第十二章 电能 能量守恒定律（知识梳理）-【鼎力课堂】2024-2025学年高二物理同步备课精编优选课件+同步作业（人教版2019必修第三册）

第十二章 电能 能量守恒定律 电能 能量守恒定律 知识点一：电功和电热 1.电功和电功率 W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路。 2.电热和热功率 Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率。 3.串、并联电路的功率分配关系(以纯电阻电路为例) (1)串联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成正比，即＝＝…＝＝I2。 (2)并联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2。 (3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和。 4.额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作时所消耗的功率叫作额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额， 且P额＝U额I额。 (2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。 【对点检测1】把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间t内产生的热量为Q2，则（　　） A．Q1：Q2=1：4 B．Q1：Q2=4：1 C．Q1：Q2=1：2 D．Q1：Q2=2：1 【对点检测2】把六个相同小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用和表示，则下列结论中正确的是（　　） A． B． C． D． 知识点二：非纯电阻电路中的电功、电热 1.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅 电动机、电解槽 能量转化情况 电功和电热的关系 W＝Q即IUt＝I2Rt W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他 电功率和热功率的关系 P＝P热即IU＝I2R P＝P热＋P其他 即IU＝I2R＋P其他 欧姆定律是否成立 U＝IR，I＝，欧姆定律成立 U＞IR，I＜，欧姆定律不成立 说明 W＝UIt、P电＝UI适用于任何电路计算电功和电功率 Q＝I2Rt、P热＝I2R适用于任意电路计算电热和热功率 只有纯电阻电路满足W＝Q，P电＝P热；非纯电阻电路W>Q，P电>P热 2.电功率与热功率的区别与联系 (1)区别：电功率是指某段电路的总功率，即这段电路上消耗的全部电功率，表示电流在一段电路中做功的功率等于这段电路两端的电压U和通过这段电路的电流I的乘积，P电＝UI。 热功率是指元件(导体)因发热而消耗的功率，电流通过元件发热的功率等于通过元件(导体)的电流的平方与电阻的乘积，P热＝I2R。 (2)联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除内能外其他形式的能的功率之和。 【对点检测3】下列关于电动、电功率和焦耳热的说法中，正确的是（　　） A．电功率越大，表示电流做功越多 B．焦耳定律Q=I²Rt只适用于纯电阻电路 C．在纯电阻的电路中，电流的电功率等于热功率 D．在电路中能用W=UIt求某用电器的电功，就能用W=I²Rt或，求该用电器的电功 【对点检测4】直流电动机在生产和生活中有着广泛的应用，但是电动机启动瞬间，转子还未转动，电动机的启动电流很大。为了减小启动电流，保护用电器，如图所示，将一线圈电阻为的电动机与电阻箱串联后接在电源电动势，内阻的电源两端，电压表可以视为理想表，现利用电动机竖直向上牵引一质量为的物体，已知重力加速度为。调节电阻箱至后，闭合开关S，电动机转子稳定转动时，物体以速度匀速上升，电压表示数为下列说法正确的是（　　） A．电动机的线圈电阻 B．电动机转动稳定时，其输入电压为4V C．电动机转动稳定时，其输出功率为6W D．调节电阻箱至后，闭合开关S，电动机的启动电流为0.2A 知识点三：电源的电动势 1.静电力和非静电力 (1)静电力是带电体之间通过电场相互作用的力，非静电力是指除静电力外能对电荷移动起作用的力。 (2)非静电力的来源 ①在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能。 ②在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。 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.