2024-2025学年高中物理第二章恒定电流2电动势学案新人教版选修3-11

PAGE7-2电动势素养目标定位※知道电源是能维持外电路中稳定电流的缘由※※驾驭电动势的概念及表达式※了解电池内部能量的转化过程素养思维脉络学问点1电源1．概念通过__非静电力__做功把其他形式的能转化为__电能__的装置。2．原理在电源内部__非静电力__做功，__其他形式的能__转化为电能；在电源的外部电路，__电场力__做功，__电能__转化为其他形式的能。3．作用保持两极间有__肯定电压__，供应电路电能。学问点2电动势1．概念非静电力把正电荷从负极移送到正极所__做的功__跟被移送的__电荷量__的比值叫电源的电动势。2．公式E＝__eq\f(W,q)__。3．单位伏特4．物理意义反映电源把其他形式的能转化为电能__本事的大小__，在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极移送到正极__所做的功__。5．方向规定电动势E是标量，为探讨问题便利，规定其方向为电源内部电流方向，即由电源__负极__指向__正极__方向。6．大小的确定因素由电源中__非静电力__的特性确定，跟电源的体积无关，跟__内外电路__也无关。学问点3电源的内阻及电池的容量1．电源的内阻电源的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内阻。2．电池的容量①定义：电池放电时能输出的__总电荷量__，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位。②特点：电池的容量与__放电状态__有关，同样的电池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量大。思索辨析『判一判』(1)电动势与电势差实质上是一样的。(×)(2)电源的电动势由电源自身确定。(√)(3)电源电动势越大，非静电力做功的本事越强。(√)(4)电动势E＝eq\f(W非,q)与U＝eq\f(W电,q)及电场强度E＝eq\f(F,q)等均采纳比值定义法。(√)(5)1号与5号、7号干电池的体积不同，但它们将其他能转化为电能的本事相同。(√)『选一选』(多选)如图为一块手机电池的文字说明，下列说法正确的是(ABD)A．该电池的容量为500mA·hB．该电池的电动势为3.6VC．该电池在工作时的电流为500mAD．若电池以10mA的电流工作，可用50h解析：电池上的3.6V表示电动势，500mA·h表示电荷容量，可以由电荷容量计算在肯定放电电流下运用的时间，由500mA·h＝t×10mA，得t＝50h，所以A、B、D选项正确。该电池在工作时的电流很小，远小于500mA，选项C错误。『想一想』小明奶奶家用的是“多级”手电筒，可以由两节或三节电池串联运用，小明奶奶买来1.5V的1号电池2节，运用一段时间后，手电筒灯泡变红变暗，为了节约，小明奶奶又找来一节用过的1号电池，3节串联起来运用，发觉灯泡还非常暗淡，为了帮助奶奶弄清晰是怎么回事，小明从学校借来电压表，对3节旧电池的电动势逐个进行测量，示数几乎均为1.1V,3节总电动势可达3.3V，已经超过两节新电池的电动势，请你帮助小明分析一下，灯泡依旧暗淡的缘由出在哪里？解析：干电池用旧了，用电压表测量电池两端的电压，有时候依旧比较高，但是接入电路后却不能使负载小灯泡正常工作。这种状况是因为电池的内电阻变大了，导致通过灯泡的电流很小。探究一对非静电力的理解Seq\o(\s\up7(思索探讨),\s\do5(ikaotaolun))1视察下面2个图片，请思索探讨：(1)抽水机和电源各起到什么作用？(2)在外电路中，电子在电场力作用下由负极流向正极。在电源内部电子是如何由正极流向负极的呢？提示：(1)抽水机增加水的重力势能；电源增加电荷的电势能。(2)在电源内部必需有一个“非静电力”对电荷做正功，将电子从电源的正极搬到负极。Geq\o(\s\up7(归纳总结),\s\do5(uinazongjie))1．非静电力电源内使正、负电荷分别，并使正电荷聚积到电源正极，负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用力。是对除静电力外能对电荷流淌起作用的其他力的统称。2．来源：(1)在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用。(2)在一般发电机中，非静电力起源于磁场对运动电荷的作用。3．功能关系：非静电力总是克服静电力做功，非静电力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程，做多少功，就有多少能转化为电能。Deq\o(\s\up7(典例剖析),\s\do5(ianlipouxi))典例1(多选)以下说法中正确的是(ABD)A．电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流B．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部存在非静电力和静电力C．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削减D．静电力移动电荷做功电荷电势能削减，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加解题指导：在电源内部，通过非静电力做功，把正电荷从负极移到正极，电荷的电势能增加。在电源外部静电力做功，把正电荷从正极沿导线移到负极，电荷电势能削减。