第12章 第4节 能源与可持续发展 -【创新教程】2025-2026学年高中物理必修第三册五维课堂同步课件PPT（人教版2019）

物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 物理·必修第三册 教材梳理预新知 知识探究释疑惑 课时作业提能力 随堂自测夯基础 第4节　能源与可持续发展 知识导图 学科素养 物理观念：知道能量的多种形式；能区分可再生能源与不可再生能源；理解能量守恒定律 科学思维：通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义 科学探究：通过大量实例，总结能量在转化、转移过程中总量不变，并探究能量转化具有方向性 科学态度与责任：能主动关心能源与可持续发展问题；能认识能源的过度开发和利用对环境的影响 [知识梳理] 一、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　. 二、能量转移或转化的方向性 1．一切与热现象有关的宏观自然过程都是　不可逆　的． 2．能量耗散：在能量转化过程中流散到周围环境中的内能很难再　收集　起来重新利用的现象． 3．节约能源的根本原因：在能源的利用过程中，能量在数量上虽未减少，但在可利用的品质上　降低　了，即从便于利用的能源变为不便于利用的能源． 4．自然界中的宏观过程具有　方向　性． 三、能源的分类与应用 1．能源的分类 (1)不可再生能源：像煤炭、　石油　和天然气这类无法在短时间内再生的能源，煤炭、石油和天然气也叫　化石　能源． (2)可再生能源：像水能、风能、潮汐能这类在自然界可以再生的能源． 2．我国能源的开发 (1)太阳能发电；(2)水力发电；(3)风能发电；(4)　核能　发电． 四、能源与社会发展 1．人类利用能源的三个时期：　柴薪　时期、煤炭时期、石油时期． 2．利用不可再生能源带来的危害 (1)改变大气的成分，加剧气候的变化，如　温室　效应． (2)形成“酸雨”，腐蚀建筑物，　酸化　土壤． (3)产生　光化学　烟雾，产生浮尘． [基础自测] 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)当一个物体的能量减少时，一定有其他物体的能量的增多．( √ ) (2)煤炭、石油和天然气都属于化石能源．( √ ) (3)在能源利用过程中能量是守恒的，故不必节约能源．( × ) (4)冒起的煤烟和散开的炭灰可以收集起来重新合成一堆煤炭．( × ) 2．下列供热方式最有利于环境保护的是(　　) A．用煤做燃料供热 B．用石油做燃料供热 C．用天然气或煤气做燃料供热 D．用太阳能灶供热 解析：D　[煤、石油、天然气等燃料的利用，使人类获得大量的内能，但由于这些燃料中含有杂质以及燃烧得不充分，使得废气中含有的粉尘、一氧化碳、二氧化硫等物质污染了大气．而太阳能是一种无污染的能源，应大力推广，故D正确．] 能量守恒定律的理解和应用 [探究导入] (1)如图是小型汽油机模型，汽油机在工作过程中能量是怎样转化的？ (2)内燃机工作时可以把内能全部转化为机械能吗？ 提示：(1)汽油燃烧时化学能转化为内能，汽油释放出来的内能转化为飞轮的机械能． (2)不能，因为内燃机工作时总有内能损失，不可能全部转化为机械能． [探究归纳] 1．能量的存在形式及相互转化 (1)各种运动形式都有对应的能：机械运动有机械能，分子的热运动有内能，还有电磁能、化学能、原子能等． (2)各种形式的能，通过某种力做功可以相互转化．例如，利用电炉取暖或烧水，电能转化为内能；煤燃烧，化学能转化为内能；列车刹车后，车轮温度升高，机械能转化为内能． 2．能量守恒的两种表达 (1)某种形式的能减少，一定有其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等． (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等． 