电动势 (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，即在电源内部，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，是由电源中非静电力的特性决定的，不同种类的电源电动势大小不同。 (3)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 【对点检测5】下列关于电压、电动势的说法正确的是（　　） A．电源的电动势与外部电路有关 B．电压与电动势的单位都是伏特，路端电压即为电动势 C．电源的电动势越大意味着电源把其他形式的能转化为电能的本领越强 D．在电源内部非静电力做功越多，电动势越大 【对点检测6】关于电源电动势，下列说法正确的是（    ） A．电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压 B．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化 C．在闭合电路中，当外电阻增大时，路端电压增大，电源的电动势也增大 D．电源的电动势就是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量 知识点四：闭合电路欧姆定律 1.内、外电路中的电势变化 如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高。 2.闭合电路的欧姆定律的表达形式 表达式 物理意义 适用条件 I＝ 电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 E＝I(R＋r)　① E＝U外＋Ir　② E＝U外＋U内　③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路； ②、③式普遍适用 EIt＝I2Rt＋I2rt④ W＝W外＋W内⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ④式适用于纯电阻电路； ⑤式普遍适用 3.电源的总功率 P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I。 4.对于纯电阻电路，电源的输出功率 P出＝I2R＝R＝，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm＝。电源输出功率随外电阻变化而变化的曲线如图所示。 5.电源的效率 指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝×100%＝×100%＝×100%。 对于纯电阻电路，电源的效率η＝×100%＝×100%＝×100%，所以当R增大时，效率η提高。当R＝r(电源有最大输出功率)时效率仅为50%，效率并不高。 【对点检测7】某实验小组通过测量一闭合电路中电源的输出电压和流过电源的电流，得到如图所示的图像，已知A点的坐标为，下列说法中正确的是（　　） A．电源电动势为 B．电源内阻为 C．电源的短路电流为 D．A点对应电源的输出功率为 【对点检测8】如图所示，电源电动势，内阻，电阻箱的最大阻值为99Ω，定值电阻。合开关S，调节电阻箱的阻值，则（　　） A．电源总功率最大值为6W B．R1的最大电功率为 C．的最大电功率为18W D．r的最大电功率为9W 知识点五：闭合电路的动态分析 1.程序法 (1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象； (2)由局部电阻变化判断总电阻的变化； (3)由I＝判断总电流的变化； (4)据U＝E－Ir判断路端电压的变化； (5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路的电压及电流的变化。 2.结论法——“并同串反” “并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。 “串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。 【对点检测9】如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触点向a端移动时，各灯的亮度变化情况是（　　） A．A、B、C三灯都变亮 B．A、B、C三灯都变暗 C．A、C灯变亮，B灯变暗 D．A灯变亮，B、C灯变暗 【对点检测10】如图，电源的电动势为E，内阻为r，为定值电阻且，电表均为理想电表。闭合开关S后，在滑动变阻器R的滑片P由最左端a向最右端b移动的过程中（    ） A．电流表和电压表示数均逐渐增大 B．电源的效率逐渐变小 C．电压表与电流表示数改变量比值的绝对值逐渐减小 D．电源的输出功率逐渐减小 知识点六：含容电路的分析与计算 1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。 2.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。 