第十二章 电能 能量守恒定律 复习与提高讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

该高中物理复习讲义通过思维导图系统构建电能与能量守恒知识体系，以表格归纳U-I图像、P出-R图像等核心内容，梳理电动势、焦耳定律等概念及等效思想、程序法等方法，突出能量转化主线与电路分析重难点。 讲义亮点在于“自我诊断+分层素养检测”设计，如风力发电应用题培养科学态度与责任，测量电源电动势实验题提升科学探究能力，程序法指导动态电路分析强化科学思维。错题诊断表助力自主复习，分层题型满足不同需求，教师可精准教学。

人教版（2019）必修三第十二章电能 能量守恒定律 讲义二次备课 第28讲 电能 能量守恒定律 复习与提高 一、自我诊断找差距： 1.电源电动势反映了电源把其他形式的能转化为电势能的能力.下列说法错误的是( ) A.电动势由电源中非静电力的特性决定 B.电动势越大，表明电源储存的电能越多 C.电动势在数值上等于未接入电路时电源两端的电压 D.电动势等于把1 C 的正电荷在电源内部从负极移到正极非静电力做的功 2.某种额温枪以2节干电池为电源，工作电流为5 mA，能通过传感器检测人体向外辐射的红外线，根据红外线能量的强弱，快速、准确且无接触地测量体温，下列说法中正确的是( ) A.额温枪工作时，电路中每通过1 C 电荷，每节干电池都能把1.5J化学能转化为电能 B.额温枪工作时，电池组两极间的电压为3 V C.额温枪工作时，电池组的输出功率为15 mW D.额温枪工作时，电池组的电动势不再是3 V 3.图所示的电路中,电源电动势为2 V、内阻r=0.5 Ω,电阻 ，电阻. 电阻 滑动变阻器R₄接入电路的阻值为2Ω，电容器的电容C=1.0μF，电阻R₃与电容器间的导线记为d，单刀双掷开关S与触点1 连接，下列说法正确的是( ) A.如果仅将R₄的滑片向上滑动，R₁ 消耗的功率减小 B.如果仅将 R₄的滑片向上滑动，电源的输出功率减小 C.如果仅将 R₄的滑片向下滑动，电容器两极板间的电势差增大 D.若仅将开关S由触点1拨向触点2，流过导线d某横截面的电荷量为 4.如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为 电源电动势 E=12 V ，内阻不计.四个灯泡中消耗功率最大的是 ( ) A. R₁ B. R₂ C. R₃ D. Rₐ 5.（多选）如图甲所示的电路中，定值电阻 可变电阻R的功率随自身阻值变化的函数关系如图乙所示，由此可知 ( ) A.当R消耗的功率最大时，内阻消耗的功率为 B.整个电路消耗的最大功率为12 W C.增大R，电源效率可能增大，也可能减小 D.增大R，电阻R₀消耗的电功率增大 6.如图所示,电路中灯泡均正常发光,阻值分别为R1=2 Ω,R2=3 Ω,R3=2 Ω,R4=4 Ω,电源电动势E=12 V,内阻不计。四个灯泡中消耗功率最大的是(　　) A.R1　　　　B.R2　　　　C.R3　　　　D.R4 7.如图所示电路,已知电源电动势为E,内阻不计,电容器电容为C,闭合开关K,待电路稳定后,电容器上的电荷量为(　　) A.CE　　　　B.CE　　　　C.CE　　　　D.CE 8.风力发电已成为我国实现“双碳”目标的重要途径之一。如图所示,风力发电机是一种将风能转化为电能的装置。某风力发电机在风速为9 m/s时,输出电功率为405 kW,风速在5~10 m/s范围内,转化效率可视为不变。该风机叶片旋转一周扫过的面积为A,空气密度为ρ,风场风速为v,并保持风正面吹向叶片。则下列说法中正确的是(　　) A.该风力发电机的输出电功率与风速成正比 B.单位时间流过面积A的流动空气动能为ρAv3 C.若每天平均有1.0×108 kW的风能资源,则每天发电量为2.4×109 kW·h D.若风场每年有5 000 h风速在6~10 m/s范围内,则该发电机年发电量至少为6.0×104 kW·h 9.(多选题)某养殖场为了使饲养员及时关注动物们的饮水情况,设计了一款牛羊饮水提示器,其工作原理如图所示,动物们饮水过后滑片上移,电表均为理想电表。下列说法正确的是(　　) A.若电表为电压表,向水槽内添水时电压表示数变大 B.若电表为电流表,向水槽内添水时电流表示数变小 C.若电表为电压表,减小R0可提高该提示器的灵敏度 D.若电表为电流表,向水槽内添水时电源效率提高 10.