第十二章 电能 能量守恒定律 章末素养提升（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（人教版）

本高中物理讲义聚焦电路中的能量转化与闭合电路的欧姆定律核心知识点，系统梳理电功、电功率、焦耳定律、热功率等能量转化规律，衔接闭合电路欧姆定律的内容、表达式及电动势与内电压外电压关系，搭建完整知识支架。 资料特色在于融合核心素养，科学思维通过恒流源动态分析（例2）、含电动机图像极值问题（例3）培养推理能力，科学探究涵盖实验方案设计与数据处理，科学态度与责任关联能源环境（例1体温枪）。例题解析与思路总结辅助教学，课中提升授课效果，课后助力学生查漏补缺。

章末素养提升 素养再现 物理 观念 电路中的能量转化 1.电功：W=UIt 2.电功率：P==UI 3.焦耳定律：Q=I2Rt 4.热功率：P热=I2R 闭合电路的欧姆定律 1.内容：闭合电路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 2.表达式：I= 3.另一种表达形式：E=U外+U内。即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和 科学 思维 1.通过学习“电动势”经历从感性到理性，从个别到一般，从现象到本质的渐进过程。通过闭合电路中的动态分析、最大功率、效率等问题，体会闭合电路中电动势对整个电路的“制约关系”，学会用数学方法分析电路中极值问题 2.对于电动机相关问题，不能直接求解时，可以通过整体和个别的关系间接建立联系 科学 探究 1.会根据闭合电路的欧姆定律设计测量电池电动势和内阻的实验方案 2.会根据要求选择合适的电压表、电流表、滑动变阻器或电阻箱 3.会设计相关表格并记录实验数据，会利用表达式和图像处理数据并得出结果，能对实验过程和结果进行评估、交流 科学 态度 与责任 1.认识目前面临的能源与环境问题，理解开发利用清洁能源的价值 2.增强对汽车能源消耗、环境污染和未来汽车发展方向的认识 3.在理解科学、技术、社会与环境关系的基础上，形成应有的科学态度和社会责任感 提能训练 例1　如图所示的某种体温枪以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、准确且无接触的测量体温，那么关于该体温枪的说法中正确的是(　　) A.体温枪工作时，电路中每通过1 C电荷，每节电池都能把1.5 J化学能转化为电能 B.体温枪工作时，电池组两极间的电压为3 V C.体温枪工作时，电源的输出功率为15 mW D.体温枪工作时，电池组的电动势不再是3 V 答案　A 解析　每节干电池的电动势为1.5 V，根据电动势的定义可知电路中每通过1 C电荷，消耗的电能为W=qE=1×1.5 J=1.5 J，则有1.5 J的化学能转化为电能，故A正确；体温枪工作时，电池组两极间的电压为路端电压，小于电源的电动势，故电池组两极间电压小于3 V，故B错误；体温枪工作时电源消耗的总功率为P=2EI=2×1.5 V×5 mA=15 mW，电源的输出功率小于电源消耗的总功率，故C错误；两节干电池的总电动势为3 V，体温枪工作时，电源的电动势不变，故D错误。 例2　(2024·北海市高二期末)“恒流源”是一种特殊的电源，电源输出的电流始终保持不变。如图所示的电路的电源是恒流源，R1、R2是定值电阻，当滑动变阻器R的滑片P由左向右移动，下列说法正确的是(　　) A.流过R2的电流与流过R1的电流之差保持不变 B.R2两端的电压减小 C.流过R1的电流减小 D.