3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。 4.根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。 【对点检测11】如图所示，R1是光敏电阻，此电阻特性是，光照增强，电阻值减小，C是电容器，R2是定值电阻。闭合开关，当R1受到的光照强度减弱时，下列说法中正确的是（　　） A．电源两端电压减小 B．光敏电阻R1两端的电压增大 C．电源的输出功率增加 D．电容器C所带的电荷量增加 【对点检测12】如图所示，电源电动势，内阻，开关处于闭合状态，则（　　） A．电路中的电流大小为零 B．电容器的带电量为 C．S断开，电容器处于放电状态 D．S由闭合至断开过程中，流过的电荷量为 知识点七：测电源电动势和内电阻 1.伏安法：由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r，电路图如图所示。 为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： （1）公式法 利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E＝，r＝作为测量结果。 （2）图像法 把测出的多组U、I值，在U－I图中描点画图像，使U－I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知： ①纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝。 ②图线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝||＝。 （3）若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差值越大。其U-I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。 （4）若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U真与U测的差值越大。其U-I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。 2.安阻法：由E＝IR＋Ir可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图所示。 数据处理方法： (1)计算法：由 解方程组求得E，r。 (2)图像法：由E＝I(R＋r)得＝R＋，－R图像的斜率k＝，纵轴截距为(如图甲)又R＝E·－r R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r(如图乙)。由图像的斜率和截距求解。 3.伏阻法： 由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图所示。 数据处理方法： (1)计算法：由 解方程组可求得E和r。 (2)图像法：由E＝U＋r，得＝＋·。故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如图所示，由图像的斜率和截距求解。 【对点检测13】为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材： A．被测干电池一节； B．电流表1：量程0~0.6A，内阻； C．电流表2：量程0~0.6A，内阻约为； D．电压表1：量程0~3V，内阻未知； E．电压表2：量程0~15V，内阻未知； F．滑动变阻器1：，2A； G．滑动变阻器2：，1A； H．开关、导线若干。 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 （1）在上述器材中应选择的器材为：电流表选择 、电压表选择 ，滑动变阻器选 （填写选项前的字母）； （2）实验电路图应选择下图中 （填“甲”或“乙”）； （3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图象，则干电池的电动势 V，内电阻 Ω。 【对点检测14】当今人工智能技术迅猛发展，电池是新型人工智能机器人的重要部分，某新型机器人上的一节电池的电动势约为3 V，内阻约为2~7 Ω，为测量该电池的电动势和内阻，实验室可供选用的器材如下： A．待测电池 B．定值电阻R0（R0＝1.8 Ω） C．电压表V（量程3 V，内阻约2 kΩ） D．电流表A（量程0.6 A，内阻RA＝1.2 Ω） E．电阻箱（0~99.99 Ω，额定电流1.5 A） F．开关一个、导线若干    （1）甲、乙两位同学为测量出该电池的电动势和内阻，各自想出了自己的测量方法，设计电路分别如图、图所示，则你认为合理的是 。 A．甲的设计              B．乙的设计 C．误差几乎一样，都可以  D．