2018_2019学年高中物理第二章恒定电流第2节电动势学案新人教版.docx

第2节电动势1知道电源的作用和什么是“非静电力”2了解电池内部能量的转化过程和生活中的电池3掌握电动势的概念及表达式，知道电动势的物理意义一、电源1非静电力的作用：把正电荷从负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，使电荷的电势能增加2电源概念：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二、电源的参数电动势、内阻1电动势(1)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能本领的物理量(2)定义：电动势指在电源内部，非静电力把正电荷由负极移送到正极，非静电力所做的功W与移送电荷q的比值，用E表示，即E(3)单位：与电势、电势差的单位相同，为伏特(4)大小的决定因素：由电源中非静电力特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路也无关2内阻：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内阻 判一判(1)非静电力是指电源把正电荷(负电荷)从正极(负极)搬运到负极(正极)的过程中做功的力，这种非静电力做的功，使电荷的电势能增加()(2)不同的电源，非静电力做功的本领不同，因而电源的电动势不同()(3)电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多()(4)电动势E与U及电场强度E等均采用比值定义法()(5)电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，叫做电源的内阻，内阻与电动势为电源的两个重要参数，对同一电源来说电动势和内阻一般是不变的()提示：(1)(2)(3)(4)(5) 想一想如图所示是闭合电路中自由电荷(假设是正电荷)发生定向移动形成电流的示意图请问：(1)正电荷在运动过程中静电力对其做什么功？(2)非静电力对正电荷做什么功？提示：(1)正功(2)负功 做一做下列说法中正确的是()A在电源内部和外部电路中，正电荷都受静电力的作用，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少，非静电力移动电荷做功电势能增加提示：选D无论在电源内部还是外部都存在着电场在外电路中只有静电力做功，电荷的电势能减少在电源内部，电荷受静电力和非静电力的共同作用，静电力做功将电势能转化为内能，而非静电力移动电荷做功把其他形式的能转化为电势能，电荷的电势能增加，故选项D正确对电源的理解1静电力和非静电力静电力是带电体之间通过电场相互作用的力，又称为库仑力非静电力是指除静电力外能对电荷移动起作用的力2静电力与非静电力做功的比较(1)非静电力只存在于电源内部，因此非静电力只在电源内部对电荷做功通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能(2)静电力存在于整个闭合电路上，所以在电路中任何部位静电力都要做功静电力做功将电能转化为其他形式的能(3)在整个电路上，非静电力做的功与静电力做的功相等3电源与电路中的能量转化问题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，就有多少其他形式的能转化为电能，即W非qE；在电路中，电场力做功，电能转化成其他形式的能，电场力移送电荷做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即W电qU【题组过关】1(多选)关于电源，下列说法中正确的是()A电源可将其他形式的能转化为电能B在电源内部，其他形式的能转化为电能C在电源内部，电源依靠库仑力搬移电荷D电源就是产生电荷的装置解析：选AB电源是将其他形式的能转化为电能的装置，A正确；在电源内部依靠非静电力做功将其他形式的能转化为电能，B正确，C错误；电源能够不断移动电荷，不能产生电荷，D错误2关于电源内部和外电路中功和能的转化，下列说法正确的是()A电源内部只有非静电力做功B电源内部静电力只能做负功C外电路中电场力做功将电势能转化为其他形式的能D电源内部非静电力做正功将电势能转化为其他形式的能解析：选C电源内部有静电力做功，如果电源没有内阻，静电力对运动电荷做负功，电源有内阻时，电荷通过内阻，静电力做正功将电势能转化为内能，故A、B错误；在电源内部非静电力做功将其他形式的能转化为电能，在外电路中电场力做功将电能转化为其他形式的能，故C正确，D错误对电动势的理解和应用1电源的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，即非静电力移送相同电荷量的电荷做功越多，则电动势越大2公式E是电动势的定义式而不是决定式，E的大小与W和q无关，是由电源自身的性质决定的，不同种类的电源电动势大小不同 命题视角1对电动势的理解一节干电池的电动势为15 V，这表示()A电池中每通过1 C的电荷量，该电池能将15 J的化学能转变成电势能B该电池接入电路工作时，电池两极间的电压恒为15 VC该电池存储的电能一定比电动势为12 V的电池存储的电能多D将1 C的电子由该电池负极移送到正极的过程中，非静电力做了15 J的功思路点拨 电动势反映电源将其他形式的能转化为电能的本领在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功解析电动势大小表示电池中通过1 C的电荷量电池将其他形式的能量转化为电势能的大小，并非表示电池内部储存的能量大小，故选项A正确，C错误；电动势大小等于电池接入电路前两极之间的电压大小，故选项B错误；电动势为15 