金版教程物理2024导学案必修第册人教版新第十二章 电能 能量守恒定律电路中的能量转化含答案

《金版教程(物理）》2024导学案必修第册人教版新第十二章电能能量守恒定律1.电路中的能量转化1．知道电流做功的实质，理解电功和电功率的概念。2.掌握焦耳定律，理解热功率的概念。3.理解电功和电热、电功率和热功率的区别，能够区分纯电阻电路和非纯电阻电路。4.能从能量转化与守恒的角度理解电路中的能量转化。一电功和电功率1．电能与电功(1)关系：电能转化为其他形式的能，是通过eq\x(\s\up1(01))电流做功来实现的。(2)电流做功的实质：导体中的eq\x(\s\up1(02))恒定电场对自由电荷的静电力在做功。2．电功(1)电功与电流的关系：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路eq\x(\s\up1(03))两端的电压U、eq\x(\s\up1(04))电路中的电流I、eq\x(\s\up1(05))通电时间t三者的乘积。(2)公式：W＝eq\x(\s\up1(06))UIt。(3)单位：国际单位是eq\x(\s\up1(07))焦耳，符号是eq\x(\s\up1(08))J。3．电功率(1)定义：eq\x(\s\up1(09))电流在一段电路中所做的功与eq\x(\s\up1(10))通电时间之比。(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝eq\x(\s\up1(11))UI。它表示，电流在一段电路中做功的功率P等于这段电路两端的eq\x(\s\up1(12))电压U与eq\x(\s\up1(13))电流I的乘积。(3)单位：国际单位是eq\x(\s\up1(14))瓦特，符号是eq\x(\s\up1(15))W。(4)意义：描述eq\x(\s\up1(16))电能转化为其他形式能的快慢或者是电流做功的快慢。二焦耳定律1．内容：电流通过导体产生的热量跟eq\x(\s\up1(01))电流的二次方成正比，跟eq\x(\s\up1(02))导体的电阻及eq\x(\s\up1(03))通电时间成正比。2．表达式：Q＝eq\x(\s\up1(04))I2Rt。3．热功率三电路中的能量转化有些电路除含有电阻外还含有其他负载，如电动机。从能量转化与守恒的角度看，电动机从电源获得能量，一部分转化为eq\x(\s\up1(01))机械能，还有一部分转化为eq\x(\s\up1(02))内能。设电动机消耗的功率为P电，输出的功率为P机，若只考虑线圈发热产生的能量损失(对应的功率为P热)，则它们之间的关系为eq\x(\s\up1(03))P电＝P机＋P热。判一判(1)电功与电能的单位相同，电功就是电能。()(2)电功率越大，电功越大。()(3)1千瓦时＝3.6×106J。()(4)电流流过笔记本电脑时，电功一定等于电热。()(5)根据I＝eq\f(U,R)、P＝UI可导出P＝eq\f(U2,R)，该公式可用于任何用电器。()(6)电流通过电解槽时，电功大于电热。()提示：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√探究1电功和电功率仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：电路中电(势)能如何转化为其他形式的能？提示：自由电荷在静电力的作用下定向移动，静电力对自由电荷做功，电荷的电势能减少，转化为其他形式的能。活动2：如果通过图中电路的电流为I，则在时间t内通过这段电路任一截面的电荷量是多少？提示：在时间t内通过图中这段电路任一截面的电荷量为q＝It。活动3：在时间t内，电流通过图中电势差为U的一段电路，静电力做的功是多少？提示：恒定电场和静电场中静电力做功的规律相同，可以用W＝Uq计算静电力做的功。又由于q＝It，故W＝UIt。活动4：用什么来衡量电流做功的快慢？请写出其表达式。提示：做功快慢用功率来表示，电流做功的快慢就用电功率P来表示。P＝eq\f(W,t)＝UI。1．电流做功的实质：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力在做功。自由电荷在静电力作用下做定向移动，结果电荷的电势能减少，其他形式的能增加，电能转化为其他形式的能。2．电功和电功率(1)电流做的功W＝UIt。它是电能转化为其他形式的能的一种量度。电流做了多少功，一定有多少电能转化为其他形式的能(如内能、机械能)。每个家庭的电表记录的就是电功，即这个家庭一段时间内消耗的电能。(2)电功率P＝eq\f(W,t)＝UI，它表示电流做功的快慢。(3)电流做的功也可以通过电功率进行计算。W＝Pt，电表上的单位kW·h(度)就是这样来的。3．串、并联电路中电功率的分析与计算已知电功率的普遍表达式P＝eq\f(W,t)＝UI，对于纯电阻电路，U＝IR，所以可以得到导出公式：P＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)。(1)由P＝I2R知，串联电路中各电阻的功率与电阻成正比。(2)由P＝eq\f(U2,R)知，并联电路中各电阻的功率与电阻成反比。(3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。例1有额定电压都是110V，额定功率PA＝100W、PB＝40W的两盏电灯，若接在电压是220V的电路上，使两盏电灯均能正常发光，则下列电路中消耗功率最小的电路是()[实践探究](1)电灯怎样才能正常发光？提示：电灯必须在额定电压或额定电流下工作才能正常发光。(2)怎样才能使电路中消耗的功率最小？提示：因为电路消耗的总功率等于各负载消耗的功率之和，两灯功率均为额定功率，则滑动变阻器消耗的功率最小时电路消耗的总功率就最小。[规范解答]对电灯有P＝UI＝eq\f(U2,R)，可知RA＜RB，对于A电路，由于RA＜RB，所以UB＞UA，且有UB＞110V，B灯被烧毁，A错误。对于B电路，由于RB＞RA，A灯又并联变阻器，并联电阻更小于RB，所以UB＞U并，B灯被烧毁，B错误。对于C电路，B灯与变阻器并联电阻可能等于RA，所以可能UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光。对于D电路，若变阻器的有效电阻等于A、B的并联电阻，则UA＝UB＝110V，两灯可以正常发光。比较C、D两个电路，由于C电路中变阻器功率为(IA－IB)×110V，而D电路中变阻器功率为(IA＋IB)×110V，所以C电路消耗的电功率最小。[答案]C规律点拨解答串、并联电路电功率时应注意的两个问题(1)求解串、并联电路中的功率分配问题，比例法求解会使问题简化，但一定要确定是正比还是反比关系。