3．应用能量转化与守恒解题的步骤 (1)首先分析研究对象的受力情况、做功情况、能量的转化方向及初、末状态能量的具体形式． (2)分别列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式． (3)依据ΔE减＝ΔE增列式求解． [例1]　如图所示，一个粗细均匀的U形管内装有同种液体，液体质量为m.在管口右端用盖板A密闭，两边液面高度差为h，U形管内液体的总长度为4 h，先拿去盖板，液体开始运动．由于管壁的阻力作用，最终管内液体停止运动，则该过程中产生的内能为(　　) A.eq \f(1,16)mgh　　　　　　 B.eq \f(1,8)mgh C.eq \f(1,4)mgh D.eq \f(1,2)mgh 解析：A　[去掉右侧盖板之后，液体向左侧流动，最终两侧液面相平，液体的重力势能减少，减少的重力势能转化为内能．如图所示，最终状态可等效为右侧eq \f(1,2)h的液柱移到左侧管中，即增加的内能等于该液柱减少的重力势能，则Q＝eq \f(1,8)mg·eq \f(1,2)h＝eq \f(1,16)mgh，故A正确．] 利用能量转化与转移解题的两点注意 (1)能量既可通过做功的方式实现不同形式的能量之间的转化，也可在同一物体的不同部分或不同物体间进行转移． (2)能量在转化与转移过程中，能量的总量保持不变．利用能量守恒定律解题的关键是正确分析有多少种能量变化，分析时避免出现遗漏． [跟进训练] 1．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．下列说法正确的是(　　) A．因为能量守恒，所以不需要节约能源 B．因为能量不会消失，所以不可能有能源危机 C．不同形式的能量之间可以相互转化 D．能量可以被消灭，也可以被创生 解析：C　[自然界的总能量是守恒的，能量既不能被消灭，又不能被创生，但随着能量耗散，能量可以利用的品质会降低，可利用的能源会减少，所以会有能源危机，我们要节约能源，C正确．] 能源和可持续发展 [探究导入] 氢气是一种清洁能源，它燃烧后只生成水，对环境无污染，某同学设想了一个利用氢能的方案，如图是它的示意图，请你判断这一方案的可行性，并说明理由． 判断：　________　(选填“可行”或“不可行”) 理由：________________________________________ 提示：不可行　违反了能量守恒定律 [探究归纳] 1．如何正确理解能量耗散和品质降低 (1)各种形式的能最终都转化为内能，流散到周围的环境中，分散在环境中的内能不管数量多么巨大，它也不过只能使地球、大气稍稍变暖一点，却再也不能驱动机器做功了． (2)从可被利用的价值来看，内能较之机械能、电能等，是一种低品质的能量．由此可知，能量耗散虽然不会导致能量的总量减少，却会导致能量品质的降低，实际上是将能量从高度有用的形式降级为不大可用的形式． (3)能量耗散导致可利用能源减少，所以要节约能源． 2．能源的分类 能源分 类方法 能源分类名称 特点 举例 按形式 或转换 特点分 一次能源 自然形成，未经加工 太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能 二次能源 由一次能源经加工转换而成 焦炭、木炭、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能 按利用 技术分 常规能源 已大规模正常使用 煤、石油、天然气、水能 新能源 正在开发，或有新的利用方式 太阳能、核能、地热能、海洋能、沼气能、风能 按可否 再生分 可再生能源 可循环使用 水能、风能、生物质能、地热能 不可再生能源 短期内无法转换获得 煤、石油、天然气、核燃料 按对环 境污染 情况分 清洁能源 对环境基本上没有污染 太阳能、海洋能、风能、水能 污染能源 会严重污染环境 化石燃料(煤、石油、天然气) [例2]　(多选)下列关于能量耗散的说法正确的是(　　) A．