测量电源的电动势E及内阻r(E约为4.5 V,r约为1.5 Ω)的实验中,提供的器材有:量程0~3 V的理想电压表V,量程0~0.5 A的电流表A(具有一定内阻),定值电阻R=4 Ω,滑动变阻器R',开关K,导线若干。 (1)画出实验电路原理图。图中各元件要用题目中给出的符号或字母标出。 　　　　　　　　　　 (2)实验中,当电流表示数为I1时,电压表示数为U1;当电流表示数为I2时,电压表示数为U2。则可以求出E=　　　　,r=　　　　。(用I1、I2、U1、U2及R表示)  诊断报告 我做错的题目有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我有待掌握的教材考点有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 我的疑难问题有：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 二、全章知识梳理 知识建构 归纳整合 （一）、重要知识点 1.核心概念 电动 (W)：电流所做的功 即电能转化为其他形式能的过程量。 电功率(P)：单位时间内电流所做的功。 焦耳定律： 电流通过导体产件的热量 纯电阻电路(如电炉.白炽灯)：电能全部转化为内能。 非纯电阻电路(如电动机 充电电池)：电能大部分转化为其他形式的部(如机械能、化学能)只有一小部分转化为内能。 电动势(E)：物理意义表 征电池把其他形式的能转化为电能的本领。定义： 非静电力把正电荷从电源负极移到正极所做的功(v)与被移送的电荷量(q)的比值 。 内阻(r)：电源内部的电阻 路端电压(U)：电源两端的电压，也就是外电路两端的电压 2.核心定律 能量守恒定律 ：本章的灵魂和主线。其内容：能工既不会凭产生，也不会凭空消失 只会从一种形式转化为其他形式，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。 在电路中的体现：闭合电路欧姆定律 （二）、重要思想方法 能量转化与守恒观：这是贯穿全章的核心物理思想。分析任何电路问题要有意识地去追踪能量的来源和转化关系。 “等效”思想：将电源的内阻等效为与无阻电源串联的一个电阻。将复杂的混联电路等效为一个总电阻。 程序法分析动态电路：采用“局部→整体→局部”的分析流程。 函数与图像法： 将物理之间的关系用函数表达出来，并会分析相关图像。电源的 U-I图像是一条倾斜的直线，纵截距为电动势，横截距为短路电流，斜率绝对值等于内阻r。 （三）、重要题型与解题要点 1.非纯电阻电路的计算 题型特征：电路中包含电动机，电解槽等元件；解题关键：分清哪个元件是非纯电阻，绝不能对其使用或、对非纯电阻元件, 只能使用普适公式； 其热功率只能使用(r是该元件的内阻)。 2.功率极值问题 题型特征：讨论“电源输出功率”、“外电路获得最大功率”或“某个电阻消耗功率最大”的条件。 解题关键：对电源输出功率，熟记时P出最大这个结论及条件，并会推导。 定值电阻的功率：利用电流最大或电压最大来求解。 3.电路动态变化分析 题型特征：含有滑动变阻器或开关的电路，问“某个电阻变大/变小，各电表示数如何变化”。 解题方法：严格按照上述“程序法”进行分析，思路清晰，不易出错。 4.含电容器电路分析 解题关键：稳定时，电容器视为断路，与且串联的电阻无电流 ，相当于导线；电容器两端的电压等于与其并联的电路两端的电压；先分析电路结构，求出电容器两端的电压，再根据，求电荷；若电容器两端电压升高，则充电：电压降低，则放电。 （三）、直流电路的故障分析与判断 1.电路常见故障：(1)断路；(2)短路。 2.电路故障特点 (1)断路特点：电路中发生断路时，电源电压不为0，而电流为0；如果断路出现在干路中，则发生断路的地方其两端电压等于电源电压。 (2)短路特点：电路中的某部分发生短路时，表现为有电流通过电路而该部分电路两端电压为0。 3.电路故障部位的检测和判断 (1)断路故障的检测和判断(假设只有一个断点)：用电压表与电源并联检测电路中是否有电压，若有电压时，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。 (2)短路故障的检测和判断：用电压表与电源并联，再逐段与电路并联，若电压表示数为0，则该段电路被短路；若电压表示数不为0，则该段电路没被短路。 例1.如图所示的电路，闭合开关 S,灯 L₁、L₂ 正常发光。