滑动变阻器两端的电压增大 答案　B 解析　电源输出的电流I始终保持不变，根据并联分流可得IR1=，IR2= 则两电流的差值为IR2-IR1= 因R在逐渐减小，则流过R2的电流与流过R1的电流之差在变化，故A错误；当滑动变阻器R的滑片P由左向右移动，接入电路的阻值变小，则电路的总电阻变小，因电源输出的电流始终保持不变，则由U=IR并可知并联部分的电压变小，故R2两端的电压减小，故B正确；由并联分流可得I=IR1+IR2，因总电流I不变，由IR2=可知，IR2变小，则IR1变大，故C错误；滑动变阻器两端的电压为UR=U-IR1·R1，因IR1变大，并联部分的总电压U变小，则滑动变阻器两端的电压变小，故D错误。 例3　(多选)(2024·南充市高二期末)如图甲所示，当滑动变阻器R的滑片P从一端滑到另一端的过程中，两个电压表的示数随电流表示数的变化情况如图乙所示。已知电流表示数小于或等于0.2 A时，电动机不发生转动，各电表均视为理想电表，不考虑电动机线圈电阻随温度的变化，则(　　) A.电源的输出功率最大为1.02 W B.电源的效率最高约为94.4% C.电动机的输出功率最大为0.72 W D.当滑动变阻器接入电路的阻值为6.8 Ω时，电动机消耗的电功率为0.35 W 答案　BD 解析　由题意可知，当通过电动机的电流小于0.2 A时，电动机不发生转动，电动机属于纯电阻元件，其U-I图线应为直线，当通过电动机的电流大于0.2 A时，电动机属于非纯电阻元件，U-I图线将不再是直线，结合题图乙可知，当电流为I1=0.1 A时，路端电压为U1=3.4 V，此时滑动变阻器接入电路的电阻最大；当电流为I2=0.3 A时，路端电压为U2=3.0 V，此时滑动变阻器接入电路的电阻为零，根据闭合电路欧姆定律可得E=U1+I1r=U2+I2r 解得E=3.6 V，r=2 Ω 电源的输出功率P=I2R外= 当R外=r时，电源输出功率最大，Pm==1.62 W，此时电流I=0.9 A，由题图乙可知，电流最大为0.3 A，故电源输出功率最大Pm'=3.0×0.3 W=0.9 W，故A错误；电源的效率η=×100%=×100% 由题图乙可知当U=3.4 V时电源的效率最高ηm=×100%≈94.4%，故B正确；电动机线圈电阻为rM= Ω=4 Ω 当U2=3.0 V，电动机输出功率最大，电动机的最大输出功率为PM=U2I2-PM热=3.0×0.3 W-0.32×4 W=0.54 W，故C错误；当I=0.2 A时滑动变阻器接入电路中的阻值为R=-r-rM=12 Ω 所以当滑动变阻器接入电路的阻值为6.8 Ω时，电动机转动；由题图乙可知当电路中的电流为I3=0.25 A时，电动机两端电压为U3=1.4 V，滑动变阻器接入电路中的阻值为 R'==6.8 Ω 则当滑动变阻器接入的阻值为6.8 Ω时，电动机消耗的电功率为P'=U3I3=0.35 W，故D正确。 分析闭合电路图像问题的思路 1.明确纵、横轴的物理意义； 2.明确图像的截距、斜率及交点的意义； 3.找出图像对应状态的参量或关系式； 4.结合相关概念或规律进行分析、计算； 5.具体求解时，要注意两坐标轴的坐标原点是否为0。 例4　(2024·海南卷)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0~240 Ω之间不稳定变化，可等效为电阻RC，已知MN两端电压U=220 V，A与B的电阻RA=RB=24 Ω，求： (1)MN间电阻R的变化范围； (2)当RC=240 Ω，电热器B消耗的功率(保留3位有效数字)。 答案　(1)12 Ω≤R≤22 Ω　(2)16.7 W 解析　(1)根据电路可知当RC=0时MN间电阻R的阻值最小， 为Rmin==12 Ω 当RC=240 Ω时MN间电阻R的阻值最大， 为Rmax==22 Ω 故MN间电阻R的变化范围为12 Ω≤R≤22 Ω (2)当RC=240 Ω， 通过电热器B的电流为I= 此时电热器B消耗的功率为PB=I2RB 解得PB≈16.7 W 学科网（北京）股份有限公司 $