能量耗散使能的总量减少，违背了能量守恒定律 B．能量耗散是指耗散在环境中的内能再也不能被人类利用 C．各种形式的能量向内能的转化，在一定条件下可以全额发生 D．能量耗散导致能量品质的降低 解析：BCD　[能量耗散是能量在转化的过程中有一部分以内能的形式被周围环境吸收，遵守能量守恒定律，但使得能量品质降低，故选项A错误，选项D正确；耗散的内能无法再被利用，选项B正确；其他形式的能在一定的条件下可以全部转化为内能，但相反过程却不能够全额进行，选项C正确．] 能量耗散不仅遵循能量守恒定律，而且从能量的角度反映出自然界的宏观过程具有方向性． [跟进训练] 2．(多选)下列关于能源的说法正确的是(　　) A．能源是取之不尽，用之不竭的 B．能源是有限的，特别是常规能源，如煤、石油、天然气等 C．大量消耗常规能源会使环境恶化，故提倡开发利用新能源 D．核能的利用对环境的影响比燃烧石油、煤炭大 解析：BC　[尽管能量守恒，但耗散的能量无法重新收集利用，所以能源是有限的，特别是常规能源，A错，B对；常规能源的利用比新能源核能的利用对环境影响大，C对，D错．] [知识点一]　能量守恒定律的应用 1．市面上出售一种装有太阳能电扇的帽子(如图所示)．在阳光的照射下，小电扇快速转动，能给炎热的夏季带来一丝凉爽．该装置的能量转化情况是(　　) A．太阳能→电能→机械能 B．太阳能→机械能→电能 C．电能→太阳能→机械能 D．机械能→太阳能→电能 解析：A　[电池板中太阳能转化为电能，小电动机中电能转化为机械能．] 2．下列说法正确的是(　　) A．随着科技的发展，永动机是可以制成的 B．太阳照射到地球上的光能转化成了其他形式的能量，但辐射到宇宙空间的能量都消失了 C．“既要马儿跑，又不让马儿吃草”违背了能量守恒定律，因而是不可能的 D．有种“全自动”手表，不用上发条，也不用任何形式的电源，却能一直走动，说明能量可以凭空产生 解析：C　[永动机违背了能量守恒定律，所以永动机是永远不可能制成的，选项A错误；太阳辐射到宇宙空间的能量并没有消失，而是转化成了其他形式的能量，选项B错误，马和其他动物，包括人要运动，必须消耗能量，动物的能量来源是食物中储存的生物质能，选项C正确；所谓“全自动”手表，其内部是有能量转化装置的，一般是一个摆锤，当人戴着手表活动时，使摆锤不停摆动，给游丝(弹簧)补充能量，才会维持手表的走动，如果把这种表放在桌面上静置几天，它也是会停的，选项D错误．] 3．一水电站，水流的落差为20 m，水流冲击水轮发电机后，水流的能有20%转化为电能，若发电机的功率为200 kW，则每分钟的水流量是多少？(g取10 m/s2) 解析：设1分钟水的流量为Q， 则在1分钟内水流的质量m＝Qρ， 在1分钟内水流减少的重力势能 ΔEp＝mgh＝Qρgh 由题意可知：发动机的功率 P＝eq \f(ΔEp×20%,t) 整理得Q＝eq \f(Pt,ρgh×20%)，代入数据得： Q＝300 m3. 答案：300 m3 [知识点二]　能源的开发与利用 4．煤、石油、天然气和生物质能作为能源的共同特点是(　　) A．都为可再生能源，取之不尽，用之不竭 B．都为不可再生能源，用一点，少一点 C．都为来自太阳辐射的能量 D．都为污染环境的能源 解析：C　[煤、石油、天然气是不可再生能源，对环境污染严重，生物质能是可再生能源，对环境无污染或污染少，但它们都来自太阳辐射．因此，选项C正确，其他选项均错误．] 5．关于能源的利用，下列说法中不正确的是(　　) A．由于我国煤和石油的储量无限，所以太阳能和核能的开发在我国根本没有必要 B．能源的利用过程，实质是能量的转化和转移过程 C．