新教材2021-2022學年高中物理人教版必修第三冊配套課件：第12章(付)

1.電路中的能量轉化第十二章2022內(nèi)容索引0102課前篇自主預習課堂篇探究學習學習目標1.通過實例分析,理解電能向其他形式的能轉化是通過電流做功來實現(xiàn)的,加深對功與能量轉化關系的認識。(物理觀念)2.通過推導電功公式與焦耳定律,理解電功、電功率和焦耳定律,能用焦耳定律解釋生產(chǎn)、生活中的相關現(xiàn)象。(科學思維)3.從能量的轉化和守恒的角度分析非純電阻電路中的能量轉化,理解電功與電熱的區(qū)別與聯(lián)系。(物理觀念)4.聯(lián)系生活中的電風扇、空調、電動機等電器設備,體會能量轉化與守恒思想,增強理論聯(lián)系實際的意識。(科學態(tài)度與責任)思維導圖課前篇自主預習【必備知識】一、電功和電功率1.電流做功的實質導體中的恒定電場對自由電荷的靜電力在做功。電流做功把電能轉化為其他形式的能。2.電功(1)定義:電流在一段電路中所做的功,等于這段電路兩端的電壓U、電路中的電流I、通電

時間t三者的乘積。(2)公式:W=Uq=Uit。(3)單位:焦耳

,符號

J。3.電功率(1)物理意義:表示電流做功快慢的物理量。(2)定義:電流在一段電路中做功的功率P等于這段電路兩端的

電壓U與電流I的乘積。(3)公式:=UI。(4)單位:瓦特,符號:W。二、焦耳定律1.焦耳定律(1)內(nèi)容:電流通過導體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比,跟導體的電阻及通電時間成正比。(2)表達式:Q=I2Rt。2.電熱功率(1)定義:電流在單位時間內(nèi)的發(fā)熱量通常稱為電熱功率。(2)表達式:P熱=I2R。三、電路中的能量轉化想一想我們在生活中會經(jīng)常觀察到這樣的現(xiàn)象:玩具車、電風扇、電動機等正常工作時會平穩(wěn)運行很長時間,然而一旦被卡住就會大量發(fā)熱,甚至可能燒毀。試分析這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。提示

這些用電器工作時電能只有一部分轉化為內(nèi)能,一旦被卡住,電能全部轉化為內(nèi)能,釋放大量的熱量。以電動機為例,設電動機消耗的功率為P電,電動機對外做功,輸出的功率為P機,另外,電動機工作時自身也有能量損失,對應的功率為P損,它們之間滿足P電=P機+P損。設電動機兩端的電壓為U,通過電動機線圈的電流為I,電動機線圈的電阻為R,P電=UI,P損=P熱=I2R,P機=UI-I2R?！咀晕覚z測】1.正誤判斷,判斷結果為錯誤的小題說明原因。(1)電功與電能的單位都是焦耳,電功就是電能。(

)答案

×解析

電功是過程量,電能是狀態(tài)量,兩者只是單位相同,有本質的區(qū)別,電能的變化要依靠電流做功來實現(xiàn),電流做功的過程就是電能向其他形式的能量轉化的過程。(2)電功率越大,電流做功越快,電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多。(

)答案

×解析

電功率公式為P=UI,功率越大,表示電流做功越快。但是電流做功的快慢只表示電能轉化的快慢,轉變成什么能與用電器有關,轉化的多少與時間有關。(3)電流做功的過程就是電能向其他形式的能量轉化的過程。(

)答案

√(4)電功率越大,表示電流做功越多。(

)答案

×解析

電功率表示電流做功的快慢,電功率大,表示電流做功快,但做功不一定多。(5)W=UIt適用于任何電路求電功。(

)答案

√(6)Q=I2Rt適用于任何電路求熱量。(

)答案

√2.R1和R2分別標有“2Ω

1.0A”和“4Ω

0.5A”,將它們串聯(lián)后接入電路中,如圖所示,則此電路中允許消耗的最大功率為(

)A.1.5W B.3.0W C.5.0W D.6.0W答案

A解析

把R1和R2串聯(lián)后,由于R2的最大電流較小,故串聯(lián)后的最大電流為

0.5

A,串聯(lián)后的總電阻為6

Ω,所以電路的最大功率為P=I2R=0.52×6

W=1.5

W,A正確。3.(多選)一只電爐的電阻絲電阻和一臺電動機線圈電阻相同,都為R,設通過的電流相同,則(在相同時間內(nèi))下列說法正確的是(

)A.電爐和電動機產(chǎn)生的電熱相等B.電動機消耗功率大于電爐消耗功率C.電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓D.電爐和電動機兩端電壓相等答案

