第二章學(xué)案2電動(dòng)勢(shì)(人教版選修3-1)

1、學(xué)案2電動(dòng)勢(shì)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.知道電源是將其他形式能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置.2.了解電路中自由電荷定向移動(dòng)過程中，靜電力和非靜電力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系.3.了解電源電動(dòng)勢(shì)的基本含義，知道它的定義式一、電源1非靜電力的作用：把正電荷由從負(fù)極搬運(yùn)到正極，同時(shí)在該過程中非靜電力做功，使電荷的電勢(shì)能增加2非靜電力特例：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(shì)能；在發(fā)電機(jī)中，非靜電力是電磁作用，它使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能3電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置二、電源的重要參數(shù)電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻1電動(dòng)勢(shì)(1)大?。弘妱?dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1_C的正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功(2

2、)公式：如果移送電荷q時(shí)非靜電力所做的功為W，那么電動(dòng)勢(shì)E表示為E.單位：伏特，符號(hào)為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)體的電阻一、電源問題設(shè)計(jì)如圖1所示，在外電路，電流由電源正極流向負(fù)極，即從高電勢(shì)流到低電勢(shì)，電流在電源內(nèi)部只能從負(fù)極流向正極，即從低電勢(shì)流到高電勢(shì)根據(jù)電場(chǎng)知識(shí)可知，靜電力不可能使電流從低電勢(shì)流向高電勢(shì)，反而起阻礙作用圖1(1)是什么力把正電荷從電源的負(fù)極搬運(yùn)到電源的正極？(2)電源中的能量是如何轉(zhuǎn)化的？答案(1)非靜電力(2)其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能要點(diǎn)提煉電源的

3、工作原理：在電源內(nèi)部非靜電力做功，使其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能；在電源的外部電路，靜電力做功，把電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能二、電動(dòng)勢(shì)問題設(shè)計(jì)日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源，如圖2所示的干電池、手機(jī)電池，它們有的標(biāo)有“1.5 V”字樣，有的標(biāo)有“3.7 V”字樣圖2如果把1 C的正電荷從1.5 V干電池的負(fù)極移到正極，電荷的電勢(shì)能增加了多少？非靜電力做了多少功？如果把1 C的正電荷從3.7 V的手機(jī)電池的負(fù)極移到正極呢？哪個(gè)電池做功本領(lǐng)大？答案從1.5 V干電池的負(fù)極移到正極，電勢(shì)能增加了1.5 J，非靜電力做功1.5 J；從3.7 V手機(jī)電池的負(fù)極移到正極，電勢(shì)能增加了3.7 J，非靜電力

4、做功3.7 J3.7 V手機(jī)電池做功本領(lǐng)大要點(diǎn)提煉1電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1_C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極移送到正極所做的功2公式：E是電動(dòng)勢(shì)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(dòng)勢(shì)不同，表示將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同，例如：蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2 V，表明在蓄電池內(nèi)移送1 C的電荷量從負(fù)極到正極時(shí)，可以將2 J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能3電動(dòng)勢(shì)的方向：電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量，為研究問題的方便，規(guī)定其方向?yàn)殡娫磧?nèi)部電流的方向，即在電源內(nèi)部由電源負(fù)極指向正極延伸思考1號(hào)、2號(hào)、5號(hào)干電池體積依次減少，其電動(dòng)勢(shì)如何？答案電動(dòng)勢(shì)都是1.5 V.一、對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解例1關(guān)于電動(dòng)勢(shì)E