(2)当分析用电器的功率问题时，一定要注意用电器的安全，即不要超过用电器的额定电压、额定电流。[变式训练1－1]三个阻值相同的灯泡，其允许消耗的最大功率都是10W，现将其中的两只灯泡串联起来后再与第三只灯泡并联接在电路中，则整个电路允许消耗的最大功率为()A．30W B．20WC．15W D．10W答案C解析连接后电路如图所示，由图可知，L3两端电压最大时，电路消耗的功率最大，此时L3消耗的电功率为10W，因L1与L2串联，且电阻相等，则L1与L2两端的电压都是L3两端电压的一半，所以P1＝P2＝eq\f(（0.5U）2,R)＝eq\f(U2,4R)＝eq\f(P3,4)＝eq\f(10,4)W＝2.5W，则整个电路允许消耗的最大功率P＝P1＋P2＋P3＝2.5W＋2.5W＋10W＝15W，C正确。[变式训练1－2]下表为一台电热水器的铭牌(有一项内容模糊不清，用“—”表示)，电热水器内部电路可简化为如图所示电路，R1和R2均为电热丝。则下列说法中不正确的是()某电热水器的简介简化电路额定电压220V额定电流高温挡—中温挡5A低温挡2A电源频率50HzA．低温挡正常工作时的额定功率是440WB．中温挡正常工作1分钟产生的热量是6.6×104JC．高温挡正常工作时的额定电流约为8.3AD．电热丝R2的电阻是44Ω答案D解析低温挡正常工作时的额定功率P1＝UI1＝220×2W＝440W，故A说法正确。中温挡正常工作1分钟产生的热量Q2＝UI2t＝220×5×60J＝6.6×104J，故B说法正确。由P＝eq\f(U2,R)知，电路中总电阻越大，则总功率越小；当S1断开，S2接b时，R1、R2串联，电路中总电阻最大，为低温挡，故R1＋R2＝eq\f(U,I1)＝eq\f(220,2)Ω＝110Ω；当S1闭合，S2接b时，R2被短路，电路中电阻只有R1接入，为中温挡，R1＝eq\f(U,I2)＝eq\f(220,5)Ω＝44Ω，所以R2＝110Ω－44Ω＝66Ω；当S1闭合，S2接a时，R1、R2并联，电路中总电阻最小，为高温挡，此时并联总电阻R并＝eq\f(R1R2,R1＋R2)＝eq\f(44×66,44＋66)Ω＝26.4Ω，则高温挡正常工作时的额定电流I3＝eq\f(U,R并)＝eq\f(220,26.4)A＝8.3A，故C说法正确，D说法错误。本题选说法不正确的，故选D。[名师点拨]分挡位工作的电热器问题，分析时要注意区分各个挡位对应的电路结构，这是解答此类问题的关键。探究2焦耳定律电路中的能量转化仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：电流对甲、乙两图中的电路元件做功时，能量转化方面有什么不同？提示：甲图中的电路元件是纯电阻，电流做功时，电能全部转化为内能，电热Q和电功W相等。乙图中的电路元件是电动机(非纯电阻)，电流做功时，电能中一小部分转化为内能，其余都转化为机械能，故W>Q。活动2：已知图乙中的电动机可以看成一个理想电动机和线圈电阻R串联，电动机两端的电压为U，电流为I，试导出电热的一般表达式。提示：已知电功W＝Uq＝UIt，只有线圈电阻上才会产生热量，线圈电阻两端的电压UR小于U，不能由U计算Q，由欧姆定律，UR＝IR，所以Q＝WR＝URIt＝I2Rt。活动3：应该如何计算电流通过导体发热的功率？两图中的电路元件消耗的电功率和热功率相等吗？提示：由P＝eq\f(W,t)，得电功率P电＝UI；类似地由P＝eq\f(Q,t)，得热功率P热＝I2R。由以上分析可知，纯电阻元件消耗的电功率和热功率相等；非纯电阻元件(电动机)消耗的电功率和热功率不相等。1．纯电阻电路与非纯电阻电路对比纯电阻电路非纯电阻电路能量转化情况电功和电功率W＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tP电＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)W＝UItP电＝UI电热和热功率Q＝I2Rt＝UIt＝eq\f(U2,R)tP热＝I2R＝UI＝eq\f(U2,R)Q＝I2RtP热＝I2R电功和电热关系W＝QW＝Q＋E其他>Q电功率和热功率关系P电＝P热P电＝P热＋P其他>P热欧姆定律是否适用I＝eq\f(U,R)，适用U>IR，不适用用电器代表电炉丝、电炒锅、电烙铁、白炽灯电动机、电吹风、洗衣机、电解槽、正在充电的电池2.非纯电阻电路的功率和效率问题对于电动机、正在充电的电池、电解槽等非纯电阻元件，一般都存在内阻r，通电正常工作时(设电压为U，电流为I)，电功率即总功率(也叫输入功率)P＝UI，损耗的功率一般只考虑内阻的热功率P热＝I2r，根据能量的转化与守恒，输出的有用功率P出＝P－P热，这个非纯电阻元件工作的效率η＝eq\f(P出,P总)。例2规格为“220V36W”的排气扇，线圈电阻为40Ω，求：(1)将排气扇接入220V的电路后，排气扇转化为机械能的功率和发热的功率；(2)如果将排气扇接入220V的电路后，扇叶被卡住，不能转动，排气扇的电动机消耗的功率和发热的功率。[实践探究](1)排气扇正常工作时，能否根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)计算通过排气扇的电流I？怎么计算该电流I?提示：排气扇正常工作时属于非纯电阻元件，不能根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)计算通过排气扇的电流。可以通过公式P电＝UI计算I，I＝eq\f(P电,U)。(2)将排气扇接入电路，扇叶不转时，排气扇的电动机在消耗电能上有什么特点？提示：没有电能转化为机械能，电动机此时为纯电阻元件，消耗的电能全部转化为内能。[规范解答](1)排气扇在220V的电压下正常工作时的电流为：I＝eq\f(P电,U)＝eq\f(36,220)A≈0.16A发热功率为：P热＝I2R＝(0.16)2×40W≈1W转化为机械能的功率为：P机＝P电－P热＝36W－1W＝35W。(2)扇叶被卡住不能转动时，排气扇的电动机成为纯电阻元件，电流做的功全部转化为内能，此时220V电压全部加在线圈电阻两端，通过电动机线圈的电流为I′＝eq\f(U,R)＝eq\f(220,40)A＝5.5A电动机消耗的功率即发热功率：P电′＝P热′＝UI′＝220×5.5W＝1210W。[答案](1)35W1W(2)1210W1210W规律点拨(1)无论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电功均为W＝UIt，电功率均为P电＝UI，电热均为Q＝I2Rt，热功率均为P热＝I2R。(2)处理非纯电阻电路问题时，要善于从能量转化与守恒的角度出发，利用“电功＝电热＋其他能量”寻找等量关系求解。