ABC解析

因為電熱Q=I2Rt,所以當電流I、電阻R都相等時,在相同時間內(nèi)產(chǎn)生的電熱也相等;電爐兩端的電壓U=IR,但電動機兩端的電壓除了發(fā)熱還要工作,即U=IR+U',所以電爐兩端電壓小于電動機兩端電壓,由P=UI可知電動機消耗功率大于電爐消耗功率。課堂篇探究學習探究一對電功的理解及串、并聯(lián)電路中的電功率【情境導引】用電爐燒水時,爐盤內(nèi)的電爐絲被燒得通紅,產(chǎn)生大量的熱,而連接電爐的導線卻不怎么熱,這是什么原因?要點提示

通電導線跟電爐絲是串聯(lián)在一起的,通過它們的電流相等,而電爐絲的電阻比連接電爐絲的導線的電阻要大得多。由焦耳定律Q=I2Rt知在相等的時間內(nèi)導線產(chǎn)生的熱量比電爐絲產(chǎn)生的熱量要少得多。【知識歸納】1.對電功的理解(1)從力的角度看,電流做功的實質是靜電力對自由電荷做功。(2)從能的角度看,電流做功過程是電能轉化為其他形式的能的過程,電功的大小量度了電能的減少量,標志著電能轉化為其他形式的能的多少。(3)電功W=UIt=qU對任何電路都適用。2.串、并聯(lián)電路中的電功率

項目串聯(lián)電路并聯(lián)電路特點電流相同I1=I2電壓相同U1=U2電功率計算公式P=I2R功率關系總功率P=P1+P2+…+PnP=P1+P2+…+Pn要點筆記

(1)求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題,比例法求解會使問題簡化,但一定要確定是正比關系還是反比關系。(2)當分析用電器的功率問題時,一定要注意用電器的安全,不要超過用電器的額定電壓、額定電流。【典例示范】例1一根電阻絲,通過2C的電荷量所消耗的電能是8J。若在相同的時間內(nèi)通過4C的電荷量,該電阻絲上所加電壓和消耗的電能分別是(

)A.4V,16J B.8V,16JC.4V,32J D.8V,32J答案

D解析

設電阻絲電阻為R,開始所加電壓為U1,則W1=q1U1,故U1=4

V。設后來所加電壓為U2,消耗的電能為W2,則W2=q2U2=4×8

J=32

J。變式訓練1有額定電壓都是110V,額定功率PA=100W、PB=40W的電燈兩盞,接在電壓是220V的電路上,使兩盞電燈均能正常發(fā)光且電路中消耗功率最小的電路是(

)答案

C解析

對燈泡有

,可知RA<RB,對于A電路,由于RA<RB,所以UB>UA,則有UB>110

V,B燈被燒毀,A錯誤;對于B電路,由于RB>RA,A燈又并聯(lián)變阻器,并聯(lián)電阻更小于RB,所以UB>U并,B燈被燒毀,B錯誤;對于C電路,B燈與變阻器并聯(lián)電阻可能等于RA,所以可能UA=UB=110

V,兩燈可以正常發(fā)光;對于D電路,若變阻器的有效電阻等于A、B的并聯(lián)電阻,則UA=UB=110

V,兩燈可以正常發(fā)光;比較C、D兩個電路,由于C電路中變阻器功率為(IA-IB)×110

V,而D電路中變阻器功率為(IA+IB)×110

V,所以C電路消耗電功率最小。探究二焦耳定律【情境導引】電吹風工作時,將電能轉化為什么能?電風扇工作時,將電能轉化為什么能?電熨斗工作時,將電能轉化為什么能?要點提示

