专题12 电能 能量守恒定律（知识梳理+4大考点精讲精练+实战训练）-【学考必备】2025年高中物理学业水平合格性考试总复习（全国通用）

专题12 电能 能量守恒定律 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 测定电源电动势和内电阻 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 知识点 考点要求 1. 电路中的能量转化 1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系。 2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系。 2. 闭合电路的欧姆定律 1.理解电动势的概念。 2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和。 3.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式。 3. 实验：电池电动势和内阻的测量 掌握伏安法测量电池电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理。 4. 能源与可待续发展 1.掌握能量守恒定律的内容和重要意义。 2.了解什么是能源的耗散和品质降低，认识自然界中能量转移或转化的方向性。 3.了解能源的分类与应用。 4.认识当前环境问题，增强环境保护和可持续发展的意识。 知识点一：电路中的能量转化 一.电功 电流做功的实质 导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程 电功定义 电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积 公式 W＝UIt 单位 国际单位是焦耳，符号是J。常用单位：千瓦时（kW·h），也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J 注意 电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用 二．电功率 （1）电功率 定义 电流在一段电路中所做的功与通电时间之比 公式 P＝＝UI 单位 国际单位是瓦特，符号是W。常用单位：千瓦（kW） 物理意义 电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。电功率越大，表示单位时间内电流做功越多。 注意 电功率的大小与功的多少无关，与时间的长短也无关，P＝只是定义式，用来计算电功率的大小。 （2）串、并联电路中的功率关系 串联电路 并联电路 功率分配 ＝ 功率关系 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn （3）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做额定功率。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。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。 三．焦耳定律 （1）焦耳定律 内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 表达式 Q＝I2Rt 热功率 定义：单位时间内的发热量 意义：表示电流发热快慢的物理量 公式： （2）纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻，电能全部转化成内能 除内能外，还把电能转化成其他形式的能 能量转化情况 电功 热功 关系 W = Q W＞Q,W = Q+E其他 电功率 热功率 关系 P =P热 P＞P热,P=P热+P其他 欧姆定律是否成立 成立，有U=IR， 不成立，有U＞IR， 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 四．电路中的能量转化 1.电动机工作时的能量转化 能量关系 电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能 功率关系 电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即：P电＝P机＋P损，P电＝UI，P损＝I2R 2.电动机的功率和效率 输入功率 指电动机消耗的总功率：P入＝UI 热功率 是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r 输出功率 指电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r 效率 η＝＝ 3.电池充电时的能量转化 电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。 知识点二：闭合电路的欧姆定律 一．电动势 闭合电路 由导线、电源和用电器连成的电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。 非静电力 在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力 电源 通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置 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的本领。电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 （2）定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比 （3）定义式：E＝ （4）单位：伏特，符号是V （5）电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。 （6）电源电动势与电源电压：数值上等于不接用电器时电源正、负两极间的电压，它反映了电源本身的一种性质。 ①n个完全相同的电源串联：电源的总电动势E总＝nE，电源的总内阻r总＝nr。 ②n个完全相同的电源并联：电源的总电动势E总＝E，电源的总内阻r总＝ 二．闭合电路欧姆定律及其能量分析 1.闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比． (2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)． (3)其他表达形式 ①电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir. ②能量表达式：EI＝UI＋I2r. 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；②③式普遍适用 EIt＝I2Rt＋I2rt ④ 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．路端电压与外电阻的关系 一般情况 U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大 特殊情况 ①当外电路断路时，I＝0，U＝E ②当外电路短路时，I短＝，U＝0 4.路端电压与负载的关系 负载 外电路中的用电器 路端电压 外电路的电压 路端电压与电流的关系 公式：U＝E－Ir 电源的U-I图像 知识点三：实验 测定电源电动势和内电阻 实验目的 1．掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法 2．学会用图象法求电源的电动势和内阻 实验原理 闭合电路欧姆定律 实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等 实验步骤 1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路 2．把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端 3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量出多组I、U值．填入表格中 4．