(3)非纯电阻电路在一定条件下可当作纯电阻电路处理。如电动机卡住不转或电压不足不转时即为纯电阻。[变式训练2]某节水喷灌系统如图所示，水以v0＝15m/s的速度水平喷出，每秒喷出水的质量为2.0kg。喷出的水是从井下抽取的，喷口离水面的高度保持H＝3.75m不变。水泵由电动机带动，电动机正常工作时，输入电压为220V，输入电流为2.0A。不计电动机的摩擦损耗，电动机的输出功率等于水泵所需要的输入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的输出功率与输入功率之比)为75%，忽略水在管道中运动的机械能损失，重力加速度g取10m/s2，则()A．每秒水泵对水做功为75JB．每秒水泵对水做功为225JC．水泵输入功率为440WD．电动机线圈的电阻为10Ω答案D解析每秒水泵对水做的功等于水的机械能增加量，即W＝ΔE＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)＋mgH＝300J，故A、B错误；水泵输出功率为P泵出＝eq\f(W,t)＝eq\f(300,1)W＝300W，水泵输入功率为P泵入＝eq\f(P泵出,η)＝eq\f(300,75%)W＝400W，故C错误；电动机的输入功率为P电＝UI＝440W，根据能量的转化与守恒，可得P电＝P泵入＋Pr＝P泵入＋I2r，代入数据可得电动机线圈的电阻为r＝10Ω，故D正确。1.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(功率P＝UI、P＝I2R、P＝\f(U2,R)的区别))(多选)关于三个公式P＝UI、P＝I2R、P＝eq\f(U2,R)的适用范围，以下说法正确的是()A．第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B．在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C．在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式没有意义D．由U＝IR可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率答案BC解析欧姆定律公式I＝eq\f(U,R)只适用于纯电阻电路，因此三个公式在纯电阻电路中没有区别，但在非纯电阻电路中它们互不相同，其中P＝UI普遍适用于求电功率，而P＝I2R普遍适用于求热功率。故B、C正确，A、D错误。2．(串、并联电路中的电功率)(多选)如图所示，把四个相同的灯泡接成甲、乙两种电路后，灯泡都正常发光，且两个电路的总功率相等。则下列对这两个电路中的U甲、U乙、R甲、R乙之间的关系的说法，正确的是()A．U甲＞2U乙 B．U甲＝2U乙C．R甲＝4R乙 D．R甲＝2R乙答案BC解析设灯泡的电阻为R，正常发光时电流为I，电压为U，由于两个电路的总功率相等，则有U甲I＝U乙·2I，得U甲＝2U乙；又结合U甲＝2U＋IR甲，U乙＝U＋2IR乙，得R甲＝4R乙，故B、C正确。3.(串、并联电路中的电功率)(多选)如图所示，电路两端电压U保持不变，滑动变阻器R的总阻值与R2的阻值均为20Ω，电阻R1的阻值为5Ω。在滑动变阻器R的滑片P由a向b滑动的过程中()A．干路中的电流不断增大 B．R1上消耗的电功率不断增大C．R1上消耗的电功率不断减小 D．R2上消耗的电功率不断减小答案ABD解析滑片P由a向b滑动的过程中，滑动变阻器接入电路的电阻变小，R并变小，R总变小，电路中的总电流变大，R1两端电压变大，R1消耗的电功率变大；并联部分电压变小，R2消耗的电功率变小。故A、B、D正确。4.(电功和电热)电阻R和电动机M串联接到电路中，如图所示，已知电阻R跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作。设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经过时间t，电流通过电阻R做功为W1，产生热量为Q1，电流通过电动机做功为W2，产生热量为Q2，则有()A．U1<U2，Q1＝Q2 B．U1＝U2，Q1＝Q2C．W1＝W2，Q1>Q2 D．W1<W2，Q1<Q2答案A解析设电路中电流为I，电动机是非纯电阻元件，其两端电压U2>IR＝U1，B错误；电流做的功W1＝IU1t，W2＝IU2t，因此W1<W2，C错误；产生的热量由Q＝I2Rt判断，可得Q1＝Q2，A正确，D错误。5．(电路中的能量转化)用充电宝给手机充电时，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的。设手机电池的内阻为r，则()A．充电宝的发热功率为I2rB．充电宝输出的电功率为UI－I2rC．在时间t内，手机电池增加的化学能为UIt－I2rtD．手机电池的发热功率为eq\f(U2,r)答案C解析题中所给r为手机电池的内阻，通过充电宝的电流为I，但其电阻未知，所以充电宝的发热功率无法求出，A错误；充电宝输出的电功率为IU，B错误；由能量守恒定律可得，在时间t内，手机电池增加的化学能为UIt－I2rt，C正确；手机电池是非纯电阻元件，不能用eq\f(U2,r)计算其发热功率，手机电池的发热功率应为I2r，D错误。6.(焦耳定律)如图所示，P为一块半圆形薄电阻合金片，先将它按图甲方式接在电极A、B之间，然后将它再按图乙方式接在电极C、D之间，设A与B、C与D之间的电压是相同的，则这两种接法相等时间内在电阻中产生的热量关系正确的是()A．图甲产生的热量比图乙产生的热量多B．图甲产生的热量比图乙产生的热量少C．图甲产生的热量和图乙产生的热量一样多D．因为是形状不规则的导体，所以判断不出哪一个产生的热量多答案A解析将四分之一圆形薄合金片看成一个电阻，设阻值为r，题图甲中等效为两个电阻并联，R甲＝eq\f(r,2)，题图乙中等效为两个电阻串联，R乙＝2r，又因为A与B、C与D之间电压相等，故由Q＝eq\f(U2,R)t知电阻小的产生的热量多，A正确，B、C、D错误。7.(非纯电阻电路的功率和效率)某款扫地机器人如图所示，额定功率为24W，额定电流为3A，正常工作时电机输出的功率为19.5W。则()A．电机的电阻为eq\f(8,3)ΩB．额定电压为6.5VC．正常工作时，1s内电机产生的热量为19.5JD．正常工作时，电机的效率为81.25%答案D解析由P＝P出＋I2r得r＝0.5Ω，A错误；由P＝UI得额定电压U＝8V，B错误；正常工作时，1s内电机产生的热量Q＝I2rt＝4.5J，C错误；由η＝eq\f(P出,P总)得η＝81.25%，D正确。8．