電吹風和電風扇工作時,將電能一部分轉化成內(nèi)能,另一部分轉化成機械能;電熨斗工作時,將電能全部轉化成內(nèi)能?！局R歸納】1.純電阻電路和非純電阻電路的比較比較對象純電阻電路非純電阻電路元件特點電路中只有電阻元件,只能把電能轉化為內(nèi)能除電阻外還包括能把電能轉化為其他形式的能的用電器歐姆定律是否適用歐姆定律適用,歐姆定律不適用,U>IR或能量轉化電流做功,電能全部轉化為內(nèi)能電流做功,電能除轉化為內(nèi)能外還要轉化為其他形式的能元件舉例電阻、電爐絲、白熾燈等電動機、電解槽等2.電功與電熱的比較

比較對象電功電熱電功與電熱的實質電功實質是靜電力移動電荷做的功,W=qU=UIt電熱實質是電流由于熱效應,通過導體時發(fā)的熱,Q=I2Rt比較對象電功電熱電功與電熱的聯(lián)系與區(qū)別純電阻電路

電流做功全部轉化為內(nèi)能:W=Q=UIt=I2Rt=t非純電阻電路

電流做功轉化為內(nèi)能和其他形式的能量:電功W=UIt;電熱Q=I2Rt。W=Q

+W其他要點筆記

不管是純電阻電路還是非純電阻電路,計算電功時都可以用W=UIt,計算電功率都可以用P=UI,計算熱量都可以用Q=I2Rt,計算熱功率都可以用P=I2R。當用變形式時,就要考慮是不是純電阻電路?！镜淅痉丁坷?規(guī)格為“220V

36W”的排氣扇,線圈電阻為40Ω,求:(1)接上220V的電壓后,排氣扇轉化為機械能的功率和發(fā)熱的功率。(2)如果接上220V的電源后,扇葉被卡住,不能轉動,求電動機消耗的功率和發(fā)熱的功率。答案

(1)35W

1W

(2)1210W

1210W解析

(1)排氣扇在220

V的電壓下正常工作時的電流為發(fā)熱功率為P熱=I2R=(0.16)2×40

W=1

W。轉化為機械能的功率為P機=P-P熱=36

W-1

W=35

W。(2)扇葉被卡住不能轉動后,電動機成為純電阻用電器,電流做功全部轉化為熱能,此時電動機中電流為電動機消耗的功率等于熱功率:P電'=P熱'=UI'=220×5.5

W=1

210

W。規(guī)律方法

電動機電路的分析與計算(1)當電動機正常工作時,要注意分清電功和電熱的關系,電動機消耗的電能也就是電流做的功W=UIt,電動機產(chǎn)生的內(nèi)能必須用Q=I2Rt來求。另外,還要注意能量守恒定律的應用,即W=Q+E(E為其他形式的能)或P電=P機+P熱,其中P電=UI,P熱=I2R,P機為機械功率。(2)當電動機被卡住時,非純電阻電路轉變?yōu)榧冸娮桦娐?電動機消耗的電能全部轉化為電動機產(chǎn)生的內(nèi)能,W=Q,即UIt=I2Rt。變式訓練2如圖所示,有一內(nèi)阻為4.4Ω的電解槽和一盞標有“110V

60W”的燈泡串聯(lián)后接在電壓為220V的直流電路兩端,燈泡正常發(fā)光,則(

)A.電解槽消耗的電功率為120WB.電解槽的發(fā)熱功率為60WC.電解槽消耗的電功率為60WD.電路消耗的總功率為60W答案

C

隨堂訓練1.(多選)下列關于電功、電功率和焦耳定律的說法正確的是(

)A.電功率越大,電流做功越快,電路中產(chǎn)生的焦耳熱一定越多B.W=IUt適用于任何電路,而

只適用于純電阻電路C.在非純電阻電路中,IU>I2RD.焦耳熱Q=I2Rt適用于任何電路答案

BCD2.(多選)日常生活用的電吹風中有電動機和電熱絲,電動機帶動風葉轉動,電熱絲給空氣加熱,得到的熱風可將頭發(fā)吹干。設電動機線圈的電阻為R1,它與電熱絲的電阻R2相串聯(lián),接到直流電源上,電吹風機兩端電壓為U,通過的電流為I,消耗的電功率為P,則以下選項正確的是(