现在人类社会使用的能源主要是煤、石油和天然气 D．煤、石油和天然气的化学能归根到底来自太阳能 解析：A　[石油、煤等为非再生的能源，储量有限，能源的利用中虽然总量不变，但品质降低，可再利用能源越来越少，所以新能源的开发和利用是当今世界各国面临的课题，A错，B、C、D对．] 6．能源短缺和环境恶化指的是(　　) ①煤炭和石油的开采与技术有关，在当前技术条件下，煤炭和石油的开采是有限的，这叫能源短缺． ②煤炭和石油资源是有限的，以今天的开采和消耗速度，石油储藏将在百年内用尽，煤炭资源也不可能永续，这叫能源短缺． ③煤炭和石油具有很大的气味，在开采、存放和使用过程中这些气味会聚集在空气中污染空气，使环境恶化． ④大量煤炭和石油产品在燃烧时排出的有害气体污染了空气，改变了大气成分，使环境恶化． A．①③　　　　　　　 B．①④ C．②③ D．②④ 解析：D　[煤炭和石油都是由几亿年以前的生物遗体形成的，这些能源不能再次生成，也不可重复使用，它们的储量是有限的，并不是取之不尽、用之不竭的，这是所讲的能源短缺，②正确；能源在使用时会排出有害气体污染空气，这是所讲的环境恶化，④正确．故D正确．] [知识整合] [能力强化] [强化点1]　电源的有关功率及效率问题　 1．电源的功率P：电源将其他形式的能转化为电能的功率，也称为电源的总功率，计算式为： P＝IE(普遍适用)， P＝eq \f(E2,R＋r)＝I2(R＋r)(只适用于外电路为纯电阻的电路)． 2．电源内阻消耗功率P内：电源内阻的热功率，也称为电源的损耗功率，计算公式为P内＝I2r. 3．电源的输出功率P出：外电路上消耗的功率，计算式为：P出＝IU外(普遍适用)， P出＝I2R＝eq \f(E2R,R＋r2)(只适用于外电路为纯电阻的电路)． 4．输出功率随外电阻R的变化关系 电源的输出功率： P出＝U外I＝eq \f(RE2,R＋r2)＝eq \f(E2,\f(R－r2,R)＋4r). 由上式可以看出： (1) 当R＝r时，电源的输出功率最大，P出＝eq \f(E2,4r)，此时电源效率η＝50%. (2)当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小． (3)当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大． (4)当P出<Pm时，每个输出功率对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1·R2＝r2(可转化为关于R的一元二次方程，利用根与系数的关系得出)． (5)P出与R的关系如图所示． (6)电源的效率：η＝eq \f(P出,P)＝eq \f(UI,EI)＝eq \f(U,E)，η＝eq \f(R,R＋r)只适用于外电路为纯电阻的电路． 由上式可知，外电阻R越大，电源的效率越高． [例1]　在如图所示的电路中，已知电源电动势E＝3 V，内电阻r＝1 Ω，电阻R1＝2 Ω，滑动变阻器R的阻值可连续增大，问： (1)当R多大时，R消耗的功率最大？最大功率为多少？ (2)当R多大时，R1消耗的功率最大？最大功率为多少？ (3)当R多大时，电源的输出功率最大？最大为多少？ [解析]　(1)把R1视为内电路的一部分，则当R＝R1＋r＝3 Ω时，R消耗的功率最大，其最大值为Pmax＝eq \f(E2,4R)＝0.75 W. (2)对定值电阻R1，当电路中的电流最大时其消耗的功率最大，此时R＝0，所以P1＝I2R1＝(eq \f(E,R1＋r))2R1＝2 W. (3)当r＝R外时，电源的输出功率最大，但在本题中外电阻最小为2 Ω，不能满足以上条件．