由于电路出现故障，突然发现L₁ 变亮、L₂ 变暗，电流表的读数变小，根据分析，发生的故障可能是 A. R1断路 B. R2断路 C.R3短路 D. R4短路 （四）、闭合电路中的图像问题分析与应用 图像既能反映物理量之间的规律关系，又是分析和解决物理问题的一种工具，因此我们把各物理量间的关系或物理过程绘制成图像，既可以帮助分析推理，又可根据图像直接求解。 闭合电路中各物理量间的变化关系大都可以用有关图像表示。只要明确各种图像中点、线、面积、斜率及截距等各物理量的含义并正确使用图像，闭合电路问题的求解就会既快捷准确又方便灵活。 闭合电路中常见的图像有： U-I图像 U=E-Ir 纵轴截距为电动势E，横轴截距为短路电流I短，斜率的绝对值等于内阻r I-R图像 纵轴截距为短路电流I短,I 随 R 的增大而减小 U-R图像 U 随 R 的增大而增大，但为非线性关系 P出-R图像 当R=r时，电源的输出功率最大， 当R>r时，电源的输出功率随R 的增大而减小；当R<r时，电源的输出功率随R 的增大而增大 P出-I图像 当 时，电源的输出功率最大， 当 时，电源的输出功率随I的增大而增大；当I> 时，电源的输出功率随I的增大而减小 图像 图像的纵轴截距为，斜率为 横轴截距为-r 图像 图像的纵轴截距为 ，斜率为，横轴截距为 例2.(多选)如图所示,为测电源电动势和内电阻时，依据测量数据做出的路端电压与电流强度的关系图线，C、E分别是图像上 D 点对应的纵坐标、横坐标，OA、OB 为图像纵截距与横截距，由图线可知( ) A.比值 表示外电路电阻 B.比值 表示电源内电阻 C.比值 表示电源效率 D.矩形OCDE的面积表示电源的输出功率 三、素养检测 第十二章 电能 能量守恒定律素养检测 限时75分钟 满分100分 一、单项选择题(本题共7 小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中 ，只有一项是符合题目要求的) 1.如图所示,图线a是某一电源的U-I图线,图线b是一定值电阻的U-I图线。若将该电源与该定值电阻连成闭合电路(已知该电源的内阻r=2.0 Ω),则下列说法错误的是(　　) A.该定值电阻的阻值为6 Ω B.该电源的电动势为20 V C.将2只这种电阻串联作为外电阻,电源输出功率最大 D.将3只这种电阻并联作为外电阻,电源输出功率最大 2.在如图所示的电路中，R1、R2、R3、R4、R5均为定值电阻，电源电动势为E，内阻为r。闭合开关S后电路发生故障，发现灯L1变暗，灯L2变亮，则电路中发生的故障可能是( ) A. R1断路 B. R2断路 C. R3短路 D. R4短路 3.如图所示的电路中,电表均为理想电表,电源的内阻为r,已知r<R2,在滑动变阻器R1的滑片向左移动少许的过程中,两电流表示数变化量的绝对值分别为ΔI1、ΔI2,流过定值电阻R3的电流变化量的绝对值为ΔI3。下列说法正确的是(　　) A.电流表A1、A2的示数均增大 B.ΔI1>ΔI2 C.ΔI3<ΔI1 D.电源的输出功率增大 4.如图所示为一简单欧姆表的原理示意图，其中电流表的满偏电流. 6mA,内阻. 可变电阻R的最大阻值为200 Ω，电池的电动势E=1.5V,内阻r=0.5Ω。则下列说法正确的是( ) A.图中与接线柱 B 相连的表笔颜色应是红色 B.按正确使用方法测量电阻 Rₓ的阻值时，指针指在刻度盘的正中央，则 C.按正确使用方法测量电阻 Rx的阻值时，指针指在2 mA处,则 D.测量电阻时如果指针偏转角过大，应将选择开关拨至倍率较大的挡 5.如图所示是一种风速测定装置示意图，其中风速表表盘是由电压表改装而成，电源内阻为r，R为定值电阻，R1为滑动变阻器，T形管道的竖直管内装有可上下无摩擦自由移动的轻质活塞，活塞通过轻质细杆和滑动变阻器的滑片 P相连，当风速增大时，活塞上方气压变小，活塞将上移，下列说法正确的是 ( ) A.风速增大，电压表的示数变小 B.风速增大，滑动变阻器R1两端的电压变小 C.风速减小，通过 R 的电流变大 D.风速减小，滑动变阻器 R1两端的电压变化量与电流变化量之比变大 6.如图所示，直线Ⅰ、Ⅱ分别是电源1与电源2 的路端电压随输出电流的变化特性图线，曲线Ⅲ是一个小灯泡的伏安特性曲线。曲线Ⅲ与直线I、II相交点的坐标分别为 P(5 A,3.75 V)、Q(6 A，5 V)。如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是( ) A.电源1与电源2的内阻之比是3：1 B.电源1 与电源2的电动势之比是1：1 C.