断开开关，拆除电路，整理好器材 数据处理 方法一：联立六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r……让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小 方法二：在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即r＝ 注意事项 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池) 2．在实验时，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对E与r产生较大影响 3．要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值 4．画U­I图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去．这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度 5．由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U­I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)．但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻 误差分析 1.偶然误差：（1）电表读数不准引起误差。（2）图像法求E和r时作图不准确 2.系统误差：（1）采取电流表内接法，由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小。（2）采取电流表外接法，由于电流表分压，造成内阻的测量值偏大 知识点四：能源与可持续发展 1．能量守恒定律 （1）内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这个规律叫做能量守恒定律。 （2）确认了永动机的不可能性； （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方向性。 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 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降低。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】（2024高二下·广东·学业考试）LED灯是一种新型半导体节能灯。已知某型号的LED灯珠正常工作时，两端电压为1.4V，电流为20mA。一广告牌用该型号LED灯珠的总数量为40000颗，那么该广告牌上的灯珠全部点亮正常工作时，消耗的电功率为（　　） A．500W B．800W C．1120W D．1500W 【答案】C 【详解】该广告牌上的灯珠全部点亮正常工作时，消耗的电功率为 故选C。 【典型例题2】（2024高二上·四川·学业考试）额定功率为1kW的用电器，正常工作1h，消耗的电能是（         ） A．1kW·h B．60kW·h C．1000kW·h D．3600 kW·h 【答案】A 【详解】正常工作1h，消耗的电能等于电流所做的功 故选A。 【典型例题3】（2024高二上·湖北·学业考试）如图为一种早期家用电热水器的简易电路图，和分别为和的发热电阻丝。当自动开关S接通，热水器处于加热状态，水温达到预设温度后，自动开关S会断开，热水器处于保温状态，热水器的输入电压为220V。求： (1)该热水器在加热状态下通过的电流。 (2)该热水器在加热、保温状态下的电功率。 【答案】(1) (2)， 【详解】（1）当自动开关S接通，热水器处于加热状态，此时通过的电流为 （2）该热水器在加热状态下的电功率为 该热水器在保温状态下的电流为 该热水器在保温状态下的电功率为 1．（2024高二上·辽宁·学业考试）电能在传输过程中会由于导线电阻发热而产生损耗。下列关于导体电阻说法正确的是（　　） A．电阻率越低说明导体的导电性能越差 B．在同一串联电路中，相同时间内电阻大的发出热量更少 C．电阻并联总电阻会变小是因为相当于增加了导体的长度 D．电阻串联总电阻会变大是因为相当于增加了导体的长度 【答案】D 【详解】A．根据电阻率的意义可知电阻率越低说明导体的导电性能越好，故A错误； B．在同一串联电路中，电流相等，根据可知相同时间内电阻大的发出热量多，故B错误； C．电阻并联总电阻会变小是因为相当于增加了导体的横截面积，故C错误； D．电阻串联总电阻会变大是因为相当于增加了导体的长度，故D正确。 故选D。 2．（2024高二下·广东·学业考试）太阳能将成为21世纪人类的主要能源之一，图是太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到热水器单位面积的能量约为，一台热水器的聚热面积约4。若每天太阳的照射等效于直射3h，太阳能的20%可转化为水的内能，则这台热水器一天内可有效利用的太阳能约为（　　） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】这台热水器一天内可有效利用的太阳能约为 故选D。 3．（2023高二上·山东·学业考试）1kW·h的电能可以供额定功率为25W的灯泡正常工作的时间是（　　） A．40h B．50h C．60h D．70h 【答案】A 【详解】根据公式 可得正常工作的时间为 故选A。 4．（多选）（2023高二上·河北·学业考试）某电饭锅的额定电压为220V，额定功率为1500W。此电饭锅正常工作时，下列说法对的是（　　） A．通过电饭锅的电流约为0.14A B．通过电饭锅的电流约为6.8A C．电饭锅每秒消耗的电能为1500J D．电饭锅每秒消耗的电能为220J 【答案】BC 【详解】AB．由公式可得，通过电饭锅的电流约为 故A错误，B正确； CD．电饭锅每秒消耗的电能为 故C正确，D错误。 故选BC。 5．（2023高二下·山西·学业考试）手持式挂烫机体型小，易携带，使用时，出蒸汽速度也快，随时随地都能熨烫衣服，完全不受场所空间限制，深受年轻一族的欢迎，下表为某型号手持挂烫机的规格参数：求： 额定电压（V） 额定功率（W） 产品净重（kg） 产品尺寸（mm） 220 1200 0.76 170×92.5×204 (1)手持式挂烫机的额定电流； (2)连续正常使用手持挂烫机5min所消耗的电能。 【答案】(1)5.45A (2)3.6×105J 【详解】（1）手持式挂烫机的额定电流 （2）连续正常使用手持挂烫机5min所消耗的电能 考点二：闭合电路的欧姆定律 【典型例题1】（2024高二上·湖北·学业考试）如图是一种呼气酒精测试仪的原理图，U恒定，酒精气体传感器的电阻值随接触到酒精气体浓度的变大而变小。下列说法正确的是（　　） A．通过传感器的电流与酒精浓度无关 B．酒精浓度越大，通过传感器的电流越小 C．醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变小 D．醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变大 【答案】D 【详解】酒精气体传感器和定值电阻串联在电路中，电压表测两端的电压，酒精气体传感器的电阻值随接触到酒精气体浓度的变大而变小，测试到的酒精气体浓度越大则传感器的电阻越小，根据欧姆定律可知电路中电流越大，两端的电压越大，所以U越大。 故选D。 【典型例题2】（多选）（2024高二下·广东·学业考试）中国空间站的电能主要由太阳能电池提供。一太阳能电池接入如图所示的纯电阻工作电路中，闭合、断开时，电压表的示数为400mV；和均闭合时，电压表的示数为200mV。已知工作电路的电阻为10Ω，电压表的内阻足够大，下列说法正确的有（　　） A．太阳能电池的电动势为400mV B．太阳能电池的内阻为10Ω C．和均闭合时，通过太阳能电池的电流为10mA D．和均闭合时，通过工作电路的电流为20mA 【答案】ABD 【详解】A．闭合、断开时，电压表的示数为400mV，电压表的内阻足够大，可知太阳能电池的电动势为 故A正确； BCD．和均闭合时，电压表的示数为200mV，则电路电流为 根据闭合电路欧姆定律可得 可得太阳能电池的内阻为 故BD正确，C错误。 故选ABD。 【典型例题3】（2024高二下·湖南·学业考试）如图，电源电动势。闭合开关S，理想电压表读数，理想电流表读数。求： (1)电阻的阻值； (2)电阻消耗的功率； (3)电源的内阻； (4)若在电阻两端并入一个相同的电阻，电流表的读数变大还是变小？ 【答案】(1) (2) (3) (4)变大 【详解】（1）根据欧姆定律 （2）电阻消耗的功率为 （3）根据闭合电路欧姆定律 解得 （4）若在电阻两端并入一个相同的电阻，电路总电阻减小，根据 则电流增大，那么电流表的读数变大。 