第十二章 电能 能量守恒定律（知识清单）物理人教版2019必修第三册

第12章 电能 能量守恒定律（知识清单） 二、各节知识清单 第1节 电路中的能量转化 1.电能转化为其它形式的能，是通过电流做功来实现的。电流做功的实质是恒定电场对自由电荷的静电力作正功，电势能减小，其它形式的能增加。 2.电路中电场力对定向移动的电荷所做的功，简称电功，是表示量度电能转化为其它形式的能的多少的物理量，是标量。电功的计算式是W＝UIt。电功的国际单位是焦耳（J），常用单位是千瓦时（kWh），换算为1kWh＝3.6×106J。 3.电功率是单位时间内电流所做的功，是标量。定义式是。国际单位是瓦特（W），常用单位是千瓦（kW），换算关系是1kW＝103W。可以用伏安法测量电功率。 4.额定电压是用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）。额定功率是用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）。实际电压时用电器实际工作时的电压。实际功率是用电器在实际电压下的功率。 5.焦耳定律的内容：电流通过某导体产生的热量,跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。数学表达式是：。焦耳定律适用于纯电阻电路，也适用于非纯电阻电路。 6.热功率等于通电导体中电流I的二次方与导体电阻R的乘积，即。 7.纯电阻电路是只含有电阻的电路，把电能全部转化为内能。非纯电阻电路是电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路，把电能转化为内能和其它形式的能。在纯电阻电路中，；在非纯电阻电路中，。所以，欧姆定律不适用于非纯电阻电路。 第2节 闭合电路的欧姆定律 8.闭合电路是由导线、电源和用电器连成的电路。电源外部的电路叫外电路；电源内部的电路叫内电路。 9.在电源外部，正电荷从正极运动到负极。在电源内部，正电荷从负极运动到正极。 10.电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置。在干电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能；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。 11.非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值叫做电动势。电动势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。定义式为。电动势的国际单位是伏特（V），1V＝1J/C。电动势是标量。电动势反映电源把其他形式的能转化为电势能本领的大小，由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积和外电路均无关。 12.电源的三个重要参数：电动势E，内阻r，容量（单位为安·时（A·h）、毫安·时（mA·h））。 13.在外电路中，沿电流方向电势降低。在内电路中，一方面存在内阻，沿电流方向电势降低，另一方面沿电流方向存在电势“跃升”。 14.外电路电阻称为外电阻，用R表示；内电路电阻称为内电阻，用r表示。 15.闭合电路欧姆定律：闭合电路中的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。数学表达式：或。 16.外电路上总的电势降落叫做路端电压，；内电路上总的电势降落叫做内电压，。电源电动势等于内外电路电势降落之和，。 17.断路时，R→∞，I＝0，U路＝E。在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，近似等于电源电动势的大小。短路时，R＝0，I＝E/r，U路＝0。 18.电源的U-I图像的函数表达式是，纵轴截距表示电动势E，横轴截距表示短路电流，斜率的绝对值表示内阻r。 19.电源提供的功率：；电源的输出功率：；电源内阻上的热功率：；供电效率：。当R＝r时，电源输出功率最大，但效率只有50%。 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 20.测量电源电动势和内阻的常见方法是伏安法。 21.数据处理方法： ①公式法：代入和计算出，，并多次测量取平均值。 ②图像法：在坐标纸上以I为横坐标，U为纵坐标，用测出几组的U、I值画出U-I图像，则纵轴截距表示电动势E，横轴截距表示短路电流I短，斜率表示内阻r。 22.误差分析： ①电流表外接时的误差来源是电压表分流。路端电压越大，电压表分流越多。U-I图像中的测量值与真实值差别为：，。 ②电流表内接时的误差来源是电流表分压。通过电源的电流越大，电流表分压越多。U-I图像中的测量值与真实值差别为：，。 23.采用伏阻法测量电源电动势和内阻时，可根据，绘制-图像。其误差来源于电压表分流，，。 24.采用安阻法测量电源电动势和内阻时，可根据，绘制-图像。其误差来源于电流表分压，，。 第4节 能源与可持续发展 25.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。 26.一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的，即一切与热现象有关的宏观过程都有方向性。 27.在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量的耗散。这一现象表明，在能源的利用过程中,能量的总量守恒,但在可利用的品质上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。 28.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，由于无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作不可再生能源。水能、风能、潮汐能等能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。三、物理与生活 某手机在满电的情况下，连续5小时重复使用，得到其续航实验的电量随时间的变化如图像所示。根据续航实验数据分析并回答：哪种使用方式的电能损耗最快？ 【想一想】为什么游戏的耗电最快？ （请根据游戏过程中所涉及的能量转化形式进行分析） 游戏耗电快，原因主要有以下几点。从电能转化角度，运行游戏时，大量电能转化为多种其他形式能。手机处理器高速运转处理复杂游戏逻辑、物理模拟等计算任务，电能转为内能，CPU频繁工作致使耗电量大增。图形渲染需GPU大规模运作，将电能用于呈现精美的游戏画面、复杂特效与动画，这一过程电能消耗巨大。 依据能量守恒定律，能量不会凭空产生或消失，游戏运行中各种功能运作消耗的电能，来自电池存储的化学能。游戏中的图形、网络、计算、显示、音频等多方面功能同时高强度运行，意味着单位时间内电池输出的电能多，即功率大。像大型3D游戏，复杂图形处理与实时网络通信并存，屏幕常亮且亮度较高以适配画面，多种高能耗因素叠加，使得电能快速消耗，也就造成游戏耗电最快。 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第12章 电能 能量守恒定律（知识清单） 二、各节知识清单 第1节 电路中的能量转化 1.电能转化为其它形式的能，是通过__________来实现的。电流做功的实质是__________对自由电荷的__________作__________功，电势能__________，__________能增加。 2.