5、的說法中正確的是()A電動(dòng)勢(shì)E的大小，與非靜電力所做的功W的大小成正比，與移送電荷量q的大小成反比B電動(dòng)勢(shì)E是由電源本身決定的，跟電源的體積和外電路均無關(guān)C電動(dòng)勢(shì)E是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量D電動(dòng)勢(shì)E的單位與電勢(shì)差的單位相同，故兩者在本質(zhì)上相同解析本題考查了電動(dòng)勢(shì)的基本概念，關(guān)鍵要正確地理解電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)是一個(gè)用比值定義的物理量，這個(gè)物理量是與這兩個(gè)相比的項(xiàng)沒有關(guān)系，它是由電源本身決定的，是表征其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量電動(dòng)勢(shì)和電壓盡管單位相同，但本質(zhì)上是不相同的，故選B、C.答案BC針對(duì)訓(xùn)練關(guān)于電動(dòng)勢(shì)，下列說法中正確的是()A在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極

6、，非靜電力做功，電勢(shì)能增加B對(duì)于給定的電源，移動(dòng)正電荷非靜電力做功越多，電動(dòng)勢(shì)就越大C電動(dòng)勢(shì)越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極向正極移動(dòng)時(shí)，單位電荷量做功越多D電動(dòng)勢(shì)越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極時(shí)，移送的電荷量越多答案AC解析電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置，是通過電源內(nèi)部的非靜電力做功來完成的，所以，非靜電力做功，電勢(shì)能就增加，因此選項(xiàng)A正確電源的電動(dòng)勢(shì)是反映電源內(nèi)部其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能本領(lǐng)的物理量，電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于移送單位電荷量的正電荷所做的功，不能說電動(dòng)勢(shì)越大，非靜電力做功越多，也不能說電動(dòng)勢(shì)越大，移送的電荷量越多，所以選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤

7、二、對(duì)公式E的理解和應(yīng)用例2由六節(jié)干電池(每節(jié)的電動(dòng)勢(shì)為1.5 V)串聯(lián)組成的電池組，對(duì)一電阻供電電路中的電流為2 A，在10 s內(nèi)電源做功為180 J，則電池組的電動(dòng)勢(shì)為多少？從計(jì)算結(jié)果中你能得到什么啟示？解析由E及qIt得E V9 V1.5×6 V故可得出：串聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢(shì)等于各電池的電動(dòng)勢(shì)之和答案9 V串聯(lián)電池組的總電動(dòng)勢(shì)等于各電池的電動(dòng)勢(shì)之和三、電源電動(dòng)勢(shì)在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用例3如圖3所示是兩個(gè)電池外殼的說明文字圖中所述進(jìn)口電池的電動(dòng)勢(shì)是_ V；國(guó)產(chǎn)電池最多可放出_ mA·h的電荷量，若電池平均工作電流為0.03 A，則最多可使用_ h圖中還提供了哪些信息：_.

8、圖3解析進(jìn)口電池的電動(dòng)勢(shì)是1.2 V，國(guó)產(chǎn)電池最多可放出600 mA·h的電荷量由t20 h，即最多可使用20 h圖中還提供了充電時(shí)間和充電電流等答案1.260020充電時(shí)間和充電電流等1(對(duì)電動(dòng)勢(shì)概念的理解)關(guān)于電壓和電動(dòng)勢(shì)，下列說法正確的是()A電動(dòng)勢(shì)就是電源兩極間的電壓B電壓和電動(dòng)勢(shì)單位都是伏特，所以電壓和電動(dòng)勢(shì)是同一物理量的不同叫法C電壓UW/q和電動(dòng)勢(shì)EW/q中的W是一樣的，都是靜電力所做的功D電壓和電動(dòng)勢(shì)有本質(zhì)的區(qū)別，反映的能量轉(zhuǎn)化方向不同答案D解析電動(dòng)勢(shì)只是在數(shù)值上等于電源兩極間的電壓，但是不能說電動(dòng)勢(shì)是電壓，A錯(cuò)；盡管電壓和電動(dòng)勢(shì)單位都是伏特，但它們不是同一物理量，有