(电路中的能量转化)有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路时，电动机不转，此时测得流过电动机的电流是0.4A；若把电动机接入2.0V电压的电路中，电动机正常工作，工作电流是1.0A。求：(1)电动机线圈的电阻；(2)电动机正常工作时的输出功率；(3)在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率。答案(1)0.5Ω(2)1.5W(3)8W解析(1)电动机不转时，电动机电路为纯电阻电路，根据欧姆定律可得线圈的电阻R＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(0.2,0.4)Ω＝0.5Ω。(2)电动机正常工作时的输入功率P输入＝U2I2＝2.0×1.0W＝2W此时线圈的发热功率为P热＝Ieq\o\al(2,2)R＝0.5W电动机正常工作时的输出功率P输出＝P输入－P热＝2W－0.5W＝1.5W。(3)当转子被卡住之后，电动机为纯电阻元件，此时电动机的发热功率P热′＝eq\f(Ueq\o\al(2,2),R)＝eq\f(2.02,0.5)W＝8W。9.(串、并联电路中的电功率)如图所示，三个电阻R1、R2、R3的阻值相同，允许消耗的最大功率分别为10W、10W、4W，则此电路中允许消耗的最大功率为()A．24W B．16WC．15W D．14W答案C解析R2、R3并联，两端电压相同，且阻值相等，由P＝eq\f(U2,R)可知，R2、R3消耗的实际功率相同，即P2＝P3。三个电阻的阻值相同，则通过R1的电流I1是通过R2的电流I2的2倍，由P＝I2R可知，R1消耗的实际功率是R2的4倍，即P1＝4P2＝4P3。因为10W<4×4W，所以电路中允许消耗的功率最大时，P1＝10W，P2＝P3＝eq\f(P1,4)＝2.5W，P总＝P1＋P2＋P3＝15W，C正确。10．(电热的综合分析)有一段电阻率和密度不随温度变化的圆柱形金属材料，长为L，横截面积为S，现在把恒定电压U加在金属材料两端，金属材料产生的焦耳热与升高的温度之间满足如下关系：Q＝kcmΔT，其中c为金属的比热容，m为金属的质量，ΔT表示升高的温度，k为大于1的常数。为避免升温过快，以下操作中可行的是()A．均匀拉长金属材料使横截面积S减小，L变大B．均匀压缩金属材料使横截面积S增加，L变小C．保持长度L不变，换更粗的同种材料金属D．保持长度L不变，换更细的同种材料金属答案A解析根据焦耳定律和欧姆定律可得Q＝eq\f(U2,R)t，根据电阻定律可得R＝eq\f(ρ1L,S)，又因为Q＝kcmΔT，质量m＝ρ2LS，联立可得eq\f(ΔT,t)＝eq\f(U2,ρ1kcρ2L2)。由eq\f(ΔT,t)＝eq\f(U2,ρ1kcρ2L2)可知，L变大，eq\f(ΔT,t)变小，升温变慢；L变小，eq\f(ΔT,t)变大，升温变快；L不变，eq\f(ΔT,t)不变，升温速度不变；升温快慢和横截面积S无关，故A正确，B、C、D错误。[名师点拨]本题的关键词“升温过快”，实质是用比值定义法定义了一个新的物理量eq\f(ΔT,t)。遇到这类从未见过的题目时，应该根据所学物理规律结合题意分析，如定义一个新物理量，从而结合所学物理规律定量分析、计算。例如：必修第一册“刹车平稳、刹车太急”，实际是定义了物理量——速度的变化率。11．(综合应用)具有防雾、除露、化霜功能的汽车智能后视镜能保障行车安全，车主可通过旋钮开关实现功能切换。如图乙所示是模拟加热原理图。其中测试电源的电压为100V，电热丝即图乙中电阻的阻值均为100Ω，后视镜玻璃的质量为400g，玻璃的比热容为0.75×103J/(kg·℃)。防雾、除露、化霜所需加热功率依次增大。当开关旋至“3”挡时，该电路工作1min，可使后视镜玻璃温度升高30℃。(1)当开关旋至“1”挡时，开启________(选填“防雾”“除露”或“化霜”)功能，电路中的电流是________；(2)当开关旋至“2”挡时，电路消耗的功率是________；(3)当开关旋至“3”挡时，电路的加热效率是________。答案(1)防雾0.5A(2)100W(3)75%解析(1)当开关旋至“1”挡时，两条电阻丝串联接入电路，电路的总电阻R1＝2×100Ω＝200Ω；当开关旋至“2”挡时，一条电阻丝单独接入电路，电路的总电阻R2＝100Ω；当开关旋至“3”挡时，两条电阻丝并联接入电路，电路的总电阻R3＝eq\f(100,2)Ω＝50Ω。由P＝eq\f(U2,R)可得，电路的总电阻越大则电功率越小，故当开关旋至“1”挡时，功率最小，开启防雾功能；开关旋至“2”挡时，功率较大，开启除露功能；开关旋至“3”挡时，功率最大，开启化霜功能。当开头旋至“1”挡时，电路中的电流为I1＝eq\f(U,R1)＝eq\f(100V,200Ω)＝0.5A。(2)当开关旋至“2”挡时，电路消耗的功率为P2＝eq\f(U2,R2)＝eq\f(（100V）2,100Ω)＝100W。(3)当开关旋至“3”挡时，电路消耗的功率为P3＝eq\f(U2,R3)＝eq\f(（100V）2,50Ω)＝200W；加热功率为P3′＝eq\f(cmΔt温,t时)＝eq\f(0.75×103×400×10－3×30,60)W＝150W；则电路的加热效率η＝eq\f(P3′,P3)＝75%。2.闭合电路的欧姆定律1．理解电源中的能量转化过程，理解电动势的概念和物理意义。2.了解内电路、外电路，知道电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。3.掌握闭合电路的欧姆定律并会进行有关计算，了解欧姆表及其原理。4.会用闭合电路的欧姆定律分析路端电压与负载的关系。一电动势1．电路的组成：由导线、电源和用电器连成的电路叫作eq\x(\s\up1(01))闭合电路。用电器和导线组成eq\x(\s\up1(02))外电路，电源内部是eq\x(\s\up1(03))内电路。2．非静电力：在电源内部使正电荷向eq\x(\s\up1(04))正极移动的与静电力方向eq\x(\s\up1(05))相反的力。电源是通过eq\x(\s\up1(06))非静电力做功把其他形式的能转化为eq\x(\s\up1(07))电势能的装置。3．电动势(1)定义：eq\x(\s\up1(08))非静电力所做的功与所移动的eq\x(\s\up1(09))电荷量之比。(2)定义式：E＝eq\x(\s\up1(10))eq\f(W,q)。(3)单位：eq\x(\s\up1(11))伏特(V)。(4)决定因素：由电源中eq\x(\s\up1(12))非静电力的特性决定，跟eq\x(\s\up1(13))外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。二闭合电路欧姆定律及其能量分析1．