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 浙江专版）

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、热功率等物理观念，搭建从基础公式到闭合电路动态分析、极值问题解决的学习支架。 资料以科学思维培养为核心，通过电动机功率计算、电源输出功率极值分析等实例渗透数学方法应用，结合科学探究设计测量电动势实验方案，融入能源环境议题强化科学态度与责任。课中助力教师高效教学，课后供学生针对性练习，有效查漏补缺。

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　如图所示，电源电动势E＝10 V，内阻r＝0.5 Ω，闭合开关，标有“4 V,8 W”的灯泡L恰好能正常发光，电动机M绕线的电阻R0＝1 Ω，则(　　) A．电动机两端的电压为6 V B．电源的输出功率为20 W C．电动机的输出功率为6 W D．电动机的效率为50% 答案　C 解析　电路中的电流为I＝＝ A＝2 A，根据闭合电路的欧姆定律有E＝UL＋UM＋Ir，电动机两端的电压为UM＝5 V，故A错误；电源的输出功率为P＝EI－I2r＝10×2 W－22×0.5 W＝18 W，故B错误；电动机的输出功率为P输出＝UMI－I2R0＝5×2 W－22×1 W＝6 W，故C正确；电动机的效率为η＝×100%＝×100%＝×100%＝60%，故D错误。 例3　(2023·台州市统考)阻值相等的四个电阻、电容器C及电池E(内阻可忽略)连接成如图所示电路。开关S断开且电流稳定时，C所带的电荷量为Q1，闭合开关S，电流再次稳定后，C所带的电荷量为Q2。Q1与Q2的比值为(　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　由于电池的内阻可以忽略，所以路端电压U不变。当开关S断开且电流稳定时，可等效为图甲所示电路，所以C两端的电压与其并联的电阻两端的电压相等，根据串并联电路中电压的分配关系可知，电容器两端的电压为；闭合开关S，电流再次稳定后，可等效为图乙所示电路，同理可知，C两端的电压为，根据Q＝CU，所以Q1与Q2的比值为＝＝，故选项C正确。 例4　如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线。若A、B对应的横坐标为2 A，那么线段AB表示的功率及I＝2 A时对应的外电阻为(　　) A．6 W、2 Ω B．4 W、2 Ω C．2 W、1 Ω D．2 W、0.5 Ω 答案　D 解析　由电源总功率P总＝EI，得E＝3 V。由Pr＝I2r，得r＝1 Ω。当电流为2 A时，由I＝，得R＝0.5 Ω。此时线段AB表示的功率P′＝EI－I2r＝2 W。综上分析，D正确。 例5　(多选)(2024·金华市高二期末)交警部门所用酒驾检测仪中的“电子鼻子”是氧化锡半导体，它是一种气敏电阻RQ，吸附酒精气体后表面能态会发生改变，从而引起电阻率发生变化。RQ的阻值随酒精气体浓度的变化曲线如图甲，图乙是含有气敏电阻RQ的电路。图中电源内阻很小，可忽略不计。当RQ吸附酒精气体浓度升高时(　　) A．灯泡L两端电压增大 B．R1中的电流增大 C．电源E的总功率增大 D．R0消耗的功率减小 答案　AD 解析　由题图可知，当RQ吸附酒精气体浓度升高时RQ阻值变大，电路总电阻变大，总电流减小，R1中的电流减小；根据P＝EI可知，电源总功率减小；电阻R1和R2上电压减小，灯泡L上电压和电流均变大，则R0上电流减小，则R0消耗的功率减小，选项A、D正确，B、C错误。 例6　如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝9 Ω，R3为滑动变阻器。当其滑片P从最左端滑至最右端时，测得电源的路端电压随干路电流变化图线如图乙所示，求： (1)定值电阻R2的阻值； (2)电源的电动势与内阻； (3)电源输出的功率最大时，R3接入电路的阻值及此时的最大输出功率。 答案　(1)0.5 Ω　(2)6 V　2 Ω　(3)1.8 Ω　4.5 W 解析　(1)当P滑到R3的右端时，电路参数对应题图乙中的B点，此时等效于R2直接接在电源两端，则R2＝＝0.5 Ω (2)由题图乙的数据，结合A、B点的坐标，由闭合电路欧姆定律可得 1．2 V＝E－2.4r 4．8 V＝E－0.6r 解得E＝6 V，r＝2 Ω (3)设电路外电阻为R外，则电源的输出功率为 P＝I2R外＝＝ 根据数学知识可知当R外＝r时，P最大，则此时 R外＝＋R2＝r 解得R3＝1.8 Ω，Pm＝4.5 W 学科网（北京）股份有限公司 $