V，表示电池内部非静电力将1 C的电子由电源正极移送到负极过程中所做功的大小，故选项D错误答案A 命题视角2用E计算电路中的电动势和非静电力做功将电动势为30 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为24 V，当电路中有6 C的电荷流过时，求：(1)有多少其他形式的能转化为电势能；(2)外电路中有多少电势能转化为其他形式的能思路点拨 电源通过非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能，故WEq，E为电动势；外电路中电流做的功WUq，电势能转化为其他形式的能解析(1)WEq306 J18 J，电源中共有18 J其他形式的能转化为电势能(2)WUq246 J144 J，外电路中共有144 J电势能转化为其他形式的能答案(1)18 J(2)144 J电动势与电压的对比电动势E电压U物理意义非静电力做功将其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质表示电场力做功将电能转化为其他形式的能的本领，表征电场的性质定义式E，W为非静电力做的功U，W为电场力做的功单位伏特(V)伏特(V)联系电动势等于电源未接入电路时两极间的电压【题组突破】1(2016高考上海卷)电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电势能的本领，因此()A电动势是一种非静电力B电动势越大，表明电源储存的电能越多C电动势的大小是非静电力做功能力的反映D电动势就是闭合电路中电源两端的电压解析：选C电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，不是一种非静电力，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项A、B错误，选项C正确；闭合电路中电源两端电压是路端电压，电动势与路端电压不同，故选项D错误2铅蓄电池是太阳能供电系统的重要器件，它的主要功能是把太阳能电池板发的电能及时储存在电瓶内，以供用电设备使用某太阳能电池板给一电动势为15 V的铅蓄电池充电时的电流为4 A，充电10小时充满该铅蓄电池储存了多少电能？解析：由WEq，qIt可得：WEIt154103 600 J216106 J答案：216106 J随堂检测 1(多选)(2018广州执信中学高二检测)关于电动势和电压，下列说法正确的是()A电动势E是由电源本身决定的，跟外电路无关B电动势E的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质上一样C电动势不是电压，但它数值上等于将1 C电荷在电源内从负极运送到正极电场力做功的大小D电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量解析：选AD电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量，电动势E由电源本身决定，跟外电路无关，A、D正确电动势不是电压，电动势对应非静电力做功而不是电场力做功，B、C错误2(多选)以下为某电池的铭牌，由铭牌可以知道()电池产品名称：锂离子电池电池型号：D99CL105额定容量：1 050 mAh标称电压：36 V充电限制电压：42 V生产日期：20170410A电池的电动势是36 VB电池的容量是1 050 mAhC电池的电动势是42 VD电池的最长使用时间是1 050 h解析：选AB电池上的36 V表示电动势，1 050 mAh表示电荷容量，可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间，由于不知放电电流大小，故放电时间无法确定故选A、B3电动势为20 V的电源向外供电，已知它在1 min时间内移送120 C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？解析：(1)电流I A2 A(2)电源产生的电能为WqE12020 J2 400 J答案：(1)2 A(2)2 400 J4铅蓄电池的电动势为2 V，一节干电池的电动势为15 V，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01 A和02 A试求两个电路都工作20 s时间，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？解析：对铅蓄电池电路，20 s内通过的电荷量q1I1t2 C对干电池电路，20 s内通过的电荷量q2I2t4 C由电动势定义式E得，电源消耗的化学能分别为W1q1E14 J，W2q2E26 J因为E1E2，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领大答案：4 J6 J铅蓄电池课时作业 学生用书P131(单独成册)一、单项选择题1有关电压与电动势的说法中正确的是()A电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法B电动势就是电源两极间的电压C电动势公式E中的W与电压公式U中的W是一样的，都是电场力做的功 