部分电路欧姆定律：导体中的电流I跟导体两端的电压U成eq\x(\s\up1(01))正比，跟导体的电阻R成eq\x(\s\up1(02))反比，即I＝eq\x(\s\up1(03))eq\f(U,R)。2．在外电路中，沿电流方向电势eq\x(\s\up1(04))降低。3．内电阻：电源内部的电阻，即eq\x(\s\up1(05))内电路的电阻，简称eq\x(\s\up1(06))内阻。4．能量分析：非静电力做的功等于eq\x(\s\up1(07))内、外电路中eq\x(\s\up1(08))电能转化为其他形式能的eq\x(\s\up1(09))总和。5．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的eq\x(\s\up1(10))电动势成正比，跟内、外电路的eq\x(\s\up1(11))电阻之和成反比。(2)公式：I＝eq\x(\s\up1(12))eq\f(E,R＋r)。(3)变形公式：E＝eq\x(\s\up1(13))U外＋U内，即电源的电动势等于内、外电路eq\x(\s\up1(14))电势降落之和。三路端电压与负载的关系1．负载和路端电压(1)负载：eq\x(\s\up1(01))外电路中的用电器。(2)路端电压：eq\x(\s\up1(02))外电路的电势降落。2．路端电压与电流的关系：U＝eq\x(\s\up1(03))E－Ir。3．路端电压随外电阻的变化规律(1)当外电阻R减小时，电流Ieq\x(\s\up1(04))增大，路端电压Ueq\x(\s\up1(05))减小。(2)两种特殊情况①断路：断路时的路端电压等于eq\x(\s\up1(06))电源的电动势。②电源短路：当电源两端短路时，电流I＝eq\x(\s\up1(07))eq\f(E,r)。1．判一判(1)电动势就是电源两极间的电压。()(2)电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。()(3)电动势公式E＝eq\f(W,q)中的W与电压U＝eq\f(W,q)中的W是一样的，都是静电力做的功。()(4)电源的电动势大说明其把其他形式的能转化为电能的本领大。()(5)外电路的电阻越大，路端电压就越大。()(6)闭合电路中的短路电流无限大。()(7)电源断路时，电流为零，所以路端电压也为零。()(8)外电阻变化可以引起内电压的变化，从而引起内电阻的变化。()提示：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)√(6)×(7)×(8)×2．想一想(1)对于不同型号的干电池，其电动势一般都为1.5V，这说明了什么？提示：说明对于不同型号的干电池，在电池内非静电力把1C的正电荷从干电池的负极移到正极所做的功都是1.5J。(2)在实验课上，小明同学用电压表测得1节新干电池的电动势约为1.5V，1节旧干电池的电动势约为1.45V，现在他把这样的两节旧电池串联后接在一个标有“3V2W”的小灯泡两端，结果发现小灯泡不发光，检查电路的连接，各处均无故障。电池虽然旧了，但电动势并没有减小多少，那么小灯泡为什么不亮呢？提示：电池变旧后，电动势并不明显减小，但内阻明显变大，因而使电路中的电流很小，小灯泡不发光。探究1非静电力和电动势仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：如图甲所示，若在A、B两个导体之间连接一根导线H，会形成什么样的电流？提示：在静电力的作用下，正电荷由电源正极沿导线H流向负极。如果电路中只存在静电力的作用，电源正极的正电荷与负极的负电荷很快就会中和，电路中不能维持稳定的电流，只会形成一个瞬时电流。活动2：电流和水流很相似，如图乙所示，水流为什么源源不断？提示：如果没有水泵，水流会很快停止。水泵提供外力克服水的重力不断把水提到高处，使水位保持一定的高度差，维持水的持续流动。活动3：类比于水泵的作用，给图甲的A、B间加一个电源，如图丙，试分析电源有什么作用？提示：电源提供“非静电力”克服电源内部从正极指向负极的静电力，不断把正电荷从负极搬运到电势较高的正极，维持正、负极的电势差，从而使电路中有持续电流。活动4：类比于乙图水泵和水路的能量转化，试猜想丙图中电源的外部(外电路)和内部(内电路)能量的转化有什么不同？提示：乙图中：水泵由外界提供能量，转化为水的重力势能，从而使水持续流动，水流向低处流动通过水轮机做功，水的重力势能转化为其他形式的能。丙图中：电源由“非静电力”提供能量(如电池中的化学能、发电机中的机械能)，转化为电荷的电势能，从而维持电流的持续流动，电流向电势低处流动通过电路中的用电器做功，电势能转化为其他形式的能。活动5：每台水泵能把水提高的高度都不同，即做功本领不同。如果用电动势E描述电源做功的本领，试写出E的表达式。提示：设水泵将重为G的水提高h，则水泵做功W＝Gh，水泵做功的本领应与G无关，所以水泵做功本领为eq\f(W,G)。类似地，假设电源中的非静电力F把一定量的正电荷q在电源内从负极移送到正极，做功为W，为了用电动势E反映电源做功本领的大小，即与q的大小无关，所以应该用比值法定义电动势：E＝eq\f(W,q)。1．电源中的非静电力：在电源内部，使电荷克服静电力做功使电荷的电势能增加的力，常见的有化学作用、电磁作用等。(1)如图所示，在电源外部的电路里，自由电荷在静电力作用下移动，静电力做正功，电势能转化为其他形式的能；在电源内部，自由电荷移动的方向与受到的静电力方向相反，移送电荷的不再是静电力，而是“非静电力”。非静电力做功将电荷“移送”到电势能高的电极，增加电荷的电势能(消耗其他形式的能)。所以可以说：电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置。(2)作用：保持两极间有一定的电势差(从而使电路中获得持续的电流)；供给电路电能。(3)非静电力的实质在化学电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能……2．电动势的理解(1)在不同电源中，非静电力做功的本领一般不同，即把相同电荷量的正电荷在电源内从负极移送到正极，非静电力做功的多少不同，则电动势大小也不同。(2)公式E＝eq\f(W,q)是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源中非静电力的特性决定的。(3)电动势的大小：在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。一定要注意必须是“1C的正电荷”，而不是“任意电荷”。例1(多选)下列关于电动势E的说法中正确的是()A．电池的电动势为1.2V，则电路中每经过1s，非静电力做功1.2JB．