1．（2024高二下·广东·学业考试）某实验小组用如图所示电路测量一节干电池的电动势和内阻。在闭合S后，滑动变阻器的滑片由M向N端移动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数减小，电压表的示数减小 B．电流表的示数减小，电压表的示数增大 C．电流表的示数增大，电压表的示数减小 D．电流表的示数增大，电压表的示数增大 【答案】C 【详解】滑动变阻器的滑片由M向N端移动过程中，滑动变阻器接入电路的阻值变小，则电路总电阻变小，根据闭合电路欧姆定律可知，电路总电流增大，路端电压减小；则电流表的示数增大，电压表的示数减小。 故选C。 2．（2024高二下·湖南·学业考试）如图所示的电路中，已知电源的电动势，内电阻，电阻，闭合开关S后，电路中的电流等于（　　） A．0.5A B．1.5A C．3.0A D．5A 【答案】A 【详解】闭合开关S后，根据闭合电路欧姆定律可得 故选A。 3．（2024高二下·湖南·学业考试）如图，已知电阻，电源内阻，闭合开关S后，电压表示数为2.00V。则电源电动势E为（    ） A．1.0V B．2.0V C．3.0V D．6.0V 【答案】C 【详解】根据欧姆定律可得电流为 根据闭合电路欧姆定律可得 故选C。 4．（2024高二上·山东·学业考试）如图所示电路中，电源电动势E＝8V，内阻r＝1Ω，小灯泡L上标有“6V　3W”的字样，电动机的线圈电阻。闭合开关S，小灯泡和电动机均正常工作。设小灯泡的阻值不受温度变化的影响。求闭合开关后： (1)小灯泡正常发光时的电流； (2)流过电源的电流； (3)电动机输出的机械功率。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）设小灯泡的额定功率为P，额定电压为U， 由电功率公式得 代入数据得 （2）由闭合电路欧姆定理得 代入数据得 （3）设流过电动机的电流为，由并联电路的电流特点得 代入数据得 设电动机的输入功率为 代入数据得 电动机线圈的发热功率为 代入数据得 由能量守恒定律得 代入数据得 5．（2024高二下·湖南岳阳·学业考试）在如图所示的电路中，电阻箱接入电路的阻值为，电源的电动势，电源内阻为，闭合开关。求： （1）闭合开关后，通过电阻箱的电流； （2）闭合开关后，电压表示数； （3）闭合开关后，电阻箱R产生的热功率P。 【答案】（1）；（2）；（3） 【详解】（1）根据闭合电路欧姆定律可得 （2）根据欧姆定律可得 （3）闭合开关后，电阻箱R产生的热功率为 考点三：实验 测定电源电动势和内电阻 【典型例题1】（2023高二下·广东·学业考试）某同学按图所示的电路测量两节干电池的电动势和内阻，每节电池电动势略小于1.5V，电压表可选量程有0～3V和0～15V．下列说法正确的是（　　）    A．电压表量程选用0～15V B．闭合S前，应调节滑动变阻器的滑片至N端 C．闭合S后，滑片越靠近M端，电流表示数越大 D．闭合S后，滑片越靠近M端，电压表示数越大 【答案】D 【详解】A．为减小实验误差，电压表应选择小量程，即电压表量程选用0～3V，选项A错误； B．开关闭合前，滑动变阻器的滑片应处于电阻最大的M处，选项B错误； CD．闭合S后，滑片越靠近M端，外电路电阻越大，此时电路的总电阻越大，总电流越小，即电流表示数越小，内阻上的电压越小，则路端电压越大，即电压表测的示数越大，选项C错误，D正确。 故选D。 【典型例题2】（2023高二上·浙江·学业考试）实验小组要测量干电池的电动势和内阻，提供如下器材： A．干电池一节（电动势约为，内阻约为）； B．电压表（量程为，内阻约为）； C．电压表（量程为，内阻约为）； D．电流表（量程为，内阻约为）； E．电流表（量程为，内阻约为）； F．滑动变阻器（最大阻值为）； G．开关一个、导线若干。 a．实验原理图如图甲所示，请在乙图中完成实物连线    b．为了减小实验误差，需要合理选择电表量程，则电压表应选 ，电流表应选 ，（选对应电表前的字母），在开关闭合前，滑动变阻器滑片应在最 端（填“左”或“右”） c．根据实验数据在坐标系中描点、连线如图丙所示，则该电池电动势为 V，内阻 （结果均保留两位小数） 【答案】    B D 左 1.45 0.69 【详解】a．[1]根据电路图连接实物图如下。    b．[2]电源的电压为1.5V，所以电压表应选B； [3]由于电路中电流表相对于电源采用了外接法，即电源的内阻和电流表的内阻较为接近，所以电流表应选用D。 [4]为了保护电路，在开关闭合前，滑动变阻器应调到最大值，即最左端。 c．根据闭合电路欧姆定律 可知纵轴截距等于电源电动势，即 斜率的绝对值为电源内阻，即 1．（2023高二下·广东·学业考试）图是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路。为完成实验，与电压表的负接线柱相连接的接线位置是（　　） A．位置a B．位置b C．位置c D．位置d 【答案】C 【详解】电压表要测量电源的路端电压，故只能接位置c；接位置a测的是电流表的电压，接位置b测的是电流表和滑动变阻器的电压，接位置d开关闭合形成短路。 故选C。 （2022高二下·河北·学业考试）某实验小组利用如图所示的电路图做“电池电动势和内阻的测量”实验，正确连接电路后，调节滑动变阻器R的阻值，得到多组电压表、电流表示数U、I，如下表所示。 电流I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 电压U/V 1.30 1.10 0.91 0.70 0.50 根据上述信息，回答下列小题。 2．实验时，按照上图所示电路图连接实物，下列实物连接图正确的是（　　） A． B． C． D． 3．该电池的电动势约为（　　） A．0.30V B．0.50V C．1.30V D．1.50V 4．该电池的内阻约为（　　） A．2.00Ω B．3.00Ω C．4.00Ω D．5.00Ω 【答案】2．B 3．D 4．A 【解析】2．按照电路图，电压表一段连接到电源的负极，另一端连接到开关之外，如图B所示。 故选B。 3．根据表中所给数据，画出U—I图像，如图所示 在U—I图像中，图像与纵坐标的交点等于电源的电动势，因此电动势为1.50V。 故选D。 4．在U—I图像中，图像的斜率的绝对值等于内电阻，因此电源的内电阻为 故选A。 5．（2023高二下·辽宁·学业考试）可调内阻电池的测量电路如图所示。调节抽气筒气压来改变电池中部通道室液面的高度进而改变电池内阻r，测得电源电动势约为2.100V，用两个数字电压表分别记下和。 （1）测量电源的开路电压时，电源正极的电势 （选填“高于”“低于”或“等于”）负极的电势； （2）每改变一次R或r，记下多组和的数值，如表所示。当增加时， （选填“增加”“减少”或“不变”）。 序号 U外/V U内/V （U外+U内）/V 1 2 3 4 1.700 1.800 1.510 1.616 0.400 0.310 0.590 0.474 2.100 2.110 2.100 2.090 【答案】 高于 减少 【详解】（1）[1]测量电源的开路电压时，电源正极的电势高于负极的电势。 （2）[2]由题表观察可知，当U外增加时，U内减少。 6．（2024高二下·湖南·学业考试）在做“电池电动势和内阻的测量”的实验中，实验电路如图甲所示。改变电阻，测出几组U、I数据，得到如图乙所示的图像。由图像与坐标轴的交点值可求出电源的 （填“电动势”或“内阻”）；由图像斜率的绝对值，可求出电源的 （填“电动势”或“内阻”）。 【答案】 电动势 内阻 【详解】[1][2]根据闭合电路欧姆定律有 结合图乙可知 ， 可知，由图像与坐标轴的交点值可求出电源的电动势，由图像斜率的绝对值，可求出电源的内阻。 7．（2022高二下·贵州·学业考试）某实验小组在测量电源电动势和内阻的实验中，采用如图所示的电路进行实验。待测电源的电动势约2V，内阻约2Ω。    （1）电压表量程应选 （选填“0~3V”或“0~15V”）。 （2）按电路图连接电路后，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于 端（选填“a”或“b”）。 （3）根据实验数据绘出U-I图像如图，由图像可得电源电动势为 V。 【答案】 0~3V a 1.9 【详解】（1）[1]由U-I图像可知，电压的最大值为1.9V，所以电压表量程应选0~3V； （2）[2]由电路图可知滑动变阻器为限流式接法，所以在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于最大值a端； （3）[3]由 得 可知当I=0时 U=E 根据实验数据绘出U-I图像可知电源电动势为1.9V。 