两人的设计都不行 （2）如果按甲同学所设计的电路进行测量得到电阻箱的电阻R和电流表的读数I以及计算出的多组数据后，作出了如图所示的图像。请你帮助他分析计算电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（结果均保留1位小数）    原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第十二章 电能 能量守恒定律 电能 能量守恒定律 知识点一：电功和电热 1.电功和电功率 W＝UIt是电功的计算式，P＝UI是电功率的计算式，适用于任何电路。 2.电热和热功率 Q＝I2Rt是电热的计算式，P热＝I2R是热功率的计算式，可以计算任何电路产生的电热和热功率。 3.串、并联电路的功率分配关系(以纯电阻电路为例) (1)串联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成正比，即＝＝…＝＝I2。 (2)并联电路中各个电阻的电功率跟它的阻值成反比，即P1R1＝P2R2＝…＝PnRn＝U2。 (3)无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于电路中各电阻消耗的功率之和。 4.额定功率和实际功率 (1)用电器正常工作时所消耗的功率叫作额定功率。当用电器两端电压达到额定电压U额时，电流达到额定电流I额，电功率也达到额定功率P额， 且P额＝U额I额。 (2)用电器的实际功率是用电器在实际工作时消耗的电功率。为了用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。 【对点检测1】把两完全相同的电阻丝串联后接在电压为U的电源上，它们在时间t内产生的热量为Q1；若把它们并联起来接在同一电源上，在相同的时间t内产生的热量为Q2，则（　　） A．Q1：Q2=1：4 B．Q1：Q2=4：1 C．Q1：Q2=1：2 D．Q1：Q2=2：1 【答案】A 【详解】设每根电阻丝的电阻为R，当两电阻并联时，总电阻为当两电阻串联时，总电阻为电压和时间一定，根据焦耳定律有可得故选A。 【对点检测2】把六个相同小灯泡接成如图甲、乙所示的电路，调节变阻器使灯泡均正常发光，甲、乙两电路所消耗的功率分别用和表示，则下列结论中正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】由图知甲乙电路总电压U相等，设小灯泡正常工作时的电流为I，则甲电路消耗的功率为乙电路消耗的功率为所以有故选D。 知识点二：非纯电阻电路中的电功、电热 1.纯电阻电路和非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 举例 白炽灯、电炉、电熨斗、电饭锅 电动机、电解槽 能量转化情况 电功和电热的关系 W＝Q即IUt＝I2Rt W＝Q＋E其他 UIt＝I2Rt＋E其他 电功率和热功率的关系 P＝P热即IU＝I2R P＝P热＋P其他 即IU＝I2R＋P其他 欧姆定律是否成立 U＝IR，I＝，欧姆定律成立 U＞IR，I＜，欧姆定律不成立 说明 W＝UIt、P电＝UI适用于任何电路计算电功和电功率 Q＝I2Rt、P热＝I2R适用于任意电路计算电热和热功率 只有纯电阻电路满足W＝Q，P电＝P热；非纯电阻电路W>Q，P电>P热 2.电功率与热功率的区别与联系 (1)区别：电功率是指某段电路的总功率，即这段电路上消耗的全部电功率，表示电流在一段电路中做功的功率等于这段电路两端的电压U和通过这段电路的电流I的乘积，P电＝UI。 热功率是指元件(导体)因发热而消耗的功率，电流通过元件发热的功率等于通过元件(导体)的电流的平方与电阻的乘积，P热＝I2R。 (2)联系：对纯电阻电路，电功率等于热功率；对非纯电阻电路，电功率等于热功率与转化为除内能外其他形式的能的功率之和。 【对点检测3】下列关于电动、电功率和焦耳热的说法中，正确的是（　　） A．电功率越大，表示电流做功越多 B．焦耳定律Q=I²Rt只适用于纯电阻电路 C．在纯电阻的电路中，电流的电功率等于热功率 D．在电路中能用W=UIt求某用电器的电功，就能用W=I²Rt或，求该用电器的电功 【答案】C 【详解】A．电功率越大，表示电流做功越快，选项A错误； B．焦耳定律Q=I²Rt适用于任何电路中的焦耳热量的计算，选项B错误； C．在纯电阻的电路中，电流的电功率等于热功率，选项C正确； D．只有在纯电阻电路中能用W=UIt求某用电器的电功，就能用W=I²Rt或求该用电器的电功，选项D错误。故选C。 【对点检测4】直流电动机在生产和生活中有着广泛的应用，但是电动机启动瞬间，转子还未转动，电动机的启动电流很大。为了减小启动电流，保护用电器，如图所示，将一线圈电阻为的电动机与电阻箱串联后接在电源电动势，内阻的电源两端，电压表可以视为理想表，现利用电动机竖直向上牵引一质量为的物体，已知重力加速度为。调节电阻箱至后，闭合开关S，电动机转子稳定转动时，物体以速度匀速上升，电压表示数为下列说法正确的是（　　） A．电动机的线圈电阻 B．电动机转动稳定时，其输入电压为4V C．电动机转动稳定时，其输出功率为6W D．