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同[实践探究]U与E的本质是一样的吗？提示：不一样。U是电势差，等于静电力对电荷做的功与电荷的电量的比值，E是电源的电动势，等于非静电力对电荷做的功与电荷的电量的比值。[规范解答]由E＝eq\f(W,q)可知，A错误。电动势是由电源中非静电力的特性决定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，与电源的体积和外电路均无关，B、C正确。电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不相同的，D错误。[答案]BC规律点拨电动势与电压的区别电势差U＝eq\f(W,q)反映静电力做功的本领，静电力做功将电势能转化为其他形式的能；而电动势E＝eq\f(W,q)反映非静电力做功的本领，非静电力做功将其他形式的能转化为电能，能的转化方向不同。[变式训练1]以下说法中正确的是()A．在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，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，正电荷能从负极到达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，电势能减小；非静电力移动电荷做功，电势能增加答案D解析在电源内部和外部都存在着由正极指向负极的电场，在电源外部，正电荷受静电力作用，能不断地定向移动形成电流，此过程静电力做正功使电荷的电势能减少，在电源内部，正电荷所受静电力方向与移动方向相反，静电力不能使正电荷定向移动到正极，而非静电力使正电荷由负极移动到正极，克服静电力做功，使电荷的电势能增加，故D正确。探究2闭合电路欧姆定律及其能量分析仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。注意：化学电池只在两极附近的反应层由于化学作用而存在电势“跃升”，即电动势，中间溶液沿电流方向电势降低。活动1：如图甲，在外电路中，正电荷在静电力的作用下从正极经过电阻R移到负极，电势如何变化？静电力做功情况是什么？时间t内，外电路转化的内能是多少？提示：电势降低。静电力做正功。Q外＝I2Rt。活动2：在电源内部，电池两极附近的化学反应层中的化学作用将正电荷从低电势处移到高电势处(如图乙B→C，D→A)，总电动势为E，时间t内非静电力做功情况是什么？提示：W＝Eq＝EIt。活动3：在电源内部，也存在恒定电场，正电荷从C到D，静电力做功情况是什么？时间t内，内电路转化的内能是多少？提示：正电荷从C到D电势降低，静电力做正功。Q内＝I2rt。活动4：由能量守恒定律结合以上活动，可以得到什么关系？提示：根据W＝Q外＋Q内，以及W＝Eq＝EIt，Q外＝I2Rt，Q内＝I2rt，可以得到EIt＝I2Rt＋I2rt。整理得E＝IR＋Ir，也可以写成I＝eq\f(E,R＋r)。1．闭合电路的欧姆定律(1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。(2)公式：I＝eq\f(E,R＋r)。(3)其他两种表达形式：E＝U外＋U内或E＝IR＋Ir。这就是说，电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。I＝eq\f(E,R＋r)和E＝IR＋Ir只适用于外电路是纯电阻的电路。E＝U外＋U内适用于任何电路。2．闭合电路中的能量转化如图所示，电路中电流为I，在时间t内，非静电力做功等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和，即W非＝EIt＝I2Rt＋I2rt。3．闭合电路欧姆定律的深入理解(1)闭合电路欧姆定律是用演绎推理的方法得出的。(2)实质：闭合电路欧姆定律是能量守恒定律在电路中的反映。例2在如图所示的电路中，R1＝9Ω，R2＝5Ω，当a、b两点间接理想电流表时，其读数为0.5A；当a、b两点间接理想电压表时，其读数为1.8V。求电源的电动势和内电阻。[实践探究](1)闭合电路的欧姆定律公式适用的条件是什么？提示：纯电阻电路。(2)理想电流表、理想电压表有什么特点？提示：理想电流表电阻为零，理想电压表电阻为无穷大。[规范解答]当a、b两点间接理想电流表时，R1被短路，回路中的电流I1＝0.5A，由闭合电路欧姆定律得：E＝I1(R2＋r)当a、b两点间接理想电压表时，回路中的电流I2＝eq\f(U,R1)＝eq\f(1.8,9)A＝0.2A由闭合电路欧姆定律得：E＝I2(R2＋R1＋r)联立并代入数据解得：E＝3V，r＝1Ω。[答案]3V1Ω规律点拨解决闭合电路问题的一般步骤(1)分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量流过哪个用电器的电流。(2)根据闭合电路的欧姆定律列式。(3)根据部分电路的欧姆定律和电路的串、并联特点列式。(4)联立求解待求量。[变式训练2]如图所示电路中，电源电动势E＝6V，内阻r＝1Ω，R1＝4Ω，R2未知。若在A、B间连接一个理想电压表，其读数是________V；若在A、B间连接一个理想电流表，其读数为1A，则R2为________Ω。答案4.84解析若在A、B间连接一个理想电压表，等效于只有R1直接接在电源两端，电压表读数为R1两端的电压，则有U1＝eq\f(R1,R1＋r)E＝eq\f(4,4＋1)×6V＝4.8V。若在A、B间连接一个理想电流表，其读数I2＝1A，等效于R1、R2并联接在电源两端，设通过R1的电流为I1，R1与R2并联，则有I1R1＝I2R2，根据闭合电路欧姆定律可得E＝I1R1＋(I1＋I2)r，联立解得R2＝4Ω。探究3路端电压与负载的关系仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。活动1：把外电路的电势降落叫作路端电压。试根据闭合电路的欧姆定律写出路端电压与电流的关系式。提示：电路的电流I＝eq\f(E,R＋r)，路端电压U＝IR，所以U＝E－Ir。活动2：利用闭合电路的欧姆定律和上述关系式，分析当外电阻R增大时，电路中电流和路端电压怎么变化？提示：当外电阻R增大时，电路的总电阻R＋r增大，根据闭合电路的欧姆定律，电路中的电流I减小，再根据U＝E－Ir，路端电压U增大。1．路端电压随外电阻变化的规律(1)当外电阻R增大时，由I＝eq\f(E,R＋r)可知电流I减小，路端电压U＝E－Ir增大。(2)当外电阻R减小时，由I＝eq\f(E,R＋r)可知电流I增大，路端电压U＝E－Ir减小。(3)两种特殊情况：将上述变化过程外推到极限，可知：①当外电路断开时，电流I变为0，U＝E。