2024-2025學(xué)年高中物理第二章恒定電流2電動勢學(xué)案新人教版選修3-11

PAGE7-2電動勢素養(yǎng)目標(biāo)定位※知道電源是能維持外電路中穩(wěn)定電流的緣由※※駕馭電動勢的概念及表達式※了解電池內(nèi)部能量的轉(zhuǎn)化過程素養(yǎng)思維脈絡(luò)學(xué)問點1電源1．概念通過__非靜電力__做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為__電能__的裝置。2．原理在電源內(nèi)部__非靜電力__做功，__其他形式的能__轉(zhuǎn)化為電能；在電源的外部電路，__電場力__做功，__電能__轉(zhuǎn)化為其他形式的能。3．作用保持兩極間有__肯定電壓__，供應(yīng)電路電能。學(xué)問點2電動勢1．概念非靜電力把正電荷從負極移送到正極所__做的功__跟被移送的__電荷量__的比值叫電源的電動勢。2．公式E＝__eq\f(W,q)__。3．單位伏特4．物理意義反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能__本事的大小__，在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)部從負極移送到正極__所做的功__。5．方向規(guī)定電動勢E是標(biāo)量，為探討問題便利，規(guī)定其方向為電源內(nèi)部電流方向，即由電源__負極__指向__正極__方向。6．大小的確定因素由電源中__非靜電力__的特性確定，跟電源的體積無關(guān)，跟__內(nèi)外電路__也無關(guān)。學(xué)問點3電源的內(nèi)阻及電池的容量1．電源的內(nèi)阻電源的內(nèi)部也是由導(dǎo)體組成的，所以也有__電阻__，這個電阻叫做電源的內(nèi)阻。2．電池的容量①定義：電池放電時能輸出的__總電荷量__，通常以安培時(A·h)或毫安時(mA·h)作單位。②特點：電池的容量與__放電狀態(tài)__有關(guān)，同樣的電池，小電流、間斷性放電要比大電流、連續(xù)放電的容量大。思索辨析『判一判』(1)電動勢與電勢差實質(zhì)上是一樣的。(×)(2)電源的電動勢由電源自身確定。(√)(3)電源電動勢越大，非靜電力做功的本事越強。(√)(4)電動勢E＝eq\f(W非,q)與U＝eq\f(W電,q)及電場強度E＝eq\f(F,q)等均采納比值定義法。(√)(5)1號與5號、7號干電池的體積不同，但它們將其他能轉(zhuǎn)化為電能的本事相同。(√)『選一選』(多選)如圖為一塊手機電池的文字說明，下列說法正確的是(ABD)A．該電池的容量為500mA·hB．該電池的電動勢為3.6VC．該電池在工作時的電流為500mAD．若電池以10mA的電流工作，可用50h解析：電池上的3.6V表示電動勢，500mA·h表示電荷容量，可以由電荷容量計算在肯定放電電流下運用的時間，由500mA·h＝t×10mA，得t＝50h，所以A、B、D選項正確。該電池在工作時的電流很小，遠小于500mA，選項C錯誤?！合胍幌搿恍∶髂棠碳矣玫氖恰岸嗉墶笔蛛娡?，可以由兩節(jié)或三節(jié)電池串聯(lián)運用，小明奶奶買來1.5V的1號電池2節(jié)，運用一段時間后，手電筒燈泡變紅變暗，為了節(jié)約，小明奶奶又找來一節(jié)用過的1號電池，3節(jié)串聯(lián)起來運用，發(fā)覺燈泡還非常暗淡，為了幫助奶奶弄清晰是怎么回事，小明從學(xué)校借來電壓表，對3節(jié)舊電池的電動勢逐個進行測量，示數(shù)幾乎均為1.1V,3節(jié)總電動勢可達3.3V，已經(jīng)超過兩節(jié)新電池的電動勢，請你幫助小明分析一下，燈泡依舊暗淡的緣由出在哪里？解析：干電池用舊了，用電壓表測量電池兩端的電壓，有時候依舊比較高，但是接入電路后卻不能使負載小燈泡正常工作。這種狀況是因為電池的內(nèi)電阻變大了，導(dǎo)致通過燈泡的電流很小。探究一對非靜電力的理解Seq\o(\s\up7(思索探討),\s\do5(ikaotaolun))1視察下面2個圖片，請思索探討：(1)抽水機和電源各起到什么作用？(2)在外電路中，電子在電場力作用下由負極流向正極。在電源內(nèi)部電子是如何由正極流向負極的呢？提示：(1)抽水機增加水的重力勢能；電源增加電荷的電勢能。(2)在電源內(nèi)部必需有一個“非靜電力”對電荷做正功，將電子從電源的正極搬到負極。Geq\o(\s\up7(歸納總結(jié)),\s\do5(uinazongjie))1．非靜電力電源內(nèi)使正、負電荷分別，并使正電荷聚積到電源正極，負電荷聚積到電源負極的非靜電性質(zhì)的作用力。是對除靜電力外能對電荷流淌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，非靜電力是一種與離子的溶解和沉積過程相聯(lián)系的化學(xué)作用。(2)在一般發(fā)電機中，非靜電力起源于磁場對運動電荷的作用。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，就有多少能轉(zhuǎn)化為電能。Deq\o(\s\up7(典例剖析),\s\do5(ianlipouxi))典例1(多選)以下說法中正確的是(ABD)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)部正電荷能從負極到正極是因為電源內(nèi)部存在非靜電力和靜電力C．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削減D．靜電力移動電荷做功電荷電勢能削減，非靜電力移動電荷做功電荷電勢能增加解題指導(dǎo)：在電源內(nèi)部，通過非靜電力做功，把正電荷從負極移到正極，電荷的電勢能增加。在電源外部靜電力做功，把正電荷從正極沿導(dǎo)線移到負極，電荷電勢能削減。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)部正電荷能從負極到正極是因為電源內(nèi)部既存在非靜電力，又存在靜電力，故B正確；靜電力與非靜電力都可以使電荷移動，靜電力移動電荷做功電荷電勢能削減，非靜電力移動電荷做功電荷電勢能增加，故C錯誤，D正確?！矊c訓(xùn)練1〕(多選)如圖為伏打電池示意圖，由于化學(xué)反應(yīng)，在A、B兩電極旁邊產(chǎn)生了很薄的兩個帶電接觸層a、b。