调节电阻箱至后，闭合开关S，电动机的启动电流为0.2A 【答案】A 【详解】电动机转子稳定时，输出功率电阻箱的电压的电流内阻的分压为则电动机的输入电压为由可得电动机的内阻电动机启动时，转子未转动，电动机为纯电阻元件，启动电流为故选A。 知识点三：电源的电动势 1.静电力和非静电力 (1)静电力是带电体之间通过电场相互作用的力，非静电力是指除静电力外能对电荷移动起作用的力。 (2)非静电力的来源 ①在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能。 ②在发电机中，非静电力是电磁作用，它使机械能转化为电势能。 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.电动势 (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，即在电源内部，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，是由电源中非静电力的特性决定的，不同种类的电源电动势大小不同。 (3)电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 【对点检测5】下列关于电压、电动势的说法正确的是（　　） A．电源的电动势与外部电路有关 B．电压与电动势的单位都是伏特，路端电压即为电动势 C．电源的电动势越大意味着电源把其他形式的能转化为电能的本领越强 D．在电源内部非静电力做功越多，电动势越大 【答案】C 【详解】A．电动势是电源自身的属性，与外电路无关。故A错误； B．电压与电动势的单位相同，但物理意义不同，是两个不同的物理量。故B错误； C．电源的电动势越大意味着电源把其他形式的能转化为电能的本领越强。故C正确； D．电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，非静电力把单位正电荷从负极移到正极做功越多，则电动势越大。故D错误。故选C。 【对点检测6】关于电源电动势，下列说法正确的是（    ） A．电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压 B．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化 C．在闭合电路中，当外电阻增大时，路端电压增大，电源的电动势也增大 D．电源的电动势就是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量 【答案】D 【详解】A．电压表是由内阻的，跟电源连接后构成一个通路，测量的是电压表内阻的电压，所以电压表测得的电源两极间电压值略小于电动势，故A错误； BC．电动势反映本身的特性，与外电路的结构无关，即同一电源接入不同的电路，电动势不会变化；在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也不会变化，故BC错误； D．电源的电动势是表示电源把其它形式的能转化为电能的本领大小的物理量，故D正确。故选D。 知识点四：闭合电路欧姆定律 1.内、外电路中的电势变化 如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高。 2.闭合电路的欧姆定律的表达形式 表达式 物理意义 适用条件 I＝ 电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 E＝I(R＋r)　① E＝U外＋Ir　② E＝U外＋U内　③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①式适用于纯电阻电路； ②、③式普遍适用 EIt＝I2Rt＋I2rt④ W＝W外＋W内⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 ④式适用于纯电阻电路； ⑤式普遍适用 3.电源的总功率 P总＝EI；电源内电阻消耗的功率P内＝U内I＝I2r；电源输出功率P出＝U外I。 4.对于纯电阻电路，电源的输出功率 P出＝I2R＝R＝，当R＝r时，电源的输出功率最大，其最大输出功率为Pm＝。电源输出功率随外电阻变化而变化的曲线如图所示。 5.电源的效率 指电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝×100%＝×100%＝×100%。 对于纯电阻电路，电源的效率η＝×100%＝×100%＝×100%，所以当R增大时，效率η提高。当R＝r(电源有最大输出功率)时效率仅为50%，效率并不高。 【对点检测7】某实验小组通过测量一闭合电路中电源的输出电压和流过电源的电流，得到如图所示的图像，已知A点的坐标为，下列说法中正确的是（　　） A．电源电动势为 B．电源内阻为 C．电源的短路电流为 D．A点对应电源的输出功率为 【答案】D 【详解】A．由闭合电路欧姆定律，得由图像可知电源电动势为故A错误； B．