高中物理《课时讲练通》2.2电动势(人教版选修.ppt

2 电 动 势 1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置。 2.了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式。 3.理解电动势的本质，能区分电动势和电压。 4.理解电源内电阻。 重点：1.理解电动势的概念。 2.会应用电动势的定义式求解相关问题。 难点：1.对电源内部非静电力做功的理解。 2.电动势概念的理解。 一、非静电力、电源 1.非静电力 (1)定义：在电源内部存在的一种使正电荷从_流向_ 的力。 (2)作用：在电源内部_把正电荷从负极搬运到正极，克 服_做功，增加电荷的_。 2.电源 通过_做功把其他形式的能转化为电势能的装置。 低电势高电势 非静电力 静电力电势能 非静电力 二、电动势、内阻和容量 1.电动势 (1)物理意义：反映电源_本领大小的物理量。 (2)定义：电动势指在电源内部，非静电力把正电荷由_极移送 到_极，非静电力所做的功W与_的比值。 (3)公式：_。 (4)单位：伏特(V)。 (5)大小的决定因素：由电源中_特性决定，跟电源的体 积_，跟内外电路也_。 非静电力做功 负 正电荷q 非静电力 无关无关 2.内阻 电源内部导体的_。 3.容量 电池放电时能输出的_，通常以安培小时或毫安小时作 单位。 电阻 总电荷量 【判一判】 (1)在一个闭合电路中，电源外部存在着由正极指向负极的电场 ，内部存在着由负极指向正极的电场。( ) (2)在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正 极。( ) (3)电动势与电源的体积、外电路有关。( ) (4)同一种电池，体积越大，电池的容量越大，内阻也越大。 ( ) 提示：(1)无论电源内部还是外部，电场方向都是由正极指向负 极，故(1)错； (2)在电源内部电路中，正电荷由负极流向正极，因电场力与移 动方向相反，故必有非静电力作用在电荷上才能使其由负极流向 正极，故(2)对； (3)电动势与电源的体积、外电路无关，电动势是电源的属性， 对于一个确定的电源,其电动势是一定的，故(3)错； (4)对同一种电池来说，体积越大，电池的容量越大，内阻越小 而不是越大，(4)错。 非静电力、电源 1.试分析，在电源的外部和内部电场方向如何？正电荷将怎样 移动？电场力做正功还是负功？在电源的内部正电荷移动方向 的成因是什么？ 【思路分析】在导线中移动的电荷是电子，电子向某一方向的 定向移动相当于正电荷向相反方向定向移动，为了方便，我们 往往讨论的是正电荷的定向移动，这不影响我们讨论的结果。 提示：不论是电源的外部还是内部，电场的方向都是从电源的 正极指向负极，在电源的外部正电荷从电源的正极运动到负极 ，电场力做正功，在电源内部，正电荷从电源的负极运动到正 极，电场力做负功。在电源的内部是非静电力来克服电场力做 功使正电荷从电源的负极运动到正极的。 2.结合图甲、乙，利用下表分析电源内部能量的转化。 提示： 重力势能不同 电场力电势能 不同 【知识点拨】 两种角度看非静电力 (1)要使电路两端的电压保持不变，就得有一种力，这种力能 把正电荷不断地从电源负极搬到正极上去，当正电荷从正极通 过外电路流向负极时，正极减少的电荷将得到补充。 (2)从能量的角度看，这种力要逆着电场力做功，使电场失去 的能量不断得到补充，这项任务不是静电力所能完成的，因为 静电力绝不可能使正电荷由负极向正极运动，即电场力不可能 使正电荷由低电势向高电势运动，为了使电路维持稳恒电流， 必须有一种从本质上与静电力完全不同的力，即非静电力，此 力应使正电荷逆着电场方向运动，使正电荷的电势能增加。 【探究归纳】 电 源 1.从力的角度看 在外电路中，电荷在电场力的作用下定向移动形成电流；在电 源内部，电荷通过非静电力的作用实现定向移动形成电流。 2.从能量的角度看 电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能，实现能量 转化。电源既不创造能量，也不创造电荷。 【典例1】以下说法正确的是( ) A.在外电路和电源内部，正电荷都受静电力的作用，所以能不 断地定向移动而形成电流 B.静电力和非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电 荷的电势能减小 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 【思路点拨】解答本题需要把握以下三点： (1)电源内部和外部的电场分布情况。 (2)静电力做功时能的转化情况。 (3)非静电力做功时能的转化情况。 【解析】选D。无论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，电荷电势能减少，电能转化为其他形式 的能。在电源内部，电荷受静电力和非静电力共同作用，而非 静电力移动电荷做功,消耗其他形式的能转化为电能，电荷的 电势能增加，所以D正确，A、B、C错误。 【规律方法】 电源、非静电力口诀 电源有个“电源力”， 推动电荷到正极， 正负极间有电压， 电路接通电荷移。 【变式训练】(2012包头高二检测)关于电源的说法，正确的 是( ) A.在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能 B.在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极 C.在电源内部，从正极到负极电势逐渐升高 D.在电源外部，从正极到负极电势逐渐升高 【解析】选A、B。