9、本質(zhì)的區(qū)別，電壓反映靜電力做功，電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，而電動(dòng)勢(shì)反映非靜電力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，故B、C錯(cuò)，D對(duì)2(對(duì)電源的理解)關(guān)于電源，下列說法正確的是()A當(dāng)電池用舊之后，電源電動(dòng)勢(shì)減小，內(nèi)阻增大B當(dāng)電池用舊之后，電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻都不變C當(dāng)電池用舊之后，電源電動(dòng)勢(shì)基本不變，內(nèi)阻增大D以上說法都不對(duì)答案C解析電池用舊之后，電源電動(dòng)勢(shì)基本不變，但是內(nèi)阻變的很大3(非靜電力及其做功的特點(diǎn))以下說法中正確的是()A電源內(nèi)部和外電路，正電荷都受靜電力作用，所以能不斷定向移動(dòng)形成電流B靜電力與非靜電力都可以使電荷移動(dòng)，所以本質(zhì)上都是使電荷的電勢(shì)能減少C在電源內(nèi)部正電荷能從負(fù)極到達(dá)正極是因?yàn)?/p>

10、電源內(nèi)部只存在非靜電力而不存在靜電力D靜電力移動(dòng)電荷做功電勢(shì)能減少，非靜電力移動(dòng)電荷做功電勢(shì)能增加答案D解析本題考查的是非靜電力及其做功的特點(diǎn)無論電源內(nèi)部還是外電路都存在著電場(chǎng)在外電路中只有靜電力做功，電荷電勢(shì)能減少，電勢(shì)能轉(zhuǎn)化為其他形式的能而在電源內(nèi)部，電荷受靜電力和非靜電力共同作用，而非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能，電荷電勢(shì)能增加，故選D.4(電池容量的理解)電池容量就是電池放電時(shí)輸出的總電荷量，某蓄電池標(biāo)有“15 A·h”的字樣，則表示()A該電池在工作1 h 后達(dá)到的電流為15 AB該電池在工作15 h 后達(dá)到的電流為15 AC電池以1.5 A 的電流工作，可用10

11、hD電池以15 A 的電流工作，可用15 h答案C解析此字樣在很多充電電池上都有標(biāo)注，它表示電池蓄存電荷量的情況，通過它可以知道電池在一定的放電電流下使用的時(shí)間，放電電流為1.5 A時(shí)，15 A·h1.5 A×10 h，故C項(xiàng)正確題組一對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解1對(duì)于電動(dòng)勢(shì)的定義式E的理解，正確的是()AE與W成正比 BE與q成反比CE的大小與W、q無關(guān) DW表示非靜電力答案C解析電動(dòng)勢(shì)是描述電源非靜電力搬運(yùn)電荷本領(lǐng)大小的物理量，與W、q無關(guān)2關(guān)于電源的電動(dòng)勢(shì)，下列說法中正確的是()A同一電源接入不同的電路，電動(dòng)勢(shì)會(huì)發(fā)生變化B1號(hào)干電池比7號(hào)干電池的體積大，但電動(dòng)勢(shì)相同C電動(dòng)勢(shì)、電壓和

12、電勢(shì)差雖名稱不同，但物理意義相同，所以單位也相同D電源電動(dòng)勢(shì)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)化為電能越多，電動(dòng)勢(shì)就越大答案B3手電筒的兩節(jié)干電池，已經(jīng)用了較長(zhǎng)時(shí)間，燈泡只發(fā)出很微弱的光，把它們?nèi)〕鰜?，用電壓表測(cè)電壓，電壓表示數(shù)接近3 V，再把它們作為一個(gè)臺(tái)式電子鐘的電源，電子鐘能正常工作，則下列說法：這兩節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)減少了很多這兩節(jié)干電池的內(nèi)阻增大了很多這臺(tái)電子鐘的額定電壓一定比手電筒的小燈泡的額定電壓小這臺(tái)電子鐘的正常工作電流一定比小燈泡正常工作電流小其中正確的是()A B C D答案C解析題目所給的材料中，有幾點(diǎn)要特別注意：手電筒的燈泡發(fā)出很微弱的光，這說