图像斜率的绝对值表示电源内阻故B错误； C．电源的短路电流为故C错误； D． A点对应电源的输出功率为故D正确。故选D。 【对点检测8】如图所示，电源电动势，内阻，电阻箱的最大阻值为99Ω，定值电阻。合开关S，调节电阻箱的阻值，则（　　） A．电源总功率最大值为6W B．R1的最大电功率为 C．的最大电功率为18W D．r的最大电功率为9W 【答案】A 【详解】A．当时，回路电阻最小，电流最大，此时电源总功率最大，最大值为选项A正确； B．将R2等效为电源的内阻则当时R1的功率最大，最大电功率为选项B错误； CD．当R1=0时，电路总电阻最小，此时电流最大，此时和r的功率都是最大，则此时，的最大电功率为，r的最大电功率为选项CD错误。故选A。 知识点五：闭合电路的动态分析 1.程序法 (1)分析电路，明确各部分电路的串、并联关系及电流表或电压表的测量对象； (2)由局部电阻变化判断总电阻的变化； (3)由I＝判断总电流的变化； (4)据U＝E－Ir判断路端电压的变化； (5)由欧姆定律及串、并联电路的规律判断各部分电路的电压及电流的变化。 2.结论法——“并同串反” “并同”：是指某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大；某一电阻减小时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小。 “串反”：是指某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小；某一电阻减小时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大。 【对点检测9】如图所示的电路中，当滑动变阻器的滑动触点向a端移动时，各灯的亮度变化情况是（　　） A．A、B、C三灯都变亮 B．A、B、C三灯都变暗 C．A、C灯变亮，B灯变暗 D．A灯变亮，B、C灯变暗 【答案】C 【详解】当滑动变阻器的滑动触头向a移动时，变阻器接入电路的电阻减小，外电路总电阻减小，根据全电路欧姆定律得知，干路中电流I增大，则A灯变亮。电路中并联部分电压，I增大，其他量不变，减小，则灯B变暗。通过C灯的电流为，I增大，减小，则增大，则灯C变亮，所以A、C灯变亮，B灯变暗。故选C。 【对点检测10】如图，电源的电动势为E，内阻为r，为定值电阻且，电表均为理想电表。闭合开关S后，在滑动变阻器R的滑片P由最左端a向最右端b移动的过程中（    ） A．电流表和电压表示数均逐渐增大 B．电源的效率逐渐变小 C．电压表与电流表示数改变量比值的绝对值逐渐减小 D．电源的输出功率逐渐减小 【答案】B 【详解】A．滑动变阻器R的滑片P由最左端a向最右端b移动的过程中，R减小，则总电阻减小，总电流变大，电流表示数逐渐增大，路端电压减小，则电压表读数减小，选项A错误； B．电源的效率因外电阻减小，则电源效率逐渐变小，选项B正确； C．根据可知电压表与电流表示数改变量比值的绝对值不变，选项C错误； D．当外电阻与电源内阻相等时电源输出功率最大，因为R外=R0+R=r+R因R减小，则外电阻向内阻靠近，则电源的输出功率逐渐变大，选项D错误。故选B。 知识点六：含容电路的分析与计算 1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，此支路相当于断路，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。 2.当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。 3.电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。 4.根据公式Q＝CU或ΔQ＝CΔU，求电荷量及其变化量。 【对点检测11】如图所示，R1是光敏电阻，此电阻特性是，光照增强，电阻值减小，C是电容器，R2是定值电阻。闭合开关，当R1受到的光照强度减弱时，下列说法中正确的是（　　） A．电源两端电压减小 B．光敏电阻R1两端的电压增大 C．电源的输出功率增加 D．电容器C所带的电荷量增加 【答案】B 【详解】ABD．当R1受到的光照强度减弱时，电阻值增加，则总电阻增加，总电流减小，内阻上电压减小，则电源两端电压增加，R2两端电压变大，光敏电阻R1两端的电压减小，电容器C两端电压减小，根据Q=CU可知所带的电荷量减小；选项B正确，AD错误； C．当电源外电阻与内电阻相等时电源输出功率最大，因不知道内阻和外电阻的关系，不能确定电源输出功率变化情况，选项C错误。故选B。 【对点检测12】如图所示，电源电动势，内阻，开关处于闭合状态，则（　　） A．电路中的电流大小为零 B．电容器的带电量为 C．S断开，电容器处于放电状态 D．S由闭合至断开过程中，流过的电荷量为 【答案】D 【详解】A．开关处于闭合状态时，和与电源构成闭合回路，电路中的电流大小不为零，故A错误； B．闭合开关S时，电容器两端的电压即电阻R2两端的电压，为故此时电容器的带电量为故B错误； CD．