这就是说，断路时的路端电压等于电源电动势。②当电源两端短路时，外电阻R＝0，此时I＝eq\f(E,r)。2．路端电压与电流的关系图像根据关系式U＝E－Ir画出U­I图像如下。利用关系式U＝E－Ir分析图像：(1)在图像中，U轴截距表示电源电动势，I轴截距等于电源的短路电流。(2)图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即内阻r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))。3．欧姆表的原理根据闭合电路的欧姆定律可以测出未知电阻Rx的阻值，只要将闭合电路中的电表刻度换算成电阻值即可，这就组成了一个测电阻的欧姆表。(1)欧姆表电路如图所示(电流“红进黑出”“正进负出”)(2)刻度标注及测电阻的原理刻度标注方法标注位置“∞”红、黑表笔不接触表头指针不偏转，被测电阻Rx＝∞(图甲)电流为零处“0”红、黑表笔短接调节调零电阻R1使指针满偏，被测电阻Rx＝0(图乙)满偏电流Ig处中值电阻R中＝r＋R1＋Rg＝RΩ(欧姆表的总电阻)(图丙)刻度盘正中央“Rx”红、黑表笔接RxRx＝eq\f(E,Ix)－RΩRx与Ix一一对应与Rx对应的电流Ix处，刻度不均匀(3)多挡位欧姆表欧姆表的测量范围都是0～∞，量程是一定的。前面学习的多用电表为了提高电阻的测量精度，欧姆挡设置了多个挡位，如图，3、4挡位为欧姆挡。由欧姆表测量原理的表达式知，电阻刻度左密右疏，为了提高测量精度，测量小电阻和大电阻时指针都应该尽量偏至表盘中间区域，中值电阻等于欧姆表内阻，所以测量大电阻和小电阻时，欧姆表内阻也应该随之变化，而图中表头的满偏电流一定，由闭合电路欧姆定律可知必须改变电源电动势。(还有一种多挡位欧姆表，电源电动势不变，通过改变表头的连接，以改变通过电源的最大电流从而换挡。)实际中，欧姆挡挡位之间是10倍的进率。只要更换挡位，欧姆挡电路就改变了，所以更换挡位测量前先要进行欧姆调零，校准欧姆表在此挡位时的内阻。测量时表盘上的电阻刻度乘以倍率即为测量值。例3(多选)如图所示是某电源的路端电压与电流的关系图像，下列结论正确的是()A．电源的电动势为6.0VB．电源的内阻为12ΩC．电源的短路电流为0.5AD．电流为0.3A时的外电阻是18Ω[实践探究]图像中的纵坐标是从零开始的吗？提示：不是。[规范解答]U­I图像在纵轴上的截距等于电源的电动势，即E＝6.0V，A正确。因为该电源的U­I图像的纵坐标不是从零开始的，所以图线与横轴的交点的横坐标0.5A并不是该电源的短路电流，电源的内阻应按U­I图线斜率的绝对值计算，即r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(5.0－6.0,0.5－0)))Ω＝2Ω，B、C错误。由闭合电路欧姆定律可得电流I＝0.3A时，外电阻R＝eq\f(E,I)－r＝18Ω，D正确。[答案]AD规律点拨电源的U­I图像中，无论U轴的起点是否为零，只要I轴的起点为零，图线与纵轴的交点的纵坐标就表示电源电动势E。电源的内阻等于eq\f(E,I短)，其中I短是U轴起点为零时图线与横轴交点的横坐标。r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))在任何情况下都可以使用。[变式训练3－1]如图所示，甲电路中只有一个小灯泡，乙电路中有四个小灯泡并联，两个电路所用电池和小灯泡的规格都相同。闭合开关后发现，乙电路中每个小灯泡的亮度明显比甲电路中的小灯泡暗。下列对该现象的解释，正确的是()A．甲电路中流过电源的电流更大B．甲电路中的路端电压更大C．甲电路中灯泡两端的电压是乙电路中灯泡两端电压的四倍D．甲电路中流过灯泡的电流是乙电路中流过每个灯泡电流的四倍答案B解析两个电路中的电源相同，灯泡规格相同，根据并联电路的规律可知，甲电路中外电阻更大，根据闭合电路欧姆定律可知，甲电路中干路电流更小，路端电压更大，即灯泡两端电压更大，所以甲电路中的灯泡更亮，A错误，B正确。根据并联电路的规律可知，甲电路中外电阻是乙电路中外电阻的四倍，根据U＝eq\f(E,R外＋r)R外可知，甲电路中灯泡两端的电压与乙电路中灯泡两端电压的比值为eq\f(U甲,U乙)＝eq\f(R外乙＋r,R外甲＋r)·eq\f(R外甲,R外乙)＝eq\f(R外乙＋r,R外甲＋r)×4<4，C错误。根据I＝eq\f(E,R外＋r)可知，甲电路中流过灯泡的电流与乙电路中流过四个灯泡的总电流不相等，而乙电路中流过每个灯泡的电流相同，则甲电路中流过灯泡的电流不是乙电路中流过每个灯泡电流的四倍，D错误。[变式训练3－2]图甲表示某金属丝的电阻R随摄氏温度t变化的情况。把这段金属丝与电池、电流表串联起来(图乙)，用这段金属丝做测温探头，把电流表的刻度改为相应的温度刻度，就得到了一个简易温度计。下列说法正确的是()A．tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系B．tA应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系C．tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是线性关系D．tB应标在电流较大的刻度上，且温度与电流是非线性关系答案B解析由图甲可知，tA对应的电阻阻值较小，由闭合电路欧姆定律知对应电路中的电流较大，故tA应标在电流较大的刻度上，而tB应标在电流较小的刻度上；由图甲得R＝R0＋kt，其中R0为图线的纵截距，由闭合电路欧姆定律得I＝eq\f(E,R＋RA＋r)，联立解得I＝eq\f(E,RA＋r＋R0＋kt)，可知温度t与电流I是非线性关系。故B正确，A、C、D错误。

科学思维逆向思维——图像法大多数情况下，物理问题都利用公式运算分析求解，但在某些情况下，物理量间的关系无法用数学函数表示，从而无法用通常的解析法求解。对于这种情况，如果用图像的方式给出了物理量间的关系，则可以从逆向思维的角度考虑，把题目涉及的已知相关数学函数转换为图像画在题给图像中，用图像求解。例如，如果闭合电路中含有非线性元件，非线性元件只给出伏安特性曲线而没有给出曲线的表达式，则只有非线性元件以外的部分才能根据闭合电路欧姆定律、部分电路欧姆定律写成解析函数，这时无法用解析法列方程求解非线性元件的电流、电压，从而无法计算非线性元件的电阻、电功率。将非线性元件以外的部分的函数关系式画在非线性元件的伏安特性曲线所在坐标系中，则两图线的交点即为闭合电路的解(非线性元件的工作点)，根据交点的坐标即可求解非线性元件的电阻、电功率等。例(多选)某小灯泡的伏安特性曲线如图所示。若将此小灯泡与两节干电池组成的电池组(电动势E＝3V、内阻r＝2.5Ω)连接成闭合电路，则()A．小灯泡中的电流为0.44AB．