13、明通過小燈泡的電流已經(jīng)很小用電壓表測(cè)兩節(jié)干電池的電壓示數(shù)接近3 V，這說明每節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)仍約為1.5 V，把它們作為電子鐘的電源，電子鐘正常工作，說明電子鐘的工作電流比較小由此我們可以知道，干電池在用了很長(zhǎng)一段時(shí)間之后，電動(dòng)勢(shì)的大小基本沒變，那為什么手電筒卻發(fā)出微弱的光呢？可見，該電池的內(nèi)電阻已經(jīng)變大了很多故正確選項(xiàng)為C.4.如圖1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(dòng)勢(shì)約為1.2 V，這表示()圖1A電路通過1 C的電荷量，電源把1.2 J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能B電源在每秒內(nèi)把1.2 J其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C該電源比電動(dòng)勢(shì)為1.5 V的干電池做功少D該電源與電動(dòng)勢(shì)為1.5

14、 V的干電池相比，通過1 C電荷量時(shí)其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能少答案AD題組二對(duì)公式E的理解和應(yīng)用5一臺(tái)發(fā)電機(jī)用0.5 A的電流向外輸電，在1 min內(nèi)將180 J的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，則發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為()A6 VB360 VC120 VD12 V答案A解析qIt，E V6 V.6單位電荷量的正電荷沿閉合電路移動(dòng)一周，在內(nèi)、外電路中釋放的總能量決定于()A電源的電動(dòng)勢(shì) B通過電源的電流C路端電壓的大小 D內(nèi)、外電阻之和答案A解析由E得WEq，故單位電荷量的正電荷移動(dòng)一周，電路中釋放的總能量決定于電源電動(dòng)勢(shì)E.7太陽能電池已經(jīng)越來越多地應(yīng)用于我們生活中，有些太陽帽前安裝的小風(fēng)扇就是靠太陽能電池供電的

15、可以測(cè)得某太陽能電池可產(chǎn)生0.6 V的電動(dòng)勢(shì)，這表示()A電路中每通過1 C電荷量，太陽能電池把0.6 J的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹷無論接不接入外電路，太陽能電池兩極間的電壓都為0.6 VC太陽能電池在1 s內(nèi)將0.6 J的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比一節(jié)干電池(電動(dòng)勢(shì)為1.5 V)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)小答案AD解析電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力把1 C的正電荷從電源內(nèi)部的負(fù)極移到正極所做的功，即把太陽能轉(zhuǎn)化為電能的多少，而不是在1 s內(nèi)轉(zhuǎn)變的電能電動(dòng)勢(shì)越大，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大故A、D對(duì)，C錯(cuò)；電源在不接入電路時(shí)，兩極間的電壓大小為電動(dòng)勢(shì)，故B錯(cuò)題組三綜合應(yīng)

16、用8一塊數(shù)碼相機(jī)中用的鋰電池的電動(dòng)勢(shì)為3.6 V，容量為1 000 mA·h(相當(dāng)于用1 000 mA的電流釋放可放電1 h，用500 mA的電流釋放可放電2 h，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32.454解析電源輸出的總電能EUQUIt3.6×1×3 600 J12 960 J.關(guān)閉液晶屏?xí)r，每拍一張照片消耗的電能E132.4 J.打開液晶屏?xí)r，每拍一張照片消耗的電能E286.4 J.每拍一張照片液晶屏消耗的電能E3E2E186.4 J32.4 J54 J.9電動(dòng)勢(shì)為20 V的電源向外供電，已知它在1 min時(shí)間內(nèi)移動(dòng)120 C的電荷量，則：(1)這個(gè)回路中的電流是多大？(2)電源產(chǎn)生了多少電能？答案(1)2 A(2)2 400 J解析(1)由公式得電流：I A2 A.(2)電源產(chǎn)生的電能為：WqU120×20 J2 400 J.10將電動(dòng)勢(shì)為3 V的電源接入電路中，測(cè)得電源兩極間的電壓為2.4 V，當(dāng)電路中有6 C的電荷流過時(shí)，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)18