分析可得当R＝0时电源的输出功率最大，P出＝I2R1＝(eq \f(E,R1＋r))2R1＝(eq \f(3,3))2×2 W＝2 W. [答案]　(1)3 Ω　0.75 W　(2)0　2 W　(3)0　2 W 功率最大值的求解方法 (1)流过电源的电流最大时，电源的功率、内损耗功率均最大． (2)对某定值电阻来说，其电流最大时功率也最大． (3)电源的输出功率在外电阻等于内阻时最大，若不能相等，外电阻越接近内阻时，电源的输出功率越大． (4)对于外电路中部分不变的电阻来说，可以写出其功率表达式，利用数学知识求其极值． [跟进训练] 1．(多选)现有甲、乙、丙三个电源，电动势E相同，内阻不同，分别为r甲、r乙、r丙．用这三个电源分别给定值电阻R供电，已知R＝r甲＞r乙＞r丙，现将R先后接在这三个电源上的情况相比较，下列说法正确的是(　　) A．接在甲电源上时，电源内阻消耗的功率最大 B．接在甲电源上时，定值电阻R两端的电压最大 C．接在乙电源上时，电源的输出功率最大 D．接在丙电源上时，电源的输出功率最大 解析：AD　[三个电源的电动势E相同，而电阻R＝r甲＞r乙＞r丙，根据闭合电路欧姆定律得I＝eq \f(E,R＋r)，R接在电源上时，内阻消耗的功率为P＝I2r＝(eq \f(E,R＋r))2r＝eq \f(E2,\f(R－r2,r)＋4R)，则当r＝R时，P最大，则知接在甲电源上时，电源内阻消耗的功率最大，故A正确；接在电源上时，定值电阻R两端的电压为U＝IR＝eq \f(R,R＋r)E＝eq \f(E,1＋\f(r,R))，由于甲的内阻最大，故U最小，故B错误；电源的输出功率P出＝I2R，由于丙电源的内阻最小，故接在丙电源上时电路中电流最大，所以接在丙电源上时，电源的输出功率最大，故D正确，C错误．] 强化点2　闭合电路的动态问题　 1．闭合电路动态分析的思路 闭合电路中由于局部电阻变化(或开关的通断)引起各部分电压、电流(或灯泡亮暗)发生变化，分析这类问题的基本思路是： 2．闭合电路动态分析的三种方法 (1)程序法：基本思路是“部分→整体→部分”，即： R局eq \x(\a\al(增大,减小))→R总eq \x(\a\al(增大,减小))→I总eq \x(\a\al(减小,增大))→U外eq \x(\a\al(增大,减小))→eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\co1(I局,U局)) (2)结论法——“串反并同” “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． “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． (3)特殊值法与极限法：指因滑动变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端去讨论．一般用于滑动变阻器两部分在电路中都有电流时的讨论． [例2]　如图所示，E为内阻不能忽略的电池，R1、R2、R3为定值电阻，S1、S2为开关，电压表和电流表均为理想电表．初始时S1与S2均闭合，现将S2断开，则(　　) A．电压表的示数变大，电流表的示数变大 B．电压表的示数变大，电流表的示数变小 C．电压表的示数变小，电流表的示数变小 D．电压表的示数变小，电流表的示数变大 解析：A　[S2断开时，外电路总电阻变大，则由闭合电路的欧姆定律可得电路中总电流减小，故路端电压增大，电压表的读数变大；R1的电压和内电压减小，故R3两端的电压增大，由欧姆定律可知R3中的电流也增大，电流表示数增大，故A正确，B、C、D错误．] 动态分析的六个步骤 (1)明确各部分电路的串、并联关系，特别要注意电流表或电压表测量的是哪部分电路的电流或电压． (2)由局部电路电阻的变化确定外电路总电阻的变化． (3)根据闭合电路的欧姆定律I＝eq \f(E,R＋r)，判断电路中总电流如何变化． (4)根据U内＝Ir，判断电源的内电压如何变化． (5)根据U外＝E－Ir，判断电源的外电压(路端电压)如何变化． (6)根据串、并联电路的特点，判断各部分电路的电流、电压、电功率、电功如何变化． [跟进训练] 2．