.6VB.360VC.120VD.12V
5.单位电荷量的正电荷沿闭合电路移动一周在内外电路中释放的总能量决定于 A.电源的电动势B.通过电源的电流C.路端电压的大小D.内、外电阻之和
6.太阳能电池已经越来越多地应用于我们的生活中有些太阳帽前安装的小风扇就是靠太阳能电池供电的.可以测得某太阳能电池可产生
0.6V的电动势这表示 A.电路中每通过1C电荷量太阳能电池把
0.6J的太阳能转变为电能B.无论接不接入外电路太阳能电池两极间的电压都为
0.6VC.太阳能电池在1s内将
0.6J的太阳能转变为电能D.太阳能电池将太阳能转化为电能的本领比一节干电池电动势为
1.5V将化学能转化为电能的本领小
7.电池容量就是电池放电时输出的总电荷量某蓄电池标有“15A·h”的字样则表示 A.该电池在工作1h后达到的电流为15AB.该电池在工作15h后达到的电流为15AC.电池以
1.5A的电流工作可用10hD.电池以15A的电流工作可用15h
8.一个数码相机中用的锂电池的电压为
3.6V容量为1000mA·h相当于用1000mA的电流释放可放电1h用500mA的电流释放可放电2h以此类推.当关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右则每拍一张照片所消耗的电能约为 J;当打开液晶屏时可拍摄照片150张左右则每拍一张照片液晶屏消耗的电能约为 J.
9.电动势为20V的电源向外供电已知它在1min时间内移送120C的电荷量则:1这个回路中的电流是多大2电源产生了多少电能
10.铅蓄电池的电动势为2V一节干电池的电动势为
1.5V将铅蓄电池和干电池分别接入电路两个电路中的电流分别为
0.1A和
0.2A.试求两个电路都工作20s电源所消耗的化学能分别为多少哪一个把化学能转化为电能的本领更大参考答案 自主探究
1.负 内 正
2.非静电 增加
3.化学作用 化学 电势 电磁作用 机械 电势 非静电 其他形式的 电势
4. 伏特 1 正
5.非静电力 无关 无关 内阻合作探究【提出问题】问题1:抽水机提供的力.问题2:非静电力.【思考讨论】正电荷电势能增加电源将其他形式的能量转化为电能.【要点提炼】
1.非静电 电势
2.通过非静电力做功把其他形式的能量转化为电能【巩固练习1】D 解析:电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加而静电力移动电荷做正功使电势能减少.D项正确.【思考讨论】问题1:不相同.问题2:可以用非静电力做功与电荷量的比值来反映非静电力做功的本领.【要点提炼】
1.在电源内部非静电力所做的功W与被移送的电荷量q的比值
2.E=
3.伏特V
4.表示电源把其他形式的能非静电力做功转化为电能的本领大小【巩固练习2】
1.BD 解析:电源向外提供电能的多少与电动势的大小无关A项错误;电动势的大小是由电源自身决定的与外电路无关C项错误.
2.AB 解析:由电动势的物理意义可知电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量它在数值上等于电源没有接入电路时其两极间的电压也等于电路中通过1C的电荷量时所提供的能量;电动势由电源中非静电力的特性决定跟电源的体积无关跟外电路也无关电动势虽有方向但电动势是标量.
3.AD 解析:根据电动势的定义式E=知非静电力移动1C的电荷量所做的功W=qE=1×2J=2J由功能关系可知有2J的化学能转化为电能A项正确C项错误;电源开路时两极间的电势差电压等于电动势题目中未说处于开路状态所以B项错误;电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量铅蓄电池的电动势大于一节干电池的电动势
1.5VD项正确.【自主学习】电动势和电源内部的电阻.【要点提炼】
1.电池的正负极材料及电解液的化学性质
2.电源内部的电阻【思考讨论】区别:电动势:表示移送单位正电荷消耗的化学能或其他形式能.反映电源把其他形式能转化为电能的本领表征电源的性质.电压:表示移送单位正电荷消耗的电势能.反映把电势能转化为其他形式能的本领表征电场的性质.联系:电动势=电压+电源内阻×电路电流.【巩固练习三】1W=Eq=3×6J=18J即电源中共有18J其他形式的能转化为电能.2W1=U1q=
2.4×6J=
14.4J即外电路中共有
14.4J电能转化为其他形式的能.3内电压U2=E-U1=3V-
2.4V=
0.6V则W2=U2q=
0.6×6J=
3.6J即内电路中共有
3.6J电能转化为其他形式的能.也可由能量守恒求出:W2=W-W1=
3.6J.课堂检测
1.C 解析:电动势是描述电源非静电力搬运电荷本领大小的物理量与W、q无关.
2.B
3.C 解析:题目所给的材料中有几点要特别注意:手电筒的灯泡发出很微弱的光这说明通过小灯泡的电流已经很小.用电压表测两节干电池的电压示数接近3V这说明每节干电池的电动势仍约为
1.5V把它们作为电子钟的电源电子钟正常工作说明电子钟的工作电流比较小.由此我们可以知道干电池在用了很长一段时间之后电动势的大小仍基本没变手电筒发出微弱的光是因为该电池的内电阻已经变大了很多.故正确选项为C项.
4.A 解析:q=ItE===V=6V.
5.A 解析:由E=得W=Eq故单位电荷量的正电荷移动一周电路中释放的总能量决定于电源电动势E.
6.AD 解析:电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷从电源内部的负极移到正极所做的功即把太阳能转化为电能的多少而不是在1s内转变的电能.电动势越大将其他形式的能转化为电能的本领越大.故A、D两项正确C项错误;电源只有在不接入电路时两极间的电压大小为电动势故B项错误.
7.C 解析:蓄电池标有“15A·h”的字样表示电池的蓄存电荷量的情况.即电池工作时若放电电流为
1.5A则工作时间为10h故C项正确.
8.解析:电源输出的总电能E=UQ=UIt=
3.6×1×3600J=12960J.关闭液晶屏时每拍一张照片消耗的电能E1==
32.4J.打开液晶屏时每拍一张照片消耗的电能E2==
86.4J.每拍一张照片液晶屏消耗的电能E3=E2-E1=
86.4J-
32.4J=54J.答案:
132.4
2549.解析:1由公式得电流I==A=2A.2电源产生的电能为W=qU=120×20J=2400J.答案:12A 22400J
10.解析:对于铅蓄电池电路20s时间内通过的电荷量q1=I1t=2C;对于干电池的电路20s时间内通过的电荷量q2=I2t=4C;由电动势定义式E=可得电源消耗的化学能分别为W1=q1E1=4JW2=q2E2=6J.因为E1E2故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领大.电动势表征电源的转化本领.答案:4J 6J 铅蓄电池。