开关S断开后，电容器两端的电压等于电源的电动势，为电容器两端的电压变大，变化量为4V，故电容器处于充电状态；通过电阻R1的电荷量为故C错误，D正确。故选D。 知识点七：测电源电动势和内电阻 1.伏安法：由E＝U＋Ir知，只要测出U、I的两组数据，就可以列出两个关于E、r的方程，从而解出E、r，电路图如图所示。 为减小测量误差，本实验常选用以下两种数据处理方法： （1）公式法 利用依次记录的多组数据(一般6组)，分别记录如表所示： 实验序号 1 2 3 4 5 6 I/A I1 I2 I3 I4 I5 I6 U外/V U1 U2 U3 U4 U5 U6 分别将1、4组，2、5组，3、6组联立方程组解出E1、r1，E2、r2，E3、r3，求出它们的平均值E＝，r＝作为测量结果。 （2）图像法 把测出的多组U、I值，在U－I图中描点画图像，使U－I图像的直线经过大多数坐标点或使各坐标点大致分布在直线的两侧，如图所示，由U＝E－Ir可知： ①纵轴截距等于电源的电动势E，横轴截距等于外电路短路时的电流Im＝。 ②图线斜率的绝对值等于电源的内阻r＝||＝。 （3）若采用图甲电路,由于电压表的分流作用造成误差,电压值越大,电压表的分流越多,对应的I真与I测的差值越大。其U-I图像如图丙所示。结论:E测<E真,r测<r真。 （4）若采用图乙电路,由于电流表的分压作用造成误差,电流值越大,电流表的分压越多,对应的U真与U测的差值越大。其U-I图像如图丁所示。结论:E测=E真,r测>r真。 2.安阻法：由E＝IR＋Ir可知，只要能得到I、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材有电池、开关、电阻箱、电流表，电路图如图所示。 数据处理方法： (1)计算法：由 解方程组求得E，r。 (2)图像法：由E＝I(R＋r)得＝R＋，－R图像的斜率k＝，纵轴截距为(如图甲)又R＝E·－r R－图像的斜率k＝E，纵轴截距为－r(如图乙)。由图像的斜率和截距求解。 3.伏阻法： 由E＝U＋r知，如果能得到U、R的两组数据，列出关于E、r的两个方程，就能解出E、r，用到的器材是电池、开关、电阻箱、电压表，电路图如图所示。 数据处理方法： (1)计算法：由 解方程组可求得E和r。 (2)图像法：由E＝U＋r，得＝＋·。故－图像的斜率k＝，纵轴截距为，如图所示，由图像的斜率和截距求解。 【对点检测13】为了测量一节干电池的电动势和内阻，某同学采用了伏安法，现备有下列器材： A．被测干电池一节； B．电流表1：量程0~0.6A，内阻； C．电流表2：量程0~0.6A，内阻约为； D．电压表1：量程0~3V，内阻未知； E．电压表2：量程0~15V，内阻未知； F．滑动变阻器1：，2A； G．滑动变阻器2：，1A； H．开关、导线若干。 伏安法测电池电动势和内阻的实验中，由于电流表和电压表内阻的影响，测量结果存在系统误差；在现有器材的条件下，要尽可能准确地测量电池的电动势和内阻。 （1）在上述器材中应选择的器材为：电流表选择 、电压表选择 ，滑动变阻器选 （填写选项前的字母）； （2）实验电路图应选择下图中 （填“甲”或“乙”）； （3）根据实验中电流表和电压表的示数得到了如图丙所示的图象，则干电池的电动势 V，内电阻 Ω。 【答案】 B D F 甲 1.5 0.7 【详解】（1）[1]电流表B的内阻是已知的，故选B； [2]被测干电池一节，电动势约为1.5V，电压表选择量程0～3V，故选D； [3]被测干电池的内阻较小，为方便调节，滑动变阻器选择阻值较小的，故选F； （2）[4]因电流表的内阻已知，故实验电路图应选择图甲； （3）[5][6]根据闭合电路欧姆定律即则，图像的纵截距表示电源的电动势，斜率的绝对值表示内阻， 【对点检测14】当今人工智能技术迅猛发展，电池是新型人工智能机器人的重要部分，某新型机器人上的一节电池的电动势约为3 V，内阻约为2~7 Ω，为测量该电池的电动势和内阻，实验室可供选用的器材如下： A．待测电池 B．定值电阻R0（R0＝1.8 Ω） C．电压表V（量程3 V，内阻约2 kΩ） D．电流表A（量程0.6 A，内阻RA＝1.2 Ω） E．电阻箱（0~99.99 Ω，额定电流1.5 A） F．开关一个、导线若干    （1）甲、乙两位同学为测量出该电池的电动势和内阻，各自想出了自己的测量方法，设计电路分别如图、图所示，则你认为合理的是 。 A．甲的设计              B．乙的设计 C．误差几乎一样，都可以  D．两人的设计都不行 （2）如果按甲同学所设计的电路进行测量得到电阻箱的电阻R和电流表的读数I以及计算出的多组数据后，作出了如图所示的图像。请你帮助他分析计算电池的电动势E＝ V，内阻r＝ Ω。（结果均保留1位小数）    【答案】 A 3.0 2.0 【详解】（1）[1]由于甲同学所设计的电路中电流表内阻已知，可减小测量误差，故甲同学的实验电路更合理些，故选A。 （2）[2][3]根据闭合电路欧姆定律可知可得可知图像的纵轴截距为，解得，。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 $$