沿電流方向繞電路一周，非靜電力做功的區(qū)域是(BD)A．R B．bC．r D．a(chǎn)解析：在電池中，非靜電力是化學(xué)作用，它使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電勢能，從而實現(xiàn)向外電路供電的目的。由于化學(xué)反應(yīng)，在A、B兩電極旁邊產(chǎn)生了很薄的兩個帶電接觸層a、b，所以非靜電力做功的區(qū)域是a、b。r處是內(nèi)電路，電源內(nèi)阻在此把電勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此處是靜電力做功，同樣R處是外電路，也是靜電力做功。探究二對電動勢的理解Seq\o(\s\up7(思索探討),\s\do5(ikaotaolun))2要在電路中維持持續(xù)電流，電路中必需接有電源，電池是常見的電源，下圖是常見的各種電池。用什么物理量去描述電源的特性呢？提示：電動勢。Geq\o(\s\up7(歸納總結(jié)),\s\do5(uinazongjie))1．電動勢的物理意義：電動勢大小反映電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本事的大小。2．電動勢的大?。涸跀?shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在電源內(nèi)部從負極搬運到正極所做的功。3．方向：電動勢是標(biāo)量，為了探討問題便利，規(guī)定電動勢的方向為電源內(nèi)部電流的方向，即由電源負極指向正極。4．電動勢和電壓的區(qū)分與聯(lián)系電壓U電動勢E物理意義電場力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能定義式U＝eq\f(W,q)，W為電場力做的功E＝eq\f(W,q)，W為非靜電力做的功單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系E＝U內(nèi)＋U外電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電勢差特殊提示：(1)電動勢E＝eq\f(W非,q)與U＝eq\f(W,q)及電場強度E＝eq\f(F,q)等均采納比值定義法。(2)電壓U計算時考慮正、負，而電動勢E只能是正值。Deq\o(\s\up7(典例剖析),\s\do5(ianlipouxi))典例2下列關(guān)于電源電動勢的說法中正確的是(C)A．電源的電動勢越大，電源所能供應(yīng)的電能就越多B．電源的路端電壓增大時，其電源供應(yīng)的電能肯定也增大C．無論內(nèi)電壓和外電壓如何改變，其電源的電動勢肯定不變D．在某電池的電路中，每通過2C的電荷量，電池供應(yīng)的電能是4J，那么這個電池的電動勢是0.5V解題指導(dǎo)：(1)電源的電動勢指電源中非靜電力做功本事的大小，即移送單位正電荷非靜電力所做功的多少。(2)電源向外供應(yīng)的電能與電源的工作狀態(tài)及通電時間有關(guān)。(3)電源的電動勢是電源本身的性質(zhì)，與外電路工作狀況無關(guān)。解析：電源的電動勢越大，電源移送單位電荷時所能供應(yīng)的電能就越多，但總的電能不肯定多，故A錯誤；電源的路端電壓增大時，其電源供應(yīng)的電能的實力增大，而電源供應(yīng)的電能不肯定也增大，故B錯誤；電動勢的大小由電源本身的特性確定，與內(nèi)外電路無關(guān)，無論內(nèi)電壓和外電壓如何改變，其電源的電動勢肯定不變，故C正確；由E＝eq\f(W,q)可知，E＝2V；故D錯誤；故選C。〔對點訓(xùn)練2〕(2024·新疆建設(shè)兵團一師高二上學(xué)期期中)有關(guān)電壓和電動勢的說法中錯誤的是(A)A．電壓和電動勢的單位都是伏特，故電動勢與電壓是同一物理量B．電動勢公式E＝eq\f(W,q)中的W與電壓U＝eq\f(W,q)中的W是不同的，前者為非靜電力做功，后者為靜電力做功C．電動勢是反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本事的物理量D．?dāng)嗦窌r的路端電壓等于電源的電動勢的大小解析：電壓與電動勢的單位相同，但物理意義不同，是兩個不同的物理量，故A錯誤；電動勢公式E＝W非/q中的W非是非靜電力做功，電壓U＝W電/q中的W靜是靜電力做功，故B正確；電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電動勢反映電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本事大小，故C正確；當(dāng)外電路斷開時，路端電壓等于電動勢，故D正確。本題選錯誤的，故選A。電路中的能量轉(zhuǎn)化問題1．功是能量轉(zhuǎn)化的量度。在電源中，非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，非靜電力移送電荷做了多少功，就有多少其他形式能轉(zhuǎn)化為電能；在電路中，靜電力做功，電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，靜電力做了多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。2．無論電源內(nèi)部還是電源外部都存在著電場，在外電路中只有靜電力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，而在電源內(nèi)部，有內(nèi)阻，靜電力也做一部分功，將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但也有非靜電力對電荷做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。案例將電動勢為3.0V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。解析：由電動勢的定義可知，在電源內(nèi)部中非靜電力每移送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，電場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＝3×6J＝18J