2026江苏春季高考物理考试总复习：专题012 电能  能量守恒定律（知识梳理+考点精讲）（原卷版）

专题11电能能量守恒定律目录目录第一部分明晰学考要求·精准复习第二部分基础知识梳理·全面提升第三部分考点精讲精练·对点突破考点一：电路中的能量转化考点二：闭合电路的欧姆定律考点三：实验—测电池的电动势和内阻考点四：能源与可持续发展第四部分实战能力训练·满分必刷1、了解电路中的能量转化；2、了解闭合电路的欧姆定律；3、了解实验：电池电动势和内阻的测量；4、了解能源与可持续发展。知识点一、电路中的能量转化1．电功（1）定义：电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的、电路中的、通电三者的乘积。（2）公式：W＝。（3）单位：国际单位是，符号是。2．电功率（1）定义：电流在一段电路中所做的功与之比。（2）公式：P＝＝。（3）单位：国际单位是，符号是。（4）串联电路功率关系①各部分电路电流I相同，根据P＝I2R，各电阻上的电功率与电阻成正比，即eq\f(P1,R1)＝eq\f(P2,R2)＝…＝eq\f(Pn,Rn)＝I2。②总功率P总＝UI＝（U1＋U2＋…＋Un）I＝P1＋P2＋…＋Pn。（5）并联电路功率关系①各支路电压相同，根据P＝eq\f(U2,R)，各支路电阻上的电功率与电阻成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2。②总功率P总＝UI＝U（I1＋I2＋…＋In）＝P1＋P2＋…＋Pn。结论：无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。2．焦耳定律（1）内容：电流通过导体产生的热量跟成正比，跟及成正比。（2）表达式：Q＝。（3）热功率①意义：表示电流发热快慢的物理量。②定义：单位时间内的发热量。③公式：，单位：瓦特（W）。4．纯电阻电路和非纯电阻电路比较纯电阻电路非纯电阻电路举例白炽灯、电炉、电熨斗电动机、电解槽能量转化情况电功和电热的关系W＝Q，即IUt＝I2RtW＝Q＋E其他，UIt＝I2Rt＋E其他W＞Q电功率和热功率的关系P＝P热，即IU＝I2RP＝P热＋P其他，即IU＝I2R＋P其他P＞P热知识点二、闭合电路的欧姆定律1．电动势（1）非静电力：电源把正电荷从搬运到的力。（2）电源：通过非静电力做功把其他形式的能转化为的装置。（3）电动势：①意义：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，做功本领越强，则电动势越大。②定义：所做的功与所移动的电荷量之比叫作电动势。③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。单位：，用”表示。2．内电路、外电路、内电压、外电压 （1）内电路、内电阻、内电压①将电源和用电器连接起来，就构成闭合电路，如图所示，电源内部的电路叫闭合电路的内电路。内电路的电阻叫电源的内阻。②当电路中有电流通过时，内电路两端的电压叫内电压，用U内表示。（2）外电路、外电压（又称路端电压）电源外部由用电器和导线组成的电路叫外电路，在外电路中，沿电流方向电势。外电路两端的电压叫，也叫，用U外表示。（3）三者关系：E＝＋。3．闭合电路欧姆定律（1）内容：闭合电路中的电流与电源电动势成，与内、外电路中的电阻之和成。（2）表达式：I＝公式中，R表示外电路总电阻，E表示电源的电动势，r是电源内阻。适用电路。（3）常用的变形公式：E=U外+U内，适用电路。4．路端电压与电流的关系（1）路端电压的表达式：U＝。（2）图象（U－I）：由U＝知，电源的U－I图像是一条倾斜的直线，如图所示，图像中U轴截距E表示电源，I轴截距I0等于电流（纵、横坐标都从零开始），的绝对值表示电源的内阻。（3）路端电压随外电阻的变化规律对一定电源，电动势E和内阻r是一定的。当外电阻R增大时，由I＝eq\f(E,R＋r)可知电流I，路端电压U＝E－Ir。当外电阻R减小时，由I＝eq\f(E,R＋r)可知电流I，路端电压U＝E－Ir。知识点三、实验：电池电动势和内阻的测量1．实验依据：闭合电路欧姆定律。