)A.IU>P B.IU=PC.P>I2(R1+R2) D.P=I2(R1+R2)答案

BC解析

電吹風機消耗的電功率即消耗的電能的功率為P=UI,大于電阻上的熱功率,選項B、C正確。3.A、B為“220V

100W”的兩盞相同的燈泡,C、D為“220V

40W”的兩盞相同燈泡,A、B燈的電阻均為

Ω;C、D電阻為

Ω?，F(xiàn)將四盞燈泡接成如圖所示電路,并將兩端接入電路,各燈實際功率分別為PA、PB、PC、PD,則實際功率的大小順序是

。

答案

484

1210

PD>PA>PB>PC2.閉合電路的歐姆定律第十二章2022內(nèi)容索引0102課前篇自主預習課堂篇探究學習學習目標1.知道電源是通過非靜電力做功將其他形式的能轉化為電能的裝置,知道電動勢的定義式。(物理觀念)2.經(jīng)歷閉合電路的歐姆定律的理論推導過程,理解內(nèi)、外電路的能量轉化,體會能量轉化和守恒定律在電路中的具體應用。(科學探究)3.理解閉合電路的歐姆定律,通過探究電源兩端的電壓與電流的關系體會圖像法在研究物理問題中的作用。(科學思維)4.能根據(jù)閉合電路的歐姆定律解釋路端電壓與負載的關系。知道歐姆表測量電阻的原理。(物理觀念)5.了解電源短路可能會帶來的危害,加強安全用電意識。(科學態(tài)度與責任)思維導圖課前篇自主預習【必備知識】一、電動勢1.非靜電力(1)定義:電源把正電荷由負極搬運到正極的力。(2)化學電池中的非靜電力是化學作用,發(fā)電機中的非靜電力是電磁作用。電源把正電荷由負極搬運到正極,非靜電力做正功,電荷的電勢能增加。2.電源通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電勢能的裝置。3.電動勢(1)定義:非靜電力把正電荷從負極搬運到正極所做的功跟所移動的電荷量之比叫作電動勢。(3)單位:伏特,用“V”表示。(4)物理意義:電動勢的大小反映了電源把其他形式的能轉化為電能的本領,電動勢越大,表示電源轉化其他形式能量的本領越大。(5)大小:從做功角度,其數(shù)值等于非靜電力把

1C的正電荷在電源內(nèi)從負極移送到正極所做的功。

想一想電源電動勢的大小與哪些因素有關?1號、5號、7號干電池有何不同?電動勢大,電池容量一定大嗎?提示

電源電動勢的大小由電源中非靜電力的特性決定。三種干電池的電動勢E=1.5

V相同,說明電池內(nèi)部非靜電力做功本領相同,體積大小不同,表示容量不同。電動勢大的電池,其容量不一定大。(6)決定因素:電動勢是電源的屬性,大小完全由電源中非靜電力的特性決定,跟外電路無關。對于常用的干電池來說,電動勢跟電池的體積無關。二、閉合電路歐姆定律及其能量分析1.在外電路中,沿電流方向電勢降低。2.電源的內(nèi)阻:通常在電源內(nèi)部也存在電阻,內(nèi)電路中的電阻叫內(nèi)電阻,簡稱內(nèi)阻。3.閉合電路歐姆定律(1)內(nèi)容:閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比,跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。4.內(nèi)電壓、路端電壓與電動勢的關系內(nèi)電路上的電勢降落稱為內(nèi)電壓U內(nèi),外電路上總的電勢降落稱為路端電壓U外。關系為E=U外+U內(nèi)。三、路端電壓與負載的關系1.路端電壓與電流的關系電流增大,路端電壓減小。關系式:U=E-Ir。2.路端電壓與外電阻的關系在純電阻電路中,外電路的電阻越大,路端電壓越大。表達式:。當外電路斷開時,U=E,當外電路短路時,U=0,短路電流