在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是21：26 D.在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是7：10 7.某课外活动兴趣小组设计了利用压敏电阻测量加速度大小的装置，工作原理如图甲所示，将压敏电阻和一块挡板竖直固定在小车上，中间放置一个质量为10kg 的小球，当小球随小车一起沿水平地面向右加速时，压敏电阻的阻值R 在压力从0增大到100 N 的过程中均匀减小，如图乙所示.当小车静止在水平地面上时，理想电流表的示数为25 mA，电路中电源的电动势为3 V，内阻不计，下列说法正确的是 ( ) A.当小车做匀速直线运动时，电流表的示数为零 B.当电流表的示数为30 mA 时，小车的加速度大小为 C.当电流表的示数为35 mA时，小车的加速度大小为 D.当电流表的示数为40 mA时，小车的加速度大小为 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.如图所示，电源电动势为E、内阻为r，电压表V1、V2、V₃为理想电表,R1、R3为定值电阻,R2为热敏电阻(其阻值随温度升高而减小)，C为电容器，闭合开关S，电容器C中的带电微粒A恰好静止.室温从25℃升高到35℃的过程中，流过电源的电流变化量是△I，三只电压表的示数变化量分别为△U1、△U2和△U₃。则在此过程中( ) A. V1示数减小 C. Q点电势升高 D. R3中的电流方向由 M 向N，带电微粒A匀加速下移 9.如图甲所示的电路中,电源的电动势和内阻均恒定,定值电阻R1=1.5 Ω,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片由a端向b端移动的过程中,根据理想电压表和理想电流表的示数绘制的部分U-I关系图像如图乙所示(电压表的最大示数为5 V),下列说法正确的是(　　) 　 A.滑动变阻器的总阻值为20 Ω B.电源的电动势E=8 V C.电源的内阻r=2 Ω D.移动滑片的过程中,滑动变阻器消耗的最大电功率为 W 10.如图所示，电路中电源电动势8 V、内阻0.5 Ω，电流表内阻不计，R为定值电阻，M为电动机，P、Q两极板正对，间距为d.闭合开关S、S1，电流表示数为3.2 A，电子从 P 板以速度v0垂直于极板射出，恰能到达两极板中央.再将S2闭合，稳定后电流表示数为4 A.下列说法不正确的是 ( ) A.电动机 M的输出功率为6 W B.电动机 M 的绕线电阻为6Ω C.定值电阻 R 消耗的功率减小了18 W D.再让电子从 P 板以速度 2v0垂直于极板射出，能到达 Q 板 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11.(10分)某实验小组为测量干电池的电动势和内阻，设计了如图(a)所示电路，所用器材如下： 电压表(量程0~3V，内阻很大)； 电流表(量程0~0.6A); 电阻箱(阻值0~999.9Ω); 干电池一节、开关一个和导线若干. (1)根据图(a)，完成图(b)中的实物图连线. (2)调节电阻箱到最大阻值，闭合开关.逐次改变电阻箱的电阻，记录其阻值R、相应的电流表示数I和电压表示数 U.根据记录数据作出的U-I图像如图(c)所示，则干电池的电动势为 V(保留3 位有效数字)、内阻为 Ω(保留2位有效数字). (3)该小组根据记录数据进一步探究，作出 图像如图(d)所示.利用图(d)中图像的纵轴截距，结合(2)问得到的电动势与内阻，还可以求出电流表内阻为 Ω(保留2位有效数字).96 (4)由于电压表内阻不是无穷大，本实验干电池内阻的测量值 (填“偏大”或“偏小”) 12.(6分)某探究小组要测量某电池的电动势,可利用的器材有:待测电池、粗细均匀的金属丝、金属夹、刻度尺、电流表(内阻极小)、电阻箱、开关S、导线若干等。他们设计了如图甲所示的实验电路,主要实验步骤如下: (1)用螺旋测微器测量金属丝的直径,测量结果如图乙所示,则金属丝直径d=　　　mm;  (2)将金属丝拉直固定,按照图甲连接电路,金属夹A固定于金属丝左端,金属夹B置于金属丝的右端,电阻箱调至最大阻值; (3)闭合开关S,将电阻箱阻值调节为0,快速滑动金属夹B至适当位置并记录电流表示数I(在电流表量程内),断开开关S,记录金属夹B与金属丝左端的距离L,多次重复实验,记录多组I、L的值; (4)将电阻箱阻值调节为R,改变L的长度并多次重复实验,记录多组I、L值; (5)分别作出电阻箱阻值为0和电阻箱阻值为R时的-L图像如图丙所示,图中图线　　　(选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)是电阻箱阻值为0时的-L图像;  (6)由图线得出纵轴截距分别为b1、b2,则待测电池的电动势大小为 　　　　(用b1、b2、R表示)。  