D电动势与电压从能量转化的角度来说有本质的区别解析：选D只有电路开路时，电动势才等于电源两极间的电压，公式E与U中的W的意义不同，前者表示非静电力做的功，后者表示电场力做的功；电动势和电压的意义不同，电动势反映电源把其他形式的能转化为电能的本领，而电压反映把电能转化成其他形式能的本领综上所述，选项D正确2下列关于电动势的说法正确的是()A电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比B电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是两极间的电压C非静电力做的功越多，电动势就越大D电动势的大小是由电源内非静电力的特性决定的解析：选D电源内部非静电力把正电荷从电源负极移送到正极，根据电动势的定义式E可知，电动势等于非静电力把单位正电荷从电源负极移送到正极所做的功属于比值定义，电动势E与W、q无关，由电源内非静电力的特性决定，故A错误，D正确；电动势和电压的单位相同，但二者的性质不同，故不是同一物理量，故B错误；只有非静电力做功与所移动的电荷量的比值比较大时，电动势才比较大；只有做功多，不能说明电动势大，故C错误3某移动电话中的锂电池电动势为36 V，在一次通话中，电流为10 mA，时间为100 s，则此次通话过程中转化为电能的化学能为()A18 JB36 JC72 J D36 J解析：选B非静电力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能在此次通话过程中，非静电力做的功为WqE，又qIt，所以WEIt3610103100 J36 J，故转化为电能的化学能为36 J，B正确4(2018淮安校级期中)如图所示，同一品种的新的1号干电池和7号干电池，则该两种型号的电池相比较()A电动势1号的比7号的大B内阻一样大C将电能转化为化学能的本领相同D非静电力的性质相同，即电动势相同解析：选D干电池的电动势都是15 V，所以同一品种新的1号干电池和新的7号干电池的电动势相同，而1号干电池内阻比7号干电池内阻小，故A、B错误；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大小，电动势相同，则将化学能转化为电能的本领相同，同一品种的新的1号干电池和7号干电池电动势相同，非静电力的性质相同，故C错误，D正确5(2018湖南岳阳一中高二测试)蓄电池的电动势为2 V，用该电源为某电路供电，电路中每通过3 C电荷量时，关于电路中的能量转化，以下说法正确的是()A在电源外部把6 J的电势能转变为化学能B电路把6 J的电势能转变为其他形式的能C在电源内部把6 J的电势能转变为化学能D在电源内部把3 J的化学能转变为电势能解析：选B在电源的内部非静电力做功为6 J，说明将6 J的化学能转变为电势能，C、D错误；电源的静电力做功为6 J，将6 J的电势能转变为其他形式的能，可能是内能，也可能是机械能，也可能是化学能，A错误，B正确6(2018菏泽测试)据信息产业部在7月底公布的最新统计，今年上半年，国产品牌手机的国内市场占有率比去年猛升1621%，达到5528%的份额如图所示的是某品牌手机电池上的文字说明，由此可知该电池的电动势和所储存的最大电能是()A42 V907103 JB37 V907103 JC42 V799103 JD37 V799103 J解析：选D由铭牌可知，该电池的电动势E37 V，储存总电荷量Q600 mAh，根据电流做的功等于消耗的电能，所以储存的最大电能E电能WQU6001033 60037 J7992103 J，故选D二、多项选择题7对于电动势的定义式E的理解，正确的是()AE与W成正比BE与q成反比CE的大小与W、q无关DW表示非静电力做的功解析：选CD电动势的定义式E中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，W为非静电力做的功，故A、B错误，C、D正确8某电源的电动势为36 V，这表示()A电路通过1 C的电荷量，电源把36 J其他形式的能转化为电势能B电源在每秒内把36 J其他形式的能转化为电势能C该电源比电动势为15 V的电源做功多D该电源与电动势为15 V的电源相比，通过1 C电荷量时转化的电势能多解析：选AD电路每通过1 C的电荷量，非静电力做功WqE36 J，A正确，B错误；36 V大于15 V，只能说明做功本领大，不一定做功多，但通过1 C电荷时，电动势为36 V的电源一定做功多，D正确，C错误9(2018南安校级月考)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的电动势为06 V，这表示()A电路中每通过1 C电荷量，太阳能电池把06 J的太阳能转变成电能B无论接不接入外电路，太阳能电池两极间的电压都为06 VC太阳能电池在1 s内将06 J的太阳能转变成电能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15 V)将化学能转化为电能的本领小解析：选AD根据电动势的定义式E，得：WqE106 J06 J，即非静电力对电荷做功为06 J，则电路中每通过1 C电荷量，太阳能电池把06 J的太阳能转变为电能，故A正确不接入外电路时，太阳能电池两极间的电压等于电动势，为06 V，接入外电路时，太阳能电池有内电压，则两极间的电压小于电动势，即小于06 V，故B错误由电功公式WUItEIt知，由于电流I未知，不能求出太阳能电池在1 s内将太阳能转化为电能的数量，故C错误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15 V)将化学能转化为电能的本领小，故D正确10ZTE锂离子电池充电电压为42 V，充电电流为500 mA，关于锂电池在充电过程中以下说法正确的是()A1 s通过电池某一横截面的电量为500 CB1 s通过电池某一横截面的电量为05 CC1 s内消耗21 J的电能D1 s内有21 J的其他形式的能转化为电能解析：选BC由I得，qIt051 C05 C，故A错，B对；1 s内消耗的电能：E电UIt42051 J21 J充电过程是电能转化为其他形式的能，故C对，D错三、非选择题11读铭牌上的数据，回答以下问