?！咀晕覚z測】1.正誤判斷,判斷結果為錯誤的小題說明原因。(1)電源是通過靜電力做功把其他形式的能轉化為電能的裝置。(

)答案

×解析

電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉化為電能的裝置。(2)把同一電源接在不同的電路中,電源的電動勢也將變化。(

)答案

×解析

電動勢是電源本身的性質,與接入的外電路無關。(3)電動勢就是電勢差,兩者沒有區(qū)別。(

)答案

×解析

電勢差指電場中兩點電勢之差,反映了兩點的電勢變化;電動勢是電源的一個重要參量,反映了電源將其他形式的能轉化為電能的本領。兩者雖然單位相同,但有本質的區(qū)別。(4)電源的電動勢在數(shù)值上等于電源兩極之間的電壓。(

)答案

×解析

當電源開路時,電源兩極之間的電壓在數(shù)值上才等于電源的電動勢。(5)電源一定時,負載電阻越大,電流越大。(

)答案

×解析

根據(jù)閉合電路的歐姆定律

,負載電阻越大,電流越小。2.一臺發(fā)電機用0.5A的電流向外輸電,在1min內(nèi)有180J的機械能轉化為電能,則發(fā)電機的電動勢為(

)A.6V B.360VC.120V D.12V答案

A課堂篇探究學習探究一電動勢【情境導引】日常生活中我們經(jīng)常接觸到各種各樣的電源,如圖所示的干電池、手機電池,它們有的標有“1.5V”字樣,有的標有“3.7V”字樣。(1)如果把5C的正電荷從1.5V干電池的負極移到正極,電荷的電勢能增加了多少?非靜電力做了多少功?如果把2C的正電荷從3.7V的手機電池的負極移到正極呢?(2)是不是非靜電力做功越多電源把其他形式的能轉化為電能的本領就越大?如何描述電源把其他形式的能轉化為電能的本領?要點提示

(1)5

C的正電荷從1.5

V干電池的負極移到正極,電勢能增加了7.5

J,非靜電力做功7.5

J;2

C的正電荷從3.7

V手機電池的負極移到正極,電勢能增加了7.4

J,非靜電力做功7.4

J。(2)不是,非靜電力對電荷做功多少與電荷的數(shù)量有關。若把相同數(shù)量的正電荷從電源的負極移到正極,做功越多,電荷獲得的電勢能越多,表明電源把其他形式的能轉化為電能的本領越大?？梢杂梅庆o電力做的功與電荷量的比值來描述電源把其他形式的能轉化為電能的本領?！局R歸納】1.電動勢(1)定義:在電源內(nèi)部,非靜電力把正電荷從負極移送到正極所做的功W與被移送電荷量q之比。(2)定義式為:。(3)物理意義:反映電源非靜電力做功本領大小的物理量。(4)決定因素:由電源中非靜電力的特性決定,跟外電路無關。2.對電動勢概念的四點詮釋(1)電動勢是用物理量之比定義的物理量,由電源中非靜電力的特性決定,是電源的屬性,與移送的電荷量q和所做的功W無關,跟外電路無關。(2)電動勢是電源的專用名詞,而電壓對應于內(nèi)、外電路。(3)電動勢E是標量,為了研究問題方便,規(guī)定電動勢的方向為電源內(nèi)部電流方向,即由電源負極指向正極。(4)電動勢越大,表明每移動1C電荷,電源可把更多的其他形式的能量轉化為電能?！镜淅痉丁坷?(多選)關于電動勢E的說法中正確的是(

)A.電動勢E的大小,與非靜電力所做的功W的大小成正比,與移送電荷量q的大小成反比B.電動勢E是由電源本身決定的,跟外電路無關C.電動勢E是表征電源把其他形式的能轉化為電能本領強弱的物理量D.電動勢E的單位與電勢差的單位相同,故兩者在本質上相同答案

BC解析

電動勢是一個用物理量之比定義的物理量,這個物理量與這兩個相比的項沒有關系,它是由電源本身決定的,是表征電源把其他形式的能轉化為電能本領強弱的物理量。電動勢和電勢差盡管單位相同,但本質上是不相同的,故選B、C。規(guī)律方法