(多选)如图所示的电路，L是小灯泡，C是极板水平放置的平行板电容器，有一带电油滴悬浮在两极板间静止不动，若滑动变阻器的滑片向下滑动，则(　　) A．L变亮　　　　　　 B．L变暗 C．油滴向上运动 D．油滴向下运动 解析：BD　[滑动变阻器的滑片向下滑动，使得电路的总电阻减小，根据闭合电路的欧姆定律可知，干路电流I增大，L两端的电压U＝E－Ir减小，L变暗，B正确；电容器两端的电压与L两端电压相等，则油滴受到向上的静电力减小，油滴向下运动，D正确．] [强化点3]　欧姆表的工作原理　 1．欧姆表的测量原理 如图所示，当红、黑表笔间接入被测电阻Rx时，通过表头的电流I＝eq \f(E,r＋Rg＋R1＋Rx).改变Rx，电流I随着改变，每个Rx值都对应一个电流值，在刻度盘上直接标出与I值对应的Rx值，就可以从刻度盘上直接读出被测电阻的阻值． 欧姆表内阻：将红、黑表笔短接，调节滑动变阻器使电流表达到满偏电流Ig，根据闭合电路的欧姆定律，Ig＝eq \f(E,r＋Rg＋R1)，故欧姆表内电阻R内＝eq \f(E,Ig)＝r＋Rg＋R1. 中值电阻：当外加电阻Rx＝r＋Rg＋R0＝R内时，电流为I＝eq \f(E,Rx＋R0＋Rg＋r)＝eq \f(1,2)Ig，此时电流表指针指在刻度盘的中央，该电阻叫中值电阻． 2．欧姆表中刻度盘特点 (1)如图甲所示，当红、黑表笔断开时，电流表中电流为零，此时表笔间电阻无穷大，所以在表盘上电流零处标电阻“∞”；如图乙当红、黑表笔短接时，调节欧姆调零电阻，使电流表指针满偏，所以在电流满偏处标电阻“0”． 甲　　　　　乙 (2)I与Rx不成比例，欧姆表的刻度不均匀． (3)欧姆表偏角(偏角是指相对零电流位置或左端的“0”刻度而言的)越大，表明被测电阻越小． [例3]　欧姆表的工作原理图如图所示 (1)若表头的满偏电流为Ig＝500 μA，干电池的电动势为1.5 V，求灵敏电流表的电流刻度值为50 μA、250 μA时对应的欧姆表的电阻值． (2)这个欧姆表的总内阻为　________　Ω，表针偏转到满刻度的eq \f(1,3)时，待测电阻为　________　Ω. [解析]　(1)对应电流“0”刻度和满偏电流“500 μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”．由闭合电路的欧姆定律得，调零时：Ig＝eq \f(E,Rg＋r＋R0)，所以欧姆表的总内阻R内＝Rg＋r＋R0＝eq \f(E,Ig)＝3 000 Ω.测量电阻Rx时：I＝eq \f(E,R内＋Rx)，Rx＝eq \f(E,I)－R内，当I＝50 μA时，Rx＝eq \f(1.5,50×10－6) Ω－3 000 Ω＝3×104 Ω－3×103 Ω＝2.7×104 Ω；同理可求出电流为250 μA时，对应的电阻为3×103 Ω. (2)由(1)知，R内＝3 000 Ω，当表针偏转到满刻度的eq \f(1,3)处时， R′x＝eq \f(F,I′)－R内＝eq \f(1.5,\f(500×10－6,3)) Ω－3 000 Ω＝6 000 Ω. [答案]　(1)2.7×104 Ω　3×103 Ω　(2)3 000　6 000 [跟进训练] 3．一个将电流表改装成欧姆表的示意图如图所示，此欧姆表已经调零，用此欧姆表测一阻值为R的电阻时，指针偏转至满偏刻度的eq \f(4,5)处．现用该表测一未知电阻Rx，指针偏转到满偏刻度的eq \f(1,5)处，则该电阻的阻值为(　　) A．4R B．5R C．10R D．16R 解析：D　[当进行电阻调零时，待测电阻为零，此时电流最大；当接入电阻时，指针偏转角度减小，通过电流的变化情况来判断外电阻的变化情况．　