考点四：能源与可持续发展 【典型例题1】（2024高二下·湖南·学业考试）能源是人类社会活动的物质基础。下列能源属于不可再生能源的是（　　） A．太阳能 B．水能 C．风能 D．煤炭 【答案】D 【详解】根据可再生和不可再生能源的区别，可知煤、石油、天然气等化石源是短时间内不能再次产生的，是不可再生能源；太阳能、水能、风能等在短时间内可以再次产生，是可再生能源。 故选D。 【典型例题2】（2022高二·山西·学业考试）2021年全国青年科普创新实验大赛中风帆车项目是利用自然风吹动风帆车前进，2022年该大赛中太空车项目是利用电池驱动电动机带动太空车攀爬障碍物。关于它们的能量转化，以下说法正确的是（　　） A．都是将电能转化为机械能 B．都是将风能转化为机械能 C．风帆车将风能转化为机械能，太空车将电能转化为机械能 D．风帆车将电能转化为机械能，太空车将风能转化为机械能 【答案】C 【详解】风帆车项目是利用自然风吹动风帆车前进，风帆车是将风能转化为机械能，太空车项目是利用电池驱动电动机带动太空车攀爬障碍物，太空车是将电能转化为机械能。 故选C。 1．（2024高二上·辽宁·学业考试）“化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（　　） A．“兆瓦”是能量单位 B．风能属于不可再生能源 C．风力发电实现了空气动能与电能的转化 D．各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功 【答案】C 【详解】A．瓦是功率的单位，“兆瓦”是较大的功率单位，故A错误； B．风能属于可再生能源，故B错误； C．风力发电实现了空气动能与电能的转化，故C正确； D．功是能量转化的量度，各种不同形式的能量在相互转化的过程中需要做功，故D错误。 故选C。 2．（2023高二上·福建·学业考试）节约用电不仅可以减少能源消耗，缓解能源紧张问题，还可以减少环境污染。下列做法属于节约用电的是（　　） A．让长期不用的家电处于待机状态 B．将热的食物直接放进冰箱 C．夏季将空调温度设置尽量调低 D．尽量减少冰箱门开关次数及敞门时间 【答案】D 【详解】A．让长期不用的家电处于待机状态，这种做法属于浪费电能，故A错误； B．将热的食物直接放进冰箱，这种做法属于浪费电能，故B错误； C．夏季将空调温度设置尽量调低，这种做法属于浪费电能，故C错误； D．尽量减少冰箱门开关次数及敞门时间，这种做法属于节约用电，故D正确。 故选D。 3．（2022高二·广西·学业考试）以下四种能源的使用中，对环境污染最大的是（　　） A．风能 B．煤炭 C．太阳能 D．潮汐能 【答案】B 【详解】煤炭燃烧时会产生大量的有害气体和烟尘，对环境污染较大，而风能、太阳能、潮汐能属于清洁能源，污染较小。 故选B。 4．（多选）（2023高二下·河北·学业考试）关于能量和能源，下列说法正确的是（      ） A．化石能源是不可再生能源，水能是可再生能源 B．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源 D．能源危机的深层次含义是能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了 【答案】AD 【详解】A．化石能源是不可再生能源，水能是可再生能源，故A正确； B．人类在不断地开发和利用新能源，但能量不可以被创造，故B错误； C．在能源的利用过程中，虽然能量在数量上并未减少，但是能源的品质在降低，所以还需要节约能源，故C错误； D．能源危机的深层次含义是能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了，故D正确。 故选AD。 一、单选题 1．下列关于能源的说法中，正确的是（　　） A．煤炭、石油、天然气是不可再生能源 B．由于能量不会凭空产生，也不会凭空消失，总是守恒的，所以节约能源意义不大 C．随着科技不断进步，我们就不需要节约能源 D．水能是不可再生能源 【答案】A 【详解】A．煤炭、石油、天然气是化石燃料，属于不可再生能源，故A正确； B．虽然能量不会凭空产生，也不会凭空消失，但是能量在转化的过程中可利用的品质会降低，所以人类仍然需要节约能源，故B错误； C．随着科技不断进步，更需要提高能源的利用率，应更多的节约能源，故C错误； D．水具有循环性，属于可再生能源，故D错误。 故选A。 2．能量守恒定律是人类认识自然的最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，下列说法正确的是（　　） A．不同形式的能量之间可以相互转化 B．能量可以被创生，也可以被消灭 C．因为能量是守恒的，所以不需要节约能源 D．因为能量是守恒的，所以不可能发生能源危机 【答案】A 【详解】A．不同形式的能量之间可以相互转化，总量不变。故A正确； B．能量不能被创生，也不能被消灭。故B错误； CD．虽然能量是守恒的，总量不变，但是我们可以利用的能源是有限的，故一定要节约能源防止能源危机。故CD错误。 故选A。 3．如图电路中，已知电源电动势，电源内阻，电阻，所有电表均理想，则电路中的电流为（    ） A． B． C． D．不能确定 【答案】B 【详解】根据闭合电路欧姆定律可得 解得电路中的电流为 故选B。 4．如图所示，电路中有滑动变阻器R和灯泡L，M、N之间接有恒定电压U。将滑动变阻器滑片P向左滑动的过程中，灯泡的亮度（　　） A．逐渐变亮 B．逐渐变暗 C．先变亮后变暗 D．先变暗后变亮 【答案】A 【详解】将滑动变阻器滑片P向左滑动的过程中，滑动变阻器接入电路阻值逐渐减小，根据欧姆定律 可知电路电流逐渐增大，根据 可知灯泡的功率逐渐增大，则灯泡逐渐变亮。 故选A。 5．扫地机器人额定工作电压为12 V，工作电流为2.5 A，正常工作1 min，电流做的功为（　　） A．30 J B．150 J C．288 J D．1800 J 【答案】D 【详解】电流做的功 故选D。 6．如图所示为某一电源的图线，由图可知（　　） A．电源电动势为2V B．电源内电阻为13Ω C．电源短路时电流为6A D．电路路端电压为1V时，电路中电流为6A 【答案】A 【详解】A．在U-I图线中，纵轴截距表示电源电动势，电源电动势为2V，A正确； B．图线的斜率为内阻的大小，故电源内阻 B错误； C．短路时的电流 C错误； D．当外电路电压为1V时，内电路的电压也是1V，根据欧姆定律可得 D错误。 故选A。 7．一台电动机，额定电压是100V，电阻是2Ω。正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为（　　） A．500W B．200W C．50W D．450W 【答案】C 【详解】电动机因发热损失的功率即内部电阻的热功率，为 C正确。 故选C。 8．如图所示的电路中，电源电动势，内阻。开关S闭合后，若电流表示数，则路端电压为（    ） A．0.5V B．2.0V C．2.5V D．3.0V 【答案】C 【详解】根据闭合电路的欧姆定律 解得路端电压为 故选C。 9．如图所示，许多人造地球卫星都用太阳能电池供电。太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板不接负载时的电压是，短路电流是。该电池板的内阻是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】电池板不接载时的电压 U=600mV=0.6V 则电动势为 E=0.6V 又根据闭合电路欧姆定律得 E=I短r 则这块电池板的内阻为 故选C。 二、多选题 10．下列关于能量转化的说法中正确的是（　　） A．电灯主要是将电能转化为机械能 B．电风扇主要是将电能转化为机械能 C．电热水器主要是将电能转化为机械能 D．太阳能热水器主要是将太阳能转化为内能 【答案】BD 【详解】A．电灯工作时，将电能转化为内能，故A错误； B．电风扇工作时，主要将电能转化为机械能，故B正确； C．电热水器工作时，将电能转化为内能，故C错误； D．太阳能热水器工作时，将太阳能转化为内能，故D正确。 故选BD。 三、填空题 11．在如图所示的电路中，电表均为理想电表，电源内电阻，当开关S闭合后电路正常工作，电压表的读数，电流表的读数，则电源电动势E= V。 【答案】9 【详解】根据闭合电路欧姆定律可知 代入数据，解得 12．如图所示是手电筒的电路图，小灯泡的额定电压是 2.5 V，额定电流是0.3A。开关断开时，小灯泡两端的电压是 V；开关闭合时，小灯泡正常发光的功率是 W。 【答案】 0 0.75 【详解】[1]开关断开时，小灯泡右端与电源断开，两端的电压是0。 [2]小灯泡正常发光的功率是 四、实验题 13．在“测定电池的电动势和内阻”实验中，按如图甲所示连接电路。闭合开关S，改变滑动变阻器的阻值，分别记下电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验数据作出如图乙所示的U－I图像。请根据内容，完成以下小题。 （1）在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动触头应滑到 （选填“左”或“右”）端。 （2）由题图乙可知电池的电动势为 。 （3）由题图乙可知电池的内阻为 。 【答案】 左 【详解】（1）[1]由图可知，滑动变阻器右侧部分接入电路，把滑动变阻器的滑片调到最左端时，变阻器接入电路的阻值最大，为保证实验器材安全，滑动变阻器的滑动触头应滑到左端。 （2）[2]根据闭合电路欧姆定律 可知图像纵轴截距表示电源电动势，即电池的电动势为。 （3）[3]图像斜率的绝对值表示电源内阻，可得 14．某实验小组在测量电源电动势和内阻的实验中，采用如图甲所示的电路进行实验，待测电源的电动势约2V，内阻约2Ω。 (1)按电路图连接电路后，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于 （填“a”或“b”）端； (2)根据实验数据绘出U-I图像如图乙，由图像可得电源电动势为 V。 【答案】(1)a (2)1.9 【详解】（1）在闭合开关S前，为防止烧坏电表，滑动变阻器滑片应置于a端。 （2）根据闭合电路的欧姆定律 整理得 可知图像的纵截距表示电源电动势，为 15．某物理实验小组用图甲所示的电路测量干电池的电动势和内阻，根据测得的多组数据作出了如图乙所示的图像。由图像乙可知该干电池的电动势为 V，干电池内阻为 Ω（结果均保留三位有效数字） 【答案】 1.45 1.30 【详解】[1]根据 由图像在U轴上的截距等于电动势，则可知电源电动势 E=1.45V [2]直线的斜率大小等于内阻，则内阻 16．某同学为研究“电动机工作过程中的能量转化”，设计了如图所示电路，其中定值电阻，电表均视为理想电表。实验操作步骤如下：    ①用弹簧测力计测出电动机上所挂重物和位移传感器的总重力为； ②卡住电动机让其不转动，闭合开关S，读出电压表和电流表的示数分别为和，断开开关S； ③打开位移传感器软件，再次闭合开关S，电动机正常工作并向上吊起重物，读出此时电压表和电流表的示数分别为和，位移传感器软件记录重物的位置x随时间t变化的关系图像如图2所示； ④关闭位移传感器软件，断开开关S。 回答下列问题（结果均保留两位有效数字）： （1）电动机正常工作时，重物向上运动的速度大小为 。 （2）电动机正常工作时，产生的电热功率是 W，电动机的效率 。 （3）该同学发现通过以上实验数据可以计算出，该直流电源的内阻 。 【答案】 0.020 0.18 13 1.4 【详解】（1）[1]根据图2可知 （2）[2] 电动机正常工作时，电流为，有用功率 此时电阻R消耗功率 电动机和电阻R总电功率 则电动机正常工作时，产生的电热功率 [3] 电动机的效率 （3）[4]卡住电动机让其不转动时 电动机正常工作时 联立解得 17．在“测定电源电动势和内阻”的实验中： （1）若根据实验数据作出如图甲所示的图像，则该电池的电动势 V；内阻 。 （2）若实验电路如图乙所示，由于电压表、电流表均不是理想电表，则测量结果，电源电动势的测量值将 真实值，内阻的测量值将 真实值。（填“大于”“等于”或“小于”） 【答案】 1.5 0.5 小于 小于 【详解】（1）[1][2]由图1所示电源U−I图像可知，图像与纵轴交点坐标值是1.50V，电源电动势；电源内阻 （2）[3][4]由图2所示电路图可知，相对于电源来说电流表采用外接法，由于电压表分流作用，使所测电流小于电流的真实值，造成了实验误差；当外电路短路时，电流的测量值等于真实值，除此之外，由于电压表的分流作用，电流的测量值小于真实值，电源的U−I图像如图所示 由图像可知，电源电动势的测量值小于真实值；图线的斜率等于内阻，由图像可知，电源内阻测量值小于真实值。 18．(1)某同学用多用电表欧姆挡测量某元件的电阻，指针位置如图（a）所示，选择开关位置如图（b）所示，则接下来他应该将选择开关置于 挡（填“”或“”）。 (2)①图（c）是“测量电源的电动势和内阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障原因，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数，试触d时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则应为 。 A．导线cd断路        B．滑动变阻器短路 C．导线ab断路        D．滑动变阻器断路 ②修复好故障后，该同学测得电源的电动势和内阻，如果考虑实际情况，则所测的电动势数值 真实值，所测的电源内阻 真实值。（均填“大于”“小于”或“等于”） ③另一小组的同学按图（d）连接好电路后，也测出了电源的电动势和内阻，已知灵敏电流计G的满偏电流为，内阻为。将电阻箱阻值调到，调节滑动变阻器的阻值，得到一系列灵敏电流计G的示数及对应的电流表A的示数的数据。图（e）为根据实验数据绘出的图线，由图线可求得被测电源的电动势 V，内阻 。（结果均保留2位小数） 【答案】(1) (2) A 小于 小于 1.48 0.83 【详解】（1）题图（b）所示多用电表欧姆挡的挡位为“”挡，由于指针偏转角度大，没有到表盘中央，因此需要将挡位调成“”挡，以保证测量更加精确。 （2）①[1]电流表示数始终为零，可能是电路中出现断路，电压表的示数不变化，说明电压表串联在电路中；当试触b、c时电压表依然有示数，说明bc段是正常的，试触d时，电压表没有示数，说明在c、d之间某处发生了断路，故A正确，BCD错误。 故选A。 ②[2]由闭合电路欧姆定律得 ， 可知 ， 故测量值均小于真实值。 ③[3]由闭合电路欧姆定律得 解得 结合图（e）得 ， 由以上两式解得 ， 五、解答题 19．某玩具电风扇的直流电动机额定电压为时，通过电动机的电流为，线圈电阻为，若电动机正常工作且通电，求在这段时间内： （1）电动机消耗的电能； （2）电流通过线圈产生的热量； （3）电动机输出的机械能。 【答案】（1）10J；（2）5J；（3） 【详解】（1）电风扇为非纯电阻用电器，电动机消耗的电能为 （2）线圈产生的热量为 （3）电动机输出的机械能为 20．电源，，电阻为，为。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压为，线圈电阻为。 （1）求流过的电流； （2）求流过电动机的电流； （3）求电动机的总功率。    【答案】（1）2A；（2）1A；（3）4W 【详解】（1）开关闭合后，电动机恰好正常工作，由电路可知此时两端的电压为，根据闭合电路欧姆定律可得 可得中的电流为 （2）根据电路可求得通过电动机的电流为 （3）电动机的总功率为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题12 电能 能量守恒定律 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 测定电源电动势和内电阻 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 知识点 考点要求 1. 电路中的能量转化 1.理解电功、电功率、电热、热功率的概念，知道它们的区别与联系。 2.知道纯电阻电路与非纯电阻电路的特点和区别，理解两种电路的能量转化关系。 2. 闭合电路的欧姆定律 1.理解电动势的概念。 2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和。 3.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式。 3. 实验：电池电动势和内阻的测量 掌握伏安法测量电池电动势和内阻的原理，会选用实验器材、正确连接电路并进行实验数据处理。 4. 能源与可待续发展 1.掌握能量守恒定律的内容和重要意义。 2.了解什么是能源的耗散和品质降低，认识自然界中能量转移或转化的方向性。 3.了解能源的分类与应用。 4.认识当前环境问题，增强环境保护和可持续发展的意识。 知识点一：电路中的能量转化 一.电功 电流做功的实质 导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做功，电流做功的过程就是电能转化为其他形式能的过程 电功定义 电流在一段电路中所做的功，等于这段电路两端的电压、电路中的电流、通电时间三者的乘积 公式 W＝UIt 单位 国际单位是焦耳，符号是J。