電動勢與電勢差的區(qū)別與聯(lián)系

比較對象電動勢E電勢差U實質非靜電力做功,其他形式的能轉化為電能靜電力做功,電能與其他形式的能相互轉化定義式,W為非靜電力做的功,W為靜電力做的功聯(lián)系兩者單位相同,均為伏特(V)電動勢等于電源未接入電路時兩極間的電勢差變式訓練1有一鉛蓄電池,在其內(nèi)部將2×10-5C的電子從正極移到負極需要3×10-2s的時間,此過程中非靜電力做功為4×10-5J,則該鉛蓄電池的電動勢是多少?給一小燈泡供電,供電電流是0.2A,供電10min,非靜電力做功是多少?答案

2V

240J探究二閉合電路歐姆定律及其能量分析【情境導引】手電筒中的電池用久了,雖然電動勢沒減少多少,但小燈泡不怎么亮了。請思考小燈泡不怎么亮了的原因。要點提示

電池用久了,內(nèi)阻變大,根據(jù)閉合電路的歐姆定律知總電流變小,因此小燈泡不怎么亮了?！局R歸納】1.內(nèi)、外電路中的電勢變化如圖所示,外電路中電流由電源正極流向負極,沿電流方向電勢降低,內(nèi)電路中電流由電源負極流向正極,沿電流方向電勢升高。2.閉合電路歐姆定律的不同表達形式

表達式物理意義適用條件電流與電源電動勢成正比純電阻電路①E=I(R+r);②E=U外+Ir;③E=U外+U內(nèi)電源電動勢在數(shù)值上等于電路中內(nèi)、外電壓之和①式適用于純電阻電路;②③式普遍適用④EIt=I2Rt+I2rt⑤W=W外+W內(nèi)電源提供的總能量等于內(nèi)、外電路中電能轉化為其他形式的能的總和④式適用于純電阻電路;⑤式普遍適用【典例示范】例2在如圖所示的電路中,R1=9Ω,R2=5Ω,當a、b兩點接理想的電流表時,其讀數(shù)為0.5A;當a、b兩點間接理想的電壓表時,其讀數(shù)為1.8V。求電源的電動勢和內(nèi)電阻。答案

3V

1Ω解析

當a、b兩點間接理想的電流表時,R1被短路,回路中的電流I1=0.5

A,由閉合電路歐姆定律得E=I1(R2+r)①當a、b兩點間接理想的電壓表時,回路中的電流由閉合電路歐姆定律得:E=I2(R2+R1+r)②聯(lián)立①②得:E=3

V,r=1

Ω。規(guī)律方法

解決閉合電路問題的一般步驟①分析電路特點:認清各元件之間的串、并聯(lián)關系,特別要注意電壓表測量哪一部分的電壓,電流表測量哪個用電器的電流。②應用閉合電路的歐姆定律求干路中的電流。③根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點求出部分電路的電壓和電流。變式訓練2

如圖所示的電路中,R1=9Ω,R2=30Ω,S閉合時,電壓表V的示數(shù)為11.4V,電流表A的示數(shù)為0.2A,S斷開時,電流表A的示數(shù)為0.3A,電壓表和電流表均為理想電表。求:(1)電阻R3的值;(2)電源電動勢E和內(nèi)阻r的值。答案

(1)15Ω

(2)E=12V

r=1Ω解析

(1)R2兩端電壓U2=I2R2=6

V所以,R1兩端電壓為U1=U-U2=5.4

V則流過R1的電流流過電阻R3的電流I3=I1-I2=0.6

A-0.2

A=0.4

A所以電阻R3的阻值(2)由閉合電路歐姆定律當開關閉合時E=11.4

V+0.6

A×r

①當開關斷開時E=0.3×(9+30)V+0.3

A×r

②聯(lián)立①和②,得E=12

V,r=1

Ω探究三路端電壓與負載的關系【情境導引】我們有這樣的經(jīng)驗,傍晚是每一天用電高峰時段,萬家燈火,但是燈光較暗,這是為什么?要點提示

用電高峰時段干路電流比較大,干路導線中的電阻消耗的電壓多,燈泡兩端的電壓變小,因此燈泡變暗。【知識歸納】1.路端電壓隨外電阻變化的規(guī)律2.路端電壓與電流的關系圖像(1)U軸截距表示電源電動勢,縱坐標從零開始時,I軸截距等于短路電流。(2)直線斜率的絕對值等于電源的內(nèi)阻,即內(nèi)阻要點筆記