当进行电阻调零时，根据闭合电路的欧姆定律，此时表头满偏，即Ig＝eq \f(E,R内)，当测量电阻值为R的电阻时，有eq \f(4Ig,5)＝eq \f(E,R内＋R)，设待测电阻阻值为Rx，则有eq \f(Ig,5)＝eq \f(E,R内＋Rx)，联立各式得Rx＝16R，D正确．] [达标训练] 1．两节电池1和2的电动势E1>E2，它们分别向同一电阻R供电，电阻R消耗的电功率相同．比较供电时电池1和2内部消耗的电功率P1和P2及电池的效率η1和η2的大小，则有(　　) A．P1＞P2，η1＞η2 B．P1＞P2，η1＜η2 C．P1＜P2，η1＞η2 D．P1＜P2，η1＜η2 解析：B　[因为PR相等，则电流I相等．由I＝eq \f(E1,R＋r1)＝eq \f(E2,R＋r2)；因E1＞E2，则r1＞r2，所以P1＞P2，而η＝eq \f(P出,P总)＝eq \f(I2R,EI)，所以η与E成反比，故η1＜η2，故B正确．] 2．如图所示，a、b、c三盏灯都能发光，且在电路变化时，灯不会烧坏．当滑动变阻器的触头P向下移动时，下列说法正确的是(　　) A．外电路的总电阻变小 B．总电流变小 C．a灯变暗 D．c灯变亮 解析：A　[分析电路可知，当滑动变阻器的触头P向下移动时，并联电阻变小，外电路总电阻变小，选项A正确；根据闭合电路的欧姆定律可知，电路中总电流增大，选项B错误；a灯在干路，干路电流增大，a灯一定变亮，选项C错误；由U＝E－Ir可知，电源的输出电压减小，而a分得的电压增大，故并联部分电压减小，c灯一定变暗，选项D错误．] 3．如图所示，M、N是平行板电容器的两个极板，R0为定值电阻，R1、R2为可调电阻，用绝缘细线将质量为m、带正电的小球悬于电容器内部．闭合开关S，小球静止时受到悬线的拉力为F.调节R1、R2，关于F的大小判断正确的是(　　) A．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变大 B．保持R1不变，缓慢增大R2时，F将变小 C．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变大 D．保持R2不变，缓慢增大R1时，F将变小 解析：B　[当电路接通后，对小球受力分析：小球受重力、电场力和悬线的拉力F三个力的作用，其中重力为恒力．当电路稳定后，R1中没有电流，两端等电势，因此电容器两极板电压等于R0两端电压．当R2不变，R1变化时，电容器两极板电压不变，板间电场强度不变，小球所受电场力不变，F不变，C、D错误；若保持R1不变，缓慢增大R2，R0两端电压减小，电容器两端电压减小，内部电场强度减弱，小球受到的电场力减小，F变小，故A错误，B正确．] [真题过关] 1．(2020·江苏卷，6题)(多选)某汽车的电源与启动电机、车灯连接的简化电路如图所示．当汽车启动时，开关S闭合，电机工作，车灯突然变暗，此时(　　) A．车灯的电流变小 B．路端电压变小 C．电路的总电流变小 D．电源的总功率变大 解析：ABD　[A.开关闭合时，外电阻变小，车灯变暗，故流过车灯的电流I灯变小，A正确；B.电路的路端电压为U路＝U灯＝I灯R灯，I灯变小，路端电压变小，B正确；C.总电流即干路电流为I干＝eq \f(U内,r)＝eq \f(E－U路,r)， U路减小，干路电流增大，C错误；D.电源总功率为P总＝EI干，I干增大，总功率变大，D正确．故选A、B、D.] 2．(2019·江苏卷，3题)如图所示的电路中，电阻R＝2 Ω，断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，则电源的内阻r为(　　) A．1 Ω B．2 Ω C．3 Ω D．4 Ω 解析：A　[开关S断开时有：E＝3 V，开关S闭合时有：2＝eq \f(E,R＋r)R，其中R＝2 Ω，解得：r＝1 Ω，故A正确．] $$