常用单位：千瓦时（kW·h），也称“度”，1 kW·h＝3.6×106 J 注意 电功W＝UIt＝qU对任何电路都适用 二．电功率 （1）电功率 定义 电流在一段电路中所做的功与通电时间之比 公式 P＝＝UI 单位 国际单位是瓦特，符号是W。常用单位：千瓦（kW） 物理意义 电功率是用来表示电流做功快慢的物理量。电功率越大，表示单位时间内电流做功越多。 注意 电功率的大小与功的多少无关，与时间的长短也无关，P＝只是定义式，用来计算电功率的大小。 （2）串、并联电路中的功率关系 串联电路 并联电路 功率分配 ＝ 功率关系 P＝P1＋P2＋…＋Pn P＝P1＋P2＋…＋Pn （3）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做额定功率。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。为了使用电器不被烧毁，要求实际功率不能大于其额定功率。 三．焦耳定律 （1）焦耳定律 内容 电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 表达式 Q＝I2Rt 热功率 定义：单位时间内的发热量 意义：表示电流发热快慢的物理量 公式： （2）纯电阻电路和非纯电阻电路中的能量转化 纯电阻电路 非纯电阻电路 元件特点 电路中只有电阻，电能全部转化成内能 除内能外，还把电能转化成其他形式的能 能量转化情况 电功 热功 关系 W = Q W＞Q,W = Q+E其他 电功率 热功率 关系 P =P热 P＞P热,P=P热+P其他 欧姆定律是否成立 成立，有U=IR， 不成立，有U＞IR， 元件举例 电阻、电炉丝、白炽灯等 电动机、电解槽等 四．电路中的能量转化 1.电动机工作时的能量转化 能量关系 电动机从电源获得的能量一部分转化为机械能，还有一部分转化为内能 功率关系 电动机消耗的功率P电等于电动机的输出功率P机与电动机损失的功率P损之和，即：P电＝P机＋P损，P电＝UI，P损＝I2R 2.电动机的功率和效率 输入功率 指电动机消耗的总功率：P入＝UI 热功率 是线圈上电阻的发热功率，P热＝I2r 输出功率 指电动机将电能转化为机械能的功率，P出＝IU－I2r 效率 η＝＝ 3.电池充电时的能量转化 电池从电源获得的能量一部分转化为化学能，还有一部分转化为内能。 知识点二：闭合电路的欧姆定律 一．电动势 闭合电路 由导线、电源和用电器连成的电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。 非静电力 在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力 电源 通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置 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的本领。电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功 （2）定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比 （3）定义式：E＝ （4）单位：伏特，符号是V （5）电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。 （6）电源电动势与电源电压：数值上等于不接用电器时电源正、负两极间的电压，它反映了电源本身的一种性质。 ①n个完全相同的电源串联：电源的总电动势E总＝nE，电源的总内阻r总＝nr。 ②n个完全相同的电源并联：电源的总电动势E总＝E，电源的总内阻r总＝ 二．闭合电路欧姆定律及其能量分析 1.闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路里的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电阻之和成反比． (2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)． (3)其他表达形式 ①电势降落表达式：E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir. ②能量表达式：EI＝UI＋I2r. 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；②③式普遍适用 EIt＝I2Rt＋I2rt ④ 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．路端电压与外电阻的关系 一般情况 U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大 特殊情况 ①当外电路断路时，I＝0，U＝E ②当外电路短路时，I短＝，U＝0 4.路端电压与负载的关系 负载 外电路中的用电器 路端电压 外电路的电压 路端电压与电流的关系 公式：U＝E－Ir 电源的U-I图像 知识点三：实验 测定电源电动势和内电阻 实验目的 1．掌握用电压表和电流表测量电源电动势和内阻的方法 2．学会用图象法求电源的电动势和内阻 实验原理 闭合电路欧姆定律 实验器材 电池(被测电源)、电压表、电流表、滑动变阻器、开关、导线、坐标纸、刻度尺、铅笔等 实验步骤 1．电流表用0.6 A量程，电压表用3 V量程，按图连接好电路 2．把变阻器的滑片移动到使阻值最大的一端 3．闭合开关，调节变阻器，使电流表有明显示数并记录一组数据(I1，U1)．用同样方法测量出多组I、U值．填入表格中 4．断开开关，拆除电路，整理好器材 数据处理 方法一：联立六组对应的U、I数据，数据满足关系式U1＝E－I1r、U2＝E－I2r、U3＝E－I3r……让第1式和第4式联立方程，第2式和第5式联立方程，第3式和第6式联立方程，这样解得三组E、r，取其平均值作为电池的电动势E和内阻r的大小 方法二：在坐标纸上以路端电压U为纵轴、干路电流I为横轴建立U－I坐标系，在坐标平面内描出各组(I，U)值所对应的点，然后尽量多地通过这些点作一条直线，不在直线上的点大致均匀分布在直线两侧，则直线与纵轴交点的纵坐标值即是电池电动势的大小(一次函数的纵轴截距)，直线的斜率绝对值即为电池的内阻r，即r＝ 注意事项 1．为了使电池的路端电压变化明显，电池的内阻宜大些(选用已使用过一段时间的干电池) 2．在实验时，电流不能过大，通电时间不能太长，以免对E与r产生较大影响 3．要测出不少于6组的(I，U)数据，且变化范围要大些，然后用方程组求解，并求平均值 4．画U­I图线时，由于读数的偶然误差，描出的点不在一条直线上，在作图时应使图线通过尽可能多的点，并使不在直线上的点均匀分布在直线的两侧，个别偏离直线太远的点可舍去．这样就可使偶然误差得到部分抵消，从而提高精确度 5．由于干电池的内阻较小，路端电压U的变化也较小，这时画U­I图线时，纵轴的刻度可以不从零开始，而是根据测得的数据从某一恰当值开始(横坐标I必须从零开始)．但这时图线和横轴的交点不再是短路电流，而图线与纵轴的截距仍为电源电动势，图线斜率的绝对值仍为内阻 误差分析 1.偶然误差：（1）电表读数不准引起误差。（2）图像法求E和r时作图不准确 2.系统误差：（1）采取电流表内接法，由于电压表分流造成电动势和内阻的测量值均偏小。（2）采取电流表外接法，由于电流表分压，造成内阻的测量值偏大 知识点四：能源与可持续发展 1．能量守恒定律 （1）内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这个规律叫做能量守恒定律。 （2）确认了永动机的不可能性； （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方向性。 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 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降低。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】（2024高二下·广东·学业考试）LED灯是一种新型半导体节能灯。已知某型号的LED灯珠正常工作时，两端电压为1.4V，电流为20mA。一广告牌用该型号LED灯珠的总数量为40000颗，那么该广告牌上的灯珠全部点亮正常工作时，消耗的电功率为（　　） A．500W B．800W C．1120W D．