2．数据处理（1）计算法：由E＝，E＝可解得E＝eq\f(I1U2－I2U1,I1－I2)，r＝eq\f(U2－U1,I1－I2)。可以利用U、I的值多求几组E、r的值，算出它们的。（2）用作图法：以路端电压U为纵轴，以干路电流I为横轴，作U−I图线，如图所示。（1）图线与纵轴交点（在纵轴上的截距）代表电源的电动势；若电源内阻r＝0（理想电源），则U＝E。（2）图线与横轴交点，纵轴起点为零（即原点电压为0）时，横轴截距等于外电路短路时的电流I短＝eq\f(E,r)；（3）图线的斜率绝对值代表电源的内阻r，即r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(E,r)。3．实验器材：电池、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸和刻度尺。4．基本操作（1）电流表用A的量程，电压表用V的量程，按实验原理图连接好电路。（2）把滑动变阻器的滑片移到使阻值最的一端。（3）闭合开关，调节滑动变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据（I1，U1）。用同样的方法再测量几组I、U值，填入表格中。实验序号123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U6（4）断开开关，拆除电路，整理好器材。（5）以U为纵轴，I为横轴，将记录的电压、电流标在坐标图上，过这些点作一条直线，根据纵轴截距求出电动势，根据斜率大小求出内电阻。5．注意事项（1）可选用旧电池。（2）电流不要过大，读数要快。（3）计算法求E、r：要测出不少于6组I、U数据，且变化范围要大些。（4）合理选择标度：为使图线分布空间大，如图，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源的内阻不能用r＝确定，应根据r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|确定。（5）电流表要内接（因为r很小）。知识点四、能源与可持续发展1．能量守恒定律（1）内容：能量既不会，也不会，它只会从一种形式为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在和转移的过程中，能量的总量保持。这个规律叫做能量守恒定律。（2）确认了永动机的；（3）意义：能量守恒定律的建立，是人类认识自然的一次重大飞跃。它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式。2．能量转移或转化的方向性（1）能量耗散：自然界中集中度较高（即有序度较高）的能量，如机械能、电能、化学能，当他们变为环境的内能后，就成为更加分散也就是无序度更大的能量，没有办法把这些分散的无序度更大的内能重新变成有序度较高的能量加以利用，这样的转化过程叫做能量耗散。（2）能量转移或转化的方向性：能量耗散从能量转化的角度反映出自然界中的自发变化过程具有。一切与有关的宏观自然过程都是不的。3．品质降低：能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式叫品质。能量在利用过程中，总是由高品质的能量最终转化为低品质的能量。4．能源的分类（1）化石能源——不可再生能源：煤炭、石油和天然气是目前人类生产、生活中使用的主要能源，这类能源又叫作化石能源。化石能源无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。（2）可再生能源：水能、风能、潮汐能等能源，归根结底来源于太阳能这些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。练考点一、电路中的能量转化【典型例题1】关于公式①P＝UI；②P＝I2R；③P＝eq\f(U2,R)；下列叙述正确的是()A．公式①适用于任何电路求电功率，公式①②适用于任何电路求热功率B．在纯电阻电路中，①②③公式都适用于求电功率，也适用于求热功率C．