在电池中，非静电力是化学作用，它使化学 能转化为电势能，A正确；在电源外部电路中，电场从电源的 正极指向负极，负电荷受电场力的作用由电源的负极流向正极 ，B正确；无论在电源内部还是电源外部从正极到负极电势都 逐渐降低，C、D错误。 电源的电动势 1.是不是非静电力做功越多电源把其他形式的能转化为电能的 本领就越大?如何描述电源把其他形式的能转化为电能的本领? 提示：不是。非静电力对电荷做功的多少与电荷的数量有关。 若把相同数量的电荷从电源的一个极搬运到另一极,做功越多, 电荷获得的电势能越多。可以用非静电力做的功与电荷量的比 值来反映非静电力做功的本领。 2.试结合下表对比分析电动势与电压。 提示： 电路电源 电能其他形式能其他形式的能 电能 电压 伏特 【知识点拨】 对电动势的进一步的理解 (1)在不同电源中，非静电力做功本领不同，即把相同数量的 正电荷在电源内部从负极搬运到正极，非静电力做功的多少不 同，电动势大小也不同。 (2)电动势E是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部 电流方向，即由电源负极指向电源正极方向。 (3)公式 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，不能说电动势E与W成 正比，与q成反比。 (4)电动势的大小可以用内阻极大的电压表粗略测出。 【探究归纳】 电 动 势 1.表征了电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。 2.电动势与电压是两个本质不同的物理量。 【典例2】(2012淮安高二检测)下列关于电动势的说法中正 确的是( ) A电源的电动势就是电源两端的电压 B电路中，如果每通过1 C的电荷，电源能把2 J的其他形式 的能量转化为电能，则电源的电动势就为2 V C电源的电动势跟外电路有关 D电源的输出电流越大，则电源的电动势也就越大 【思路点拨】解答本题应把握以下三点： (1)理解电动势与电压的关系。 (2)会运用电动势的定义式求电动势的大小。 (3)明确电动势大小的决定因素。 【解析】选B。电源的电动势等于电源未接入电路时两极间的 电压，电动势与电压是两个本质上不同的物理概念，A错；由 电动势的定义式 可知，B对；电动势是电源的属性，与内 外电路无关，C、D错。 【变式训练】(2012广州高二检测)关于电动势E，下列说法中 正确的是( ) A.电动势E的大小，与非静电力做的功W的大小成正比，与移送 电荷量q的大小成反比 B.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的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质 上一样 D.电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量 【解析】选B、D。电动势E只与电源本身的性质有关，与W和q 无关，A错误，B正确；电动势与电势、电势差的物理意义不同 ，三者本质不同，C错；电动势是表征电源把其他形式的能转 化为电能本领的物理量，D正确。 内阻和容量 1.试比较1号干电池、5号干电池的电动势、容量和内阻的大小 关系。 提示：1号干电池、5号干电池的电动势都是1.5 V，大小相等 ；两干电池相比，1号干电池的体积大，容量大，内阻小。 2一个蓄电池的容量是15 Ah，意义是什么？我们能否说电 动势越大，电源的容量也越大？ 提示：容量是15 Ah表示蓄电池充电后以1.5 A电流为用电器 供电，大约可以工作10 h。电动势是非静电力把正电荷从负极 送到正极所做的功跟被移送的电荷量的比值，容量是电池放电 时能输出的总电荷量，二者并没有直接联系。所以我们不能说 电动势越大，电源的容量也越大。 【知识点拨】 电源的内阻和容量 (1)内阻和容量都是描述电池性质的物理量。 (2)电池的容量与放电状态有关系，同样的电池，小电流、间 断性放电就比大电流、连续放电时的容量大。 (3)对于电池的内阻，会在使用过程中变化较大。一般说来， 用的时间越久，电池的内阻越大。 【探究归纳】 容量和内阻 1.对于同一种电池来说，体积越大，电池的容量越大，内阻越小。 2.内阻和电动势同为电源的重要参数。 【典例3】李老师刚买了一个手机,该手机电池的额定容量为 1 200 mAh，额定电压为3.7 V。用了一段时间后,他发现手 机的待机时间为10天。请你分析一下,该手机待机状态下的电 流是多大？ 【思路点拨】 手机待机电流的计算是与现代人们生活联系比较密切的题目， 解答此题的关键： (1)明确这种实际问题和我们所学知识的联系，理解它的情 景，把它转化为物理问题，运用 求解。 (2)通过题目给出的条件，确定通过手机的电量，也就是题目 中给出的手机电池的额定容量。 (3)确定通电时间即手机的待机时间。 (4)注意题目中给出的物理量的单位，不是国际单位的要进行 换算，化成国际单位然后进行计算。 【解析】电池容量1 200 mAh为电池容纳的电荷量。电池用 完后可认为电荷无剩余，则工作电流 答案:5 mA 【变式训练】如图为一块手机电池背面印有的说明文字，下列 说法正确的是( ) A.该电池的容量为500 mAh B.该电池的电动势为3.6 V C.该电池在工作1小时后达到的电流为500 mA D.若电池以10 mA的电流工作，可用50小时 【解析】选A、B、D。电池上的3.6 V表示电动势，500 mAh 表示电池容量，可以由电池容量计算在一定放电电流下电池使 用的时间，由500 mAh=t10 mA得，t=50 h，所以A、B、D 正确。 【温馨提示】本节课主要涉及电源电动势、内阻和容量三个基 本物理概念，它们是反映电池性质的重要参数，在考题中往往 结合电池外壳上的说明文字考查相关问题。 考查查内容电电池外壳上的说说明文字的意义义 【典例】如图是两个电池外壳上的说明文字 上述进口电池的电动势