1500W 【典型例题2】（2024高二上·四川·学业考试）额定功率为1kW的用电器，正常工作1h，消耗的电能是（         ） A．1kW·h B．60kW·h C．1000kW·h D．3600 kW·h 【典型例题3】（2024高二上·湖北·学业考试）如图为一种早期家用电热水器的简易电路图，和分别为和的发热电阻丝。当自动开关S接通，热水器处于加热状态，水温达到预设温度后，自动开关S会断开，热水器处于保温状态，热水器的输入电压为220V。求： (1)该热水器在加热状态下通过的电流。 (2)该热水器在加热、保温状态下的电功率。 1．（2024高二上·辽宁·学业考试）电能在传输过程中会由于导线电阻发热而产生损耗。下列关于导体电阻说法正确的是（　　） A．电阻率越低说明导体的导电性能越差 B．在同一串联电路中，相同时间内电阻大的发出热量更少 C．电阻并联总电阻会变小是因为相当于增加了导体的长度 D．电阻串联总电阻会变大是因为相当于增加了导体的长度 2．（2024高二下·广东·学业考试）太阳能将成为21世纪人类的主要能源之一，图是太阳能热水器。已知单位时间内太阳垂直射到热水器单位面积的能量约为，一台热水器的聚热面积约4。若每天太阳的照射等效于直射3h，太阳能的20%可转化为水的内能，则这台热水器一天内可有效利用的太阳能约为（　　） A． B． C． D． 3．（2023高二上·山东·学业考试）1kW·h的电能可以供额定功率为25W的灯泡正常工作的时间是（　　） A．40h B．50h C．60h D．70h 4．（多选）（2023高二上·河北·学业考试）某电饭锅的额定电压为220V，额定功率为1500W。此电饭锅正常工作时，下列说法对的是（　　） A．通过电饭锅的电流约为0.14A B．通过电饭锅的电流约为6.8A C．电饭锅每秒消耗的电能为1500J D．电饭锅每秒消耗的电能为220J 5．（2023高二下·山西·学业考试）手持式挂烫机体型小，易携带，使用时，出蒸汽速度也快，随时随地都能熨烫衣服，完全不受场所空间限制，深受年轻一族的欢迎，下表为某型号手持挂烫机的规格参数：求： 额定电压（V） 额定功率（W） 产品净重（kg） 产品尺寸（mm） 220 1200 0.76 170×92.5×204 (1)手持式挂烫机的额定电流； (2)连续正常使用手持挂烫机5min所消耗的电能。 考点二：闭合电路的欧姆定律 【典型例题1】（2024高二上·湖北·学业考试）如图是一种呼气酒精测试仪的原理图，U恒定，酒精气体传感器的电阻值随接触到酒精气体浓度的变大而变小。下列说法正确的是（　　） A．通过传感器的电流与酒精浓度无关 B．酒精浓度越大，通过传感器的电流越小 C．醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变小 D．醉酒人员对传感器呼气时，电压表的示数变大 【典型例题2】（多选）（2024高二下·广东·学业考试）中国空间站的电能主要由太阳能电池提供。一太阳能电池接入如图所示的纯电阻工作电路中，闭合、断开时，电压表的示数为400mV；和均闭合时，电压表的示数为200mV。已知工作电路的电阻为10Ω，电压表的内阻足够大，下列说法正确的有（　　） A．太阳能电池的电动势为400mV B．太阳能电池的内阻为10Ω C．和均闭合时，通过太阳能电池的电流为10mA D．和均闭合时，通过工作电路的电流为20mA 【典型例题3】（2024高二下·湖南·学业考试）如图，电源电动势。闭合开关S，理想电压表读数，理想电流表读数。求： (1)电阻的阻值； (2)电阻消耗的功率； (3)电源的内阻； (4)若在电阻两端并入一个相同的电阻，电流表的读数变大还是变小？ 1．（2024高二下·广东·学业考试）某实验小组用如图所示电路测量一节干电池的电动势和内阻。在闭合S后，滑动变阻器的滑片由M向N端移动过程中，下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数减小，电压表的示数减小 B．电流表的示数减小，电压表的示数增大 C．电流表的示数增大，电压表的示数减小 D．电流表的示数增大，电压表的示数增大 2．（2024高二下·湖南·学业考试）如图所示的电路中，已知电源的电动势，内电阻，电阻，闭合开关S后，电路中的电流等于（　　） A．0.5A B．1.5A C．3.0A D．5A 3．（2024高二下·湖南·学业考试）如图，已知电阻，电源内阻，闭合开关S后，电压表示数为2.00V。则电源电动势E为（    ） A．1.0V B．2.0V C．3.0V D．6.0V 4．（2024高二上·山东·学业考试）如图所示电路中，电源电动势E＝8V，内阻r＝1Ω，小灯泡L上标有“6V　3W”的字样，电动机的线圈电阻。闭合开关S，小灯泡和电动机均正常工作。设小灯泡的阻值不受温度变化的影响。求闭合开关后： (1)小灯泡正常发光时的电流； (2)流过电源的电流； (3)电动机输出的机械功率。 5．（2024高二下·湖南岳阳·学业考试）在如图所示的电路中，电阻箱接入电路的阻值为，电源的电动势，电源内阻为，闭合开关。求： （1）闭合开关后，通过电阻箱的电流； （2）闭合开关后，电压表示数； （3）闭合开关后，电阻箱R产生的热功率P。 考点三：实验 测定电源电动势和内电阻 【典型例题1】（2023高二下·广东·学业考试）某同学按图所示的电路测量两节干电池的电动势和内阻，每节电池电动势略小于1.5V，电压表可选量程有0～3V和0～15V．下列说法正确的是（　　）    A．电压表量程选用0～15V B．闭合S前，应调节滑动变阻器的滑片至N端 C．闭合S后，滑片越靠近M端，电流表示数越大 D．闭合S后，滑片越靠近M端，电压表示数越大 【典型例题2】（2023高二上·浙江·学业考试）实验小组要测量干电池的电动势和内阻，提供如下器材： A．干电池一节（电动势约为，内阻约为）； B．电压表（量程为，内阻约为）； C．电压表（量程为，内阻约为）； D．电流表（量程为，内阻约为）； E．电流表（量程为，内阻约为）； F．滑动变阻器（最大阻值为）； G．开关一个、导线若干。 a．实验原理图如图甲所示，请在乙图中完成实物连线    b．为了减小实验误差，需要合理选择电表量程，则电压表应选 ，电流表应选 ，（选对应电表前的字母），在开关闭合前，滑动变阻器滑片应在最 端（填“左”或“右”） c．根据实验数据在坐标系中描点、连线如图丙所示，则该电池电动势为 V，内阻 （结果均保留两位小数） 1．（2023高二下·广东·学业考试）图是“测量电源的电动势和内阻”的实验电路。为完成实验，与电压表的负接线柱相连接的接线位置是（　　） A．位置a B．位置b C．位置c D．位置d （2022高二下·河北·学业考试）某实验小组利用如图所示的电路图做“电池电动势和内阻的测量”实验，正确连接电路后，调节滑动变阻器R的阻值，得到多组电压表、电流表示数U、I，如下表所示。 电流I/A 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 电压U/V 1.30 1.10 0.91 0.70 0.50 根据上述信息，回答下列小题。 2．实验时，按照上图所示电路图连接实物，下列实物连接图正确的是（　　） A． B． C． D． 3．该电池的电动势约为（　　） A．0.30V B．0.50V C．1.30V D．1.50V 4．该电池的内阻约为（　　） A．2.00Ω B．3.00Ω C．4.00Ω D．5.00Ω 5．（2023高二下·辽宁·学业考试）可调内阻电池的测量电路如图所示。调节抽气筒气压来改变电池中部通道室液面的高度进而改变电池内阻r，测得电源电动势约为2.100V，用两个数字电压表分别记下和。 （1）测量电源的开路电压时，电源正极的电势 （选填“高于”“低于”或“等于”）负极的电势； （2）每改变一次R或r，记下多组和的数值，如表所示。当增加时， （选填“增加”“减少”或“不变”）。 序号 U外/V U内/V （U外+U内）/V 1 2 3 4 1.700 1.800 1.510 1.616 0.400 0.310 0.590 0.474 2.100 2.110 2.100 2.090 6．（2024高二下·湖南·学业考试）在做“电池电动势和内阻的测量”的实验中，实验电路如图甲所示。改变电阻，测出几组U、I数据，得到如图乙所示的图像。由图像与坐标轴的交点值可求出电源的 （填“电动势”或“内阻”）；由图像斜率的绝对值，可求出电源的 （填“电动势”或“内阻”）。 7．（2022高二下·贵州·学业考试）某实验小组在测量电源电动势和内阻的实验中，采用如图所示的电路进行实验。待测电源的电动势约2V，内阻约2Ω。    （1）电压表量程应选 （选填“0~3V”或“0~15V”）。 （2）按电路图连接电路后，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于 端（选填“a”或“b”）。 （3）根据实验数据绘出U-I图像如图，由图像可得电源电动势为 V。 考点四：能源与可持续发展 【典型例题1】（2024高二下·湖南·学业考试）能源是人类社会活动的物质基础。下列能源属于不可再生能源的是（　　） A．太阳能 B．水能 C．风能 D．煤炭 【典型例题2】（2022高二·山西·学业考试）2021年全国青年科普创新实验大赛中风帆车项目是利用自然风吹动风帆车前进，2022年该大赛中太空车项目是利用电池驱动电动机带动太空车攀爬障碍物。关于它们的能量转化，以下说法正确的是（　　） A．都是将电能转化为机械能 B．都是将风能转化为机械能 C．风帆车将风能转化为机械能，太空车将电能转化为机械能 D．风帆车将电能转化为机械能，太空车将风能转化为机械能 1．（2024高二上·辽宁·学业考试）“化风为电，御风而行”。2023年 6 月 28日，全球首台16兆瓦海上风电机组在三峡集团福建海上风电场顺利完成吊装，并于7月 19日成功并网发电。下列关于能源知识的说法正确的是（　　） A．“兆瓦”是能量单位 B．风能属于不可再生能源 C．风力发电实现了空气动能与电能的转化 D．各种不同形式的能量在相互转化的过程中不需要做功 2．（2023高二上·福建·学业考试）节约用电不仅可以减少能源消耗，缓解能源紧张问题，还可以减少环境污染。下列做法属于节约用电的是（　　） A．让长期不用的家电处于待机状态 B．将热的食物直接放进冰箱 C．夏季将空调温度设置尽量调低 D．尽量减少冰箱门开关次数及敞门时间 3．（2022高二·广西·学业考试）以下四种能源的使用中，对环境污染最大的是（　　） A．风能 B．煤炭 C．太阳能 D．潮汐能 4．（多选）（2023高二下·河北·学业考试）关于能量和能源，下列说法正确的是（      ） A．化石能源是不可再生能源，水能是可再生能源 B．人类在不断地开发和利用新能源，所以能量可以被创造 C．在能源的利用过程中，由于能量在数量上并未减少，所以不需要节约能源 D．能源危机的深层次含义是能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上降低了 一、单选题 1．下列关于能源的说法中，正确的是（　　） A．煤炭、石油、天然气是不可再生能源 B．由于能量不会凭空产生，也不会凭空消失，总是守恒的，所以节约能源意义不大 C．随着科技不断进步，我们就不需要节约能源 D．水能是不可再生能源 2．能量守恒定律是人类认识自然的最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，下列说法正确的是（　　） A．不同形式的能量之间可以相互转化 B．能量可以被创生，也可以被消灭 C．因为能量是守恒的，所以不需要节约能源 D．因为能量是守恒的，所以不可能发生能源危机 3．如图电路中，已知电源电动势，电源内阻，电阻，所有电表均理想，则电路中的电流为（    ） A． B． C． D．不能确定 4．如图所示，电路中有滑动变阻器R和灯泡L，M、N之间接有恒定电压U。将滑动变阻器滑片P向左滑动的过程中，灯泡的亮度（　　） A．逐渐变亮 B．逐渐变暗 C．先变亮后变暗 D．先变暗后变亮 5．扫地机器人额定工作电压为12 V，工作电流为2.5 A，正常工作1 min，电流做的功为（　　） A．30 J B．150 J C．288 J D．1800 J 6．如图所示为某一电源的图线，由图可知（　　） A．电源电动势为2V B．电源内电阻为13Ω C．电源短路时电流为6A D．电路路端电压为1V时，电路中电流为6A 7．一台电动机，额定电压是100V，电阻是2Ω。正常工作时，通过的电流为5A，则电动机因发热损失的功率为（　　） A．500W B．200W C．50W D．450W 8．如图所示的电路中，电源电动势，内阻。开关S闭合后，若电流表示数，则路端电压为（    ） A．0.5V B．2.0V C．2.5V D．3.0V 9．如图所示，许多人造地球卫星都用太阳能电池供电。太阳能电池由许多片电池板组成。某电池板不接负载时的电压是，短路电流是。该电池板的内阻是（　　） A． B． C． D． 二、多选题 10．下列关于能量转化的说法中正确的是（　　） A．电灯主要是将电能转化为机械能 B．电风扇主要是将电能转化为机械能 C．电热水器主要是将电能转化为机械能 D．太阳能热水器主要是将太阳能转化为内能 三、填空题 11．在如图所示的电路中，电表均为理想电表，电源内电阻，当开关S闭合后电路正常工作，电压表的读数，电流表的读数，则电源电动势E= V。 12．如图所示是手电筒的电路图，小灯泡的额定电压是 2.5 V，额定电流是0.3A。开关断开时，小灯泡两端的电压是 V；开关闭合时，小灯泡正常发光的功率是 W。 四、实验题 13．在“测定电池的电动势和内阻”实验中，按如图甲所示连接电路。闭合开关S，改变滑动变阻器的阻值，分别记下电压表的示数U和电流表的示数I，根据实验数据作出如图乙所示的U－I图像。请根据内容，完成以下小题。 （1）在闭合开关S前，滑动变阻器的滑动触头应滑到 （选填“左”或“右”）端。 （2）由题图乙可知电池的电动势为 。 （3）由题图乙可知电池的内阻为 。 14．某实验小组在测量电源电动势和内阻的实验中，采用如图甲所示的电路进行实验，待测电源的电动势约2V，内阻约2Ω。 (1)按电路图连接电路后，在闭合开关S前，滑动变阻器滑片应置于 （填“a”或“b”）端； (2)根据实验数据绘出U-I图像如图乙，由图像可得电源电动势为 V。 15．某物理实验小组用图甲所示的电路测量干电池的电动势和内阻，根据测得的多组数据作出了如图乙所示的图像。由图像乙可知该干电池的电动势为 V，干电池内阻为 Ω（结果均保留三位有效数字） 16．某同学为研究“电动机工作过程中的能量转化”，设计了如图所示电路，其中定值电阻，电表均视为理想电表。实验操作步骤如下：    ①用弹簧测力计测出电动机上所挂重物和位移传感器的总重力为； ②卡住电动机让其不转动，闭合开关S，读出电压表和电流表的示数分别为和，断开开关S； ③打开位移传感器软件，再次闭合开关S，电动机正常工作并向上吊起重物，读出此时电压表和电流表的示数分别为和，位移传感器软件记录重物的位置x随时间t变化的关系图像如图2所示； ④关闭位移传感器软件，断开开关S。 回答下列问题（结果均保留两位有效数字）： （1）电动机正常工作时，重物向上运动的速度大小为 。 （2）电动机正常工作时，产生的电热功率是 W，电动机的效率 。 （3）该同学发现通过以上实验数据可以计算出，该直流电源的内阻 。 17．在“测定电源电动势和内阻”的实验中： （1）若根据实验数据作出如图甲所示的图像，则该电池的电动势 V；内阻 。 （2）若实验电路如图乙所示，由于电压表、电流表均不是理想电表，则测量结果，电源电动势的测量值将 真实值，内阻的测量值将 真实值。（填“大于”“等于”或“小于”） 18．(1)某同学用多用电表欧姆挡测量某元件的电阻，指针位置如图（a）所示，选择开关位置如图（b）所示，则接下来他应该将选择开关置于 挡（填“”或“”）。 (2)①图（c）是“测量电源的电动势和内阻”实验的电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数且不变，电流表始终没有示数。为查找故障原因，在其他连接不变的情况下，他将电压表连接a位置的导线端分别试触b、c、d三个位置，发现试触b、c时，电压表有示数，试触d时，电压表没有示数。若电路中仅有一处故障，则应为 。 A．导线cd断路        B．滑动变阻器短路 C．导线ab断路        D．滑动变阻器断路 ②修复好故障后，该同学测得电源的电动势和内阻，如果考虑实际情况，则所测的电动势数值 真实值，所测的电源内阻 真实值。（均填“大于”“小于”或“等于”） ③另一小组的同学按图（d）连接好电路后，也测出了电源的电动势和内阻，已知灵敏电流计G的满偏电流为，内阻为。将电阻箱阻值调到，调节滑动变阻器的阻值，得到一系列灵敏电流计G的示数及对应的电流表A的示数的数据。图（e）为根据实验数据绘出的图线，由图线可求得被测电源的电动势 V，内阻 。（结果均保留2位小数） 五、解答题 19．某玩具电风扇的直流电动机额定电压为时，通过电动机的电流为，线圈电阻为，若电动机正常工作且通电，求在这段时间内： （1）电动机消耗的电能； （2）电流通过线圈产生的热量； （3）电动机输出的机械能。 20．电源，，电阻为，为。开关闭合后，电动机恰好正常工作。已知电动机额定电压为，线圈电阻为。 （1）求流过的电流； （2）求流过电动机的电流； （3）求电动机的总功率。    原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$