解析：电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流，故A正确；在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部既存在非静电力，又存在静电力，故B正确；静电力与非静电力都可以使电荷移动，静电力移动电荷做功电荷电势能削减，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加，故C错误，D正确。〔对点训练1〕(多选)如图为伏打电池示意图，由于化学反应，在A、B两电极旁边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(BD)A．R B．bC．r D．a解析：在电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能，从而实现向外电路供电的目的。由于化学反应，在A、B两电极旁边产生了很薄的两个带电接触层a、b，所以非静电力做功的区域是a、b。r处是内电路，电源内阻在此把电势能转化为内能，此处是静电力做功，同样R处是外电路，也是静电力做功。探究二对电动势的理解Seq\o(\s\up7(思索探讨),\s\do5(ikaotaolun))2要在电路中维持持续电流，电路中必需接有电源，电池是常见的电源，下图是常见的各种电池。用什么物理量去描述电源的特性呢？提示：电动势。Geq\o(\s\up7(归纳总结),\s\do5(uinazongjie))1．电动势的物理意义：电动势大小反映电源将其他形式的能转化为电能的本事的大小。2．电动势的大小：在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功。3．方向：电动势是标量，为了探讨问题便利，规定电动势的方向为电源内部电流的方向，即由电源负极指向正极。4．电动势和电压的区分与联系电压U电动势E物理意义电场力做功，电能转化为其他形式的能非静电力做功，其他形式的能转化为电能定义式U＝eq\f(W,q)，W为电场力做的功E＝eq\f(W,q)，W为非静电力做的功单位伏特(V)伏特(V)联系E＝U内＋U外电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差特殊提示：(1)电动势E＝eq\f(W非,q)与U＝eq\f(W,q)及电场强度E＝eq\f(F,q)等均采纳比值定义法。(2)电压U计算时考虑正、负，而电动势E只能是正值。Deq\o(\s\up7(典例剖析),\s\do5(ianlipouxi))典例2下列关于电源电动势的说法中正确的是(C)A．电源的电动势越大，电源所能供应的电能就越多B．电源的路端电压增大时，其电源供应的电能肯定也增大C．无论内电压和外电压如何改变，其电源的电动势肯定不变D．在某电池的电路中，每通过2C的电荷量，电池供应的电能是4J，那么这个电池的电动势是0.5V解题指导：(1)电源的电动势指电源中非静电力做功本事的大小，即移送单位正电荷非静电力所做功的多少。(2)电源向外供应的电能与电源的工作状态及通电时间有关。(3)电源的电动势是电源本身的性质，与外电路工作状况无关。解析：电源的电动势越大，电源移送单位电荷时所能供应的电能就越多，但总的电能不肯定多，故A错误；电源的路端电压增大时，其电源供应的电能的实力增大，而电源供应的电能不肯定也增大，故B错误；电动势的大小由电源本身的特性确定，与内外电路无关，无论内电压和外电压如何改变，其电源的电动势肯定不变，故C正确；由E＝eq\f(W,q)可知，E＝2V；故D错误；故选C。〔对点训练2〕(2024·新疆建设兵团一师高二上学期期中)有关电压和电动势的说法中错误的是(A)A．电压和电动势的单位都是伏特，故电动势与电压是同一物理量B．电动势公式E＝eq\f(W,q)中的W与电压U＝eq\f(W,q)中的W是不同的，前者为非静电力做功，后者为静电力做功C．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能的本事的物理量D．断路时的路端电压等于电源的电动势的大小解析：电压与电动势的单位相同，但物理意义不同，是两个不同的物理量，故A错误；电动势公式E＝W非/q中的W非是非静电力做功，电压U＝W电/q中的W静是静电力做功，故B正确；电源是把其他形式的能转化为电能的装置，电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本事大小，故C正确；当外电路断开时，路端电压等于电动势，故D正确。本题选错误的，故选A。电路中的能量转化问题1．功是能量转化的量度。在电源中，非静电力做功，其他形式的能转化为电能，非静电力移送电荷做了多少功，就有多少其他形式能转化为电能；在电路中，静电力做功，电能转化成其他形式的能，静电力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。2．无论电源内部还是电源外部都存在着电场，在外电路中只有静电力做功，电能转化为其他形式的能，而在电源内部，有内阻，静电力也做一部分功，将电能转化为内能，但也有非静电力对电荷做功，将其他形式的能转化为电能。案例将电动势为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。解析：由电动势的定义可知，在电源内部中非静电力每移送1C电荷，有3J其他形式的能转化为电能。也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，电场力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。(1)W＝Eq＝3×6J＝18J