在非纯电阻电路中，①②③均可求电功率D．只要是求电路的热功率，公式②③均可以用【典型例题2】两根由同种材料制成的均匀电阻丝A、B并联在电路中，A的长度为2L，直径为d；B的长度为L，直径为2d，那么通电后，A、B在相同的时间内产生的热量之比为()A．QA∶QB＝1∶8B．QA∶QB＝8∶1C．QA∶QB＝1∶2D．QA∶QB＝4∶1【对点训练1】如图所示，某住户有电炉、微波炉、洗衣机、电风扇等家用电器。停电时，用欧姆表测得A、B间电阻为R；供电后所有电器均使用，测得A、B间电压为U，进线电流为I，则该住户用电的总功率为()A．P＝I2R B．P＝UIC．P＝eq\f(U2,R) D．P＝I2R＋eq\f(U2,R)【对点训练2】如图所示为某两个电阻的U－I图像，则电阻之比R1∶R2、把两电阻串联后接入电路时消耗功率之比P1∶P2及并联后接入电路时消耗功率之比P1′∶P2′分别是()A．2∶12∶11∶2B．2∶11∶22∶1C．1∶21∶22∶1D．1∶22∶11∶2考点二、闭合电路的欧姆定律【典型例题1】铅蓄电池的电动势为2V，这表示()A．电源将1C的正电荷从正极移至负极的过程中，2J的化学能转变为电能B．电源将1C的正电荷从负极移至正极的过程中，2J的化学能转变为电能C．铅蓄电池在1s内将2J的化学能转变为电能D．铅蓄电池比一节干电池(电动势为1.5V)的体积大，故电动势大【典型例题2】在如图所示的电路中，电源的电动势E＝3V，电源的内阻r＝2Ω，电阻R＝8Ω，不计电流表的内阻，则闭合开关S后，电阻R两端的电压为()A．0.6VB．2.4VC．3.0VD．3.6V【对点训练1】某型号的干电池，在其外壳上标注有“9伏”的字样，这表示()A．1C正电荷通过该电池的过程中，有9J的化学能转化为电能B．该电池在单位时间内有9J的化学能转化为电能C．电池短路时，该电池输出的电流为9AD．将该电池接入电路后，电池两端的电压始终为9V【对点训练2】如图所示的电路中，电阻R＝2Ω，断开S后，电压表的读数为6V；闭合S后，电压表的读数为2V，电压表为理想电表，则电源的内阻r为()A．1ΩB．2ΩC．3ΩD．4Ω考点三、实验：电池电动势和内阻的测量【典型例题1】下列给出多种用伏安法测电池的电动势和内阻的数据处理方法，既能减小偶然误差，又直观、简便的是()A．测出两组I、U的数据，代入方程组E＝U1＋I1r和E＝U2＋I2r，求出E和rB．多测几组I、U的数据，求出几组E、r，分别求出其平均值C．测出多组I、U的数据，画出U－I图像，再根据图像求出E、rD．多测几组I、U的数据，分别求出I和U的平均值，用电压表测出断路时的路端电压即电动势E，再用闭合电路欧姆定律求出电池内阻r【对点训练1】某实验小组选用以下器材测定电池组的电动势和内阻，要求测量结果尽量准确。电压表（量程0～3V，内阻约为3kΩ）电流表（量程0～0.6A，内阻约为1Ω）滑动变阻器（0～20Ω，额定电流1A）待测电池组（电动势约为3V，内阻约为1Ω）开关、导线若干（1）该小组连接的实物电路如图所示，经仔细检查，发现电路中有一条导线连接不当，这条导线对应的编号是________。（2）改正这条导线的连接后开始实验，闭合开关前，滑动变阻器的滑片P应置于滑动变阻器的________（填“a”或者“b”）端。考点四、能源与可持续发展【典型例题1】下列说法错误的是()A．某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能量增加B．某个物体的能量减少，必然有其他物体的能量增加C．能量既不会创生也不会消失D．石子从空中落下，最后停止在地面上，说明机械能消失了【典型例题2】电冰箱能够不断地把热量从温度较低的冰箱内部传给温度较高的外界空气，下列说法正确的是()A．热量能自发地从低温物体传到高温物体B．热量不可以从低温物体传到高温物体C．热量的传递过程不具有方向性D．在自发的条件下热量的传递过程具有方向性【对点训练1】能源有不同的分类方式。下列各组能源中，全部属于图中所示阴影部分的是()A．水能、地热能、太阳能B．风能、潮汐能、核能C．核能、地热能、水能D．