13. (10分)虚接是常见的电路故障,如图所示，电热器A 与电热器 B 并联。电路中的 C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻的阻值在0~240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻 Rc，已知M、N两端电压U=220V,,A 与 B 的电阻 求： (1)M、N间电阻R 的变化范围; (2)当 时，电热器B 消耗的功率(保留三位有效数字) 14.(12分)如图所示的电路中，电容器的电容 C =5× 定值电阻的阻值 2Ω, R3=3 Ω, R4=6Ω, 电源的电动势 E=3 V、内阻r=0.75 Ω,电流表 A、电压表 V均为理想电表，求： (1)开关K1闭合、K2断开时，电压表的示数及电容器所带的电荷量； (2)开关K1闭合后，当开关K2由断开到闭合后稳定时，电容器所带电荷量的变化量. 15.(16分)太阳能是21世纪重点发展的能源之一,太阳能汽车利用太阳能电池将接收到的太阳能转化为电能,再利用电动机来驱动汽车。如图是一辆太阳能实验车,在晴朗天气,太阳光照射到电池板每平方米面积上的辐射功率为P0=1 kW。该太阳能电池将太阳能转化为电能的效率η1=15%。电池产生的电压恒为U=120 V,当汽车正常行驶时,对电动机提供I0=10 A的电流。汽车在只有电池板供电的情况下行驶,在晴朗天气,汽车恰好能正常行驶,则: (1)汽车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为多大? (2)如果这辆汽车的电动机将电能最终转化为机械能的效率为η2=75%,在水平路面上匀速行驶的速度为v0=12 m/s,此时汽车受到的阻力f1多大? (3)设汽车在水平路面上行驶时的阻力f=f0+kv,其中f0=45 N,若电能转化效率同(2)问,当太阳光减弱,照射到电池板的辐射功率变为原来的40%时,汽车匀速行驶的速度变为多大? 教学反思： 第28讲 电能 能量守恒定律 复习与提高参考答案 一、自我诊断找差距： 1.B 2.A 3.D 4.A 5.BD 6.A 7.C 8.B 9.AC 10.(1)　(2)　-R 二、全章知识梳理 例1.A 例2.AD 三、素养检测 一、单项选择题(本题共7 小题，每小题4分，共28分.在每小题给出的四个选项中 ，只有一项是符合题目要求的) 1.C 2.B 3.B 4.C 5.B 6.B 7.D 二、多项选择题(本题共3小题，每小题6分，共18分.在每小题给出的四个选项中，有多项是符合题目要求的.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分) 8.BC 9.AD 10.ABC 三、非选择题(本题共5小题，共54分) 11.(10分)(1) (2)1.58 0.65 (3)2.5 (4)偏小 12.(6分)　(1)2.165(2.164、2.166均正确)　(5)Ⅰ　(6) 13.(10分)(1) (2)16.7W 14.(10分) 15.(16分)(1)设车上太阳能电池接收太阳能的面板的有效面积为S,则SP0η1=UI0 解得S== m2=8 m2 (2)汽车的机械功率为P机=P电×η2=UI0×η2=120×10×75%=900 W 当汽车匀速行驶时P机=F牵v0 则有f1=F牵= = N=75 N (3)由(2)问知,当v0=12 m/s时f1=75 N,代入f=f0+kv, 解得k=2.5 kg/s 汽车太阳能电池板接收到太阳辐射功率为P阳=8×P0×40%=8×1 000×40% W=3 200 W 则太阳能转化为电能的功率为P电'=P阳×η1=3 200×15% W=480 W 汽车的机械功率为P机'=P电'×η2=480×75% W=360 W 根据公式有P机'=F牵'v=(f0+kv)v 代入数值,解得v=6 m/s - 4 - 学科网（北京）股份有限公司 $