电路中__________力对定向移动的电荷所做的功，简称__________，是表示____________________的物理量，是__________。电功的计算式是__________。电功的国际单位是__________（__________），常用单位是__________（__________），换算为__________。 3.__________是单位时间内电流所做的功，是__________。定义式是__________。国际单位是__________（__________），常用单位是__________（__________），换算关系是1kW＝__________W。可以用__________测量电功率。 4.__________是用电器正常工作时电压（铭牌上标出的电压）。__________是用电器在额定电压下的功率（铭牌上标出的功率）。__________时用电器实际工作时的电压。__________是用电器在实际电压下的功率。 5.焦耳定律的内容：电流通过某导体产生的热量,跟__________成正比，跟__________及__________成正比。数学表达式是：__________。焦耳定律适用于__________电路，也适用于__________电路。 6.热功率等于通电导体中__________与__________的乘积，即__________。 7.__________是只含有电阻的电路，把电能__________转化为内能。__________是电路中含有电动机在转动或有电解槽在发生化学反应的电路，把电能转化为__________和__________。在纯电阻电路中，__________；在非纯电阻电路中，__________。所以，欧姆定律__________于非纯电阻电路。 第2节 闭合电路的欧姆定律 8.__________是由导线、电源和用电器连成的电路。电源外部的电路叫__________；电源内部的电路叫__________。 9.在电源外部，正电荷从__________极运动到__________极。在电源内部，正电荷从__________极运动到__________极。 10.电源是通过__________将其他形式的能转化为电能的装置。在干电池中，非静电力是__________，它使__________能转化为__________能；在发电机中，非静电力是__________，它使__________能转化为__________能。 11.非静电力把__________电荷从__________极搬运到__________极所做的功跟____________________的比值叫做电动势。电动势数值上等于非静电力把__________的__________电荷在__________从__________极移送到__________极所做的功。定义式为__________。电动势的国际单位是__________（__________），1V＝__________。电动势是__________。电动势反映______________________________，由电源中__________的特性决定，跟电源的__________和__________均无关。 12.电源的三个重要参数：__________，__________，__________（单位为__________（__________）、__________（__________））。 13.在外电路中，沿电流方向电势__________。在内电路中，一方面存在__________，沿电流方向电势__________，另一方面沿电流方向存在电势“__________”。 14.外电路电阻称为__________，用__________表示；内电路电阻称为__________，用__________表示。 15.闭合电路欧姆定律：闭合电路中的电流跟__________成正比，跟____________________成反比。数学表达式：__________或__________。 16.外电路上总的电势降落叫做__________，__________；内电路上总的电势降落叫做__________，__________。电源电动势等于____________________，__________。 17.断路时，R→__________，I＝__________，U路＝__________。在电源末接入电路的情况下，用电压表直接测量电池两极所得到的数值，__________电源电动势的大小。短路时，R＝__________，I＝__________，U路＝__________。 18.电源的U-I图像的函数表达式是__________，纵轴截距表示__________，横轴截距表示__________，斜率的绝对值表示__________。 19.电源提供的功率：__________；电源的输出功率：__________；电源内阻上的热功率：__________；供电效率：__________。当__________时，电源输出功率最大__________，但效率只有__________。 第3节 实验：电池电动势和内阻的测量 20.测量电源电动势和内阻的常见方法是__________。 21.数据处理方法： ①公式法：代入和计算出__________，__________，并多次测量取平均值。 ②图像法：在坐标纸上以__________为横坐标，__________为纵坐标，用测出几组的U、I值画出__________图像，则纵轴截距表示__________，横轴截距表示__________，斜率表示__________。 22.误差分析： ①电流表外接时的误差来源是__________。路端电压越大，电压表分流越__________。U-I图像中的测量值与真实值差别为：__________，__________。 ②电流表内接时的误差来源是__________。通过电源的电流越大，电流表分压越__________。U-I图像中的测量值与真实值差别为：__________，__________。 23.采用伏阻法测量电源电动势和内阻时，可根据__________，绘制__________图像。其误差来源于__________，__________，__________。 24.采用安阻法测量电源电动势和内阻时，可根据，绘制__________图像。其误差来源于__________，__________，__________。 第4节 能源与可持续发展 25.能量守恒定律：能量既不会凭空__________，也不会凭空__________，它只能从__________转化为__________，或者从__________转移到__________，在__________或__________的过程中，能量的__________保持不变。 26.一切与热现象有关的宏观自然过程都是__________的，即一切与热现象有关的宏观过程都有__________。 27.在能量转化过程中，散失到环境中的内能很难收集起来重新利用，这种现象叫能量的__________。这一现象表明，在能源的利用过程中,能量的总量守恒,但在可利用的__________上降低了，从便于利用的能源变成不便于利用的能源。 28.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__________，由于无法在短时间内再生，所以这类能源被叫作__________。水能、风能、潮汐能等能源在自然界可以再生，叫作__________。三、物理与生活 某手机在满电的情况下，连续5小时重复使用，得到其续航实验的电量随时间的变化如图像所示。根据续航实验数据分析并回答：哪种使用方式的电能损耗最快？ 【想一想】为什么游戏的耗电最快？ （请根据游戏过程中所涉及的能量转化形式进行分析） 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$