太阳能、风能、水能【对点训练2】在能源消耗的过程中，我们无法把一些能源消耗产生的内能收集起来重新利用，这种现象叫作能量的耗散。对于能量耗散理解正确的是()A．能量耗散说明能量在不断的减少B．能量耗散不遵循能量守恒定律C．能量耗散说明能量不能凭空产生，但能量却可以凭空消失D．能量耗散从能量的角度反映出自然界中的宏观过程具有方向性1．室内有几种家庭常用电器：1.5kW的电饭煲、200W的电冰箱、750W的取暖器、250W的电视机和2kW的空调器。如果进线处有13A的保险丝，供电电压为220V，下列情况下不能同时使用的是（）A．电饭煲和电冰箱B．取暖器和空调器C．电饭煲和空调器D．电冰箱、电视机和空调器2．有三个用电器，分别为日光灯、电烙铁和电风扇，它们的额定电压和额定功率均为“220V60W”。现让它们在额定电压下工作相同时间，产生的热量A．日光灯最多B．电烙铁最多C．电风扇最多D．一样多3．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈的电阻相等，都是R，设通过的电流强度相同，则在相同的时间内，关于这只电炉和这台电动机的发热情况，下列说法中正确的是A．电炉产生的热量少于电动机产生的热量B．电炉产生的热量多于电动机产生的热量C．电炉和电动机产生的热量相等D．无法判断4．如图所示，电阻R和电动机M串联到电路中，且电阻R和电动机M线圈的电阻相等，接通电键后，电动机正常工作。设电阻R和电动机M两端的电压分别为U1和U2，经时间t，电流通过电阻R产生的热量为Q1，电流通过电动机产生的热量为Q2，则下列结论中正确的是A．U1>U2，Q1=Q2B．U1<U2，Q1=Q2C．U1=U2，Q1>Q2D．U1<U2，Q1<Q25．理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，直到热风将头发吹干。设电动机线圈电阻为R1，它与电热丝的电阻R2串联后接到直流电源上，电吹风机两端电压为U，电流为I，消耗的电功率为P，则有①P＝IU②P＝I2（R1＋R2）③P>IU④P＞I2（R1＋R2）A．①② B．①④ C．②③ D．③④6．如图所示为两个不同闭合电路中两个不同电源的U－I图象，则下列说法中正确的是A．电动势E1＝E2，短路电流I1＞I2B．电动势E1＝E2，内阻r1＞r2C．电动势E1＞E2，内阻r1＜r2D．当两电源的工作电流变化量相同时，电源2的路端电压变化较小7．如图所示，一台电动机提着质量为m的物体，以速度v匀速上升．已知电动机线圈的电阻为R，电源电动势为E，通过电源的电流为I，当地重力加速度为g，忽略一切阻力及导线电阻，则A．电源内阻r＝eq\f(E,I)－RB．电源内阻r＝eq\f(E,I)－eq\f(mgv,I2)－RC．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率不变D．如果电动机转轴被卡住而停止转动，较短时间内电源消耗的功率将变小8．如图所示的U－I图象中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系，直线Ⅱ为某一电阻R的U－I图线，用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，由图象可知A．R的阻值为1.5ΩB．电源电动势为3V，内阻为0.5ΩC．电源的输出功率为3.0WD．电源内部消耗的功率为4.5W9．在输液时，药液有时会从针口流出体外，为了及时发现，设计了一种报警装置，电路如图所示，M是贴在针口处的传感器，接触到药液时其电阻RM发生变化，导致S两端电压U增大，装置发出警报，此时A．RM变大，且R越大，U增大越明显B．RM变大，且R越小，U增大越明显C．RM变小，且R越大，U增大越明显D．RM变小，且R越小，U增大越明显10．通过电阻R的电流为I时，在t时间内产生的热量为Q，若电阻为R，电流为2I，则在eq\f(t,2)时间内产生的热量为（）A．4QB．2QC．eq\f(Q,2)D．eq\f(Q,4)11．在闭合电路中，下列叙述正确的是（）A．闭合电路中的电流跟电源电动势成正比，跟整个电路的电阻成反比B．当外电路断开时，路端电压等于零C．当外电