小灯泡两端的电压为2.80VC．小灯泡的工作电阻为5ΩD．小灯泡消耗的电功率为0.80W[规范解答]将此小灯泡与两节干电池组成的电池组(电动势E＝3V、内阻r＝2.5Ω)连接成闭合电路，则对电池组有E＝U＋Ir，代入数据得U＝3－2.5I，将此函数关系图像画在灯泡的I­U图像坐标系中，则交点即为该灯泡的工作点，由图可知小灯泡中的电流为I＝0.4A，两端电压为U＝2.0V，则小灯泡的工作电阻为R＝eq\f(U,I)＝5Ω，小灯泡消耗的电功率为P＝IU＝0.80W，故选C、D。[答案]CD1．(电源和电动势)(多选)关于电源和电动势，下列说法中正确的是()A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电荷的电势能增加B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大C．电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位电荷量的正电荷从负极移向正极时做功越多D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极时，移送的电荷量越多答案AC解析电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以，非静电力做功，电荷的电势能增加，因此A正确；电源的电动势是反映电源将其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量，电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，不能说非静电力做功越多，电动势越大，也不能说电动势越大，移送的电荷量越多，故C正确，B、D错误。2.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(E＝\f(W,q)的计算))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，则该发电机的电动势为()A．6V B．360VC．120V D．12V答案A解析q＝It，E＝eq\f(W,q)＝eq\f(W,It)＝eq\f(180,0.5×60)V＝6V。故选A。3.(闭合电路欧姆定律的应用)如图所示的电路中，把R由2Ω改变为6Ω时，电流强度减小为原来的一半，则电源的内电阻应为()A．4Ω B．8ΩC．6Ω D．2Ω答案D解析根据闭合电路欧姆定律E＝I(R＋r)，当R＝2Ω时，E＝I(2＋r)；当R＝6Ω时，E＝eq\f(I,2)(6＋r)，联立解得r＝2Ω，故选D。4．(路端电压与负载的关系)电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是()A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小D．若外电路断开，则路端电压为零答案C解析路端电压U＝IR＝E－Ir，因为I增大时，R减小，所以不能用U＝IR判断路端电压的变化情况，根据U＝E－Ir可知，当I增大时，路端电压减小，所以A、B错误，C正确；当外电路断开时，路端电压为E，D错误。5．(闭合电路欧姆定律的应用)一太阳能电池板，测得它的开路电压为800mV，短路电流为40mA。若将该电池板与一阻值为20Ω的电阻连成一闭合电路，则它的路端电压是()A．0.10V B．0.20VC．0.30V D．0.40V答案D解析由已知条件得：E＝800mV，又因I短＝eq\f(E,r)，所以r＝eq\f(E,I短)＝eq\f(800×10－3,40×10－3)Ω＝20Ω。所以U＝IR＝eq\f(E,R＋r)R＝eq\f(800,20＋20)×20mV＝400mV＝0.40V，D正确。6.(闭合电路欧姆定律的应用)如图所示，当开关S断开时，理想电压表示数为3V，当开关S闭合时，理想电压表示数为1.8V，则外电阻R与电源内阻r之比为()A．5∶3 B．3∶5C．2∶3 D．3∶2答案D解析S断开时，电压表的示数等于电源的电动势，即E＝3V。S闭合时，U外＝1.8V，所以U内＝E－U外＝1.2V，因U外＝IR，U内＝Ir，所以R∶r＝U外∶U内＝1.8V∶1.2V＝3∶2。故选D。7.(闭合电路欧姆定律的应用)如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1Ω。当开关S闭合后，理想电压表的读数为1V；当开关S断开后，理想电压表的读数为0.8V，则电源的电动势等于()A．1V B．1.2VC．2V D．4V答案C解析当S闭合时，通过电源的电流I＝eq\f(U,R1)＝eq\f(1,1)A＝1A，且有E＝I(R外＋r)，R外＝R1＋eq\f(R2R3,R2＋R3)＝1.5Ω；当S断开时，通过电源的电流I′＝eq\f(U′,R1)＝eq\f(0.8,1)A＝0.8A，且有E＝I′(R外′＋r)，R外′＝R1＋R3＝2Ω，联立解得E＝2V，C正确。8.(U­I图像)(多选)如图所示，甲、乙为两个独立电源(外电路为纯电阻电路)的路端电压与通过它们的电流I的关系图线，下列说法中正确的是()A．路端电压都为U0时，它们的外电阻相等B．电流都是I0时，两电源的内电压相等C．电源甲的电动势大于电源乙的电动势D．电源甲的内阻小于电源乙的内阻答案AC解析甲、乙两图线的交点坐标为(I0，U0)，外电路为纯电阻电路，说明当路端电压都为U0时，两电路的外电阻相等，为eq\f(U0,I0)，故A正确；图线的斜率的绝对值大小表示电源内电阻的大小(电动势与短路电流的比值)，图线甲的斜率的绝对值大于图线乙的斜率的绝对值，表明电源甲的内阻大于电源乙的内阻，故D错误；图线与U轴的截距表示电动势的大小，由图线可知，甲与U轴的截距比乙的大，表明电源甲的电动势大于电源乙的电动势，故C正确；电源的内电压等于通过电源的电流与电源内阻的乘积，即U内＝Ir，因为电源甲的内阻较电源乙的内阻大，所以当电流都为I0时，电源甲的内电压较大，故B错误。9.(非静电力)(多选)如图为伏打电池示意图，由于化学反应，在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b。沿电流方向绕电路一周，非静电力做功的区域是()A．R B．bC．r D．a答案BD解析非静电力的作用是在电源内部把正电荷由负极移向正极，所以非静电力做功的区域是电极附近的a、b，而不是电路中，故B、D正确。10．(闭合电路欧姆定律的应用)(多选)运动量减少，会导致体重逐渐增加，体内的脂肪也逐渐增多，我们可以用某型号脂肪测量仪(如图甲所示)来测量脂肪积累程度。其原理是根据人体电阻的大小来判断脂肪所占比例(体液中