電阻的伏安特性曲線中電壓隨電流的增大而增大,此處電源的U-I圖像中電壓隨電流的增大而減小,二者物理意義不同?！镜淅痉丁坷?如圖所示是手電筒的電路圖。老式的手電筒是把兩節(jié)1號干電池串聯(lián)起來作為電源,一節(jié)1號干電池的電動勢是1.5V。手電筒內(nèi)的小燈泡的額定電壓為2.5V,額定電流為0.3A,按下開關后,小燈泡正常發(fā)光。(1)手電筒不工作時,電源兩端電壓是多大?為什么小燈泡的額定電壓是2.5V,而不是3V?(2)算一算,小燈泡正常工作時的電阻多大?電池組的內(nèi)電阻多大?答案

(1)見解析

(2)8.3Ω

1.7Ω解析

(1)斷路時電源兩極間的電壓為電源的電動勢即3.0

V。小燈泡工作時電路中有電流通過,由于電源有內(nèi)阻,內(nèi)部有電勢降落,因此小燈泡的額定電壓比電源電動勢要小。(2)根據(jù)小燈泡的額定電壓、額定電流,我們可以知道小燈泡正常工作時的電阻。根據(jù)部分電路歐姆定律由路端電壓U=E-Ir,可計算出電源的內(nèi)電阻拓展干電池長時間使用后,內(nèi)電阻會顯著增大,通過用電器的電流顯著減小,用電器不能正常工作,這就是一般意義上的“電池沒電了”。但如果這種舊電池用到電子鐘上,由于電子鐘的額定電流很小,雖然舊電池的內(nèi)電阻增大明顯,但電池內(nèi)部的電勢降落(Ir)卻增大不多,路端電壓也下降不多,仍能使電子鐘正常工作一段時間。變式訓練3兩個電源的U-I圖像如圖所示,從圖像中可以看出(

)A.電源a的電動勢較大,內(nèi)電阻較大B.電源a的電動勢較小,內(nèi)電阻較小C.電源b的電動勢較小,內(nèi)電阻較大D.電源b的電動勢較大,內(nèi)電阻較小答案

A解析

根據(jù)閉合電路歐姆定律知U=E-Ir,故U-I圖線中圖像與縱軸的交點等于電源的電動勢,由題圖可知,a的電動勢較大,圖像斜率的絕對值表示電源的內(nèi)阻,a的斜率的絕對值較大,故a的內(nèi)阻較大,故A正確,B、C、D錯誤。

隨堂訓練1.(多選)關于電動勢,下列說法中正確的是(

)A.在電源內(nèi)部把正電荷從負極移到正極,非靜電力做功,電勢能增加B.對于給定的電源,移動正電荷時非靜電力做功越多,電動勢就越大C.電動勢越大,說明非靜電力在電源內(nèi)部把單位正電荷從負極移到正極時,做功越多D.電動勢越大,說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負極移到正極時,移送的電荷量越多答案

AC解析

電源是將其他形式的能轉化為電勢能的裝置,是通過電源內(nèi)部的非靜電力做功來完成的,所以,非靜電力做功,電勢能就增加,因此選項A正確。電源的電動勢是反映電源把內(nèi)部其他形式的能轉化為電勢能本領的物理量,電動勢在數(shù)值上等于移送單位電荷量的正電荷所做的功,不能說非靜電力做功越多電動勢越大,也不能說電動勢越大,移送的電荷量越多,所以選項C正確,選項B、D錯誤。2.用E表示電源電動勢,U表示路端電壓,Ur表示內(nèi)電壓,R表示外電路總電阻,r表示電源內(nèi)阻,I表示干路電流,則下列各式正確的是(

)A.Ur=IR B.Ur=E-U

C.U=E+Ir D.答案

B解析

因為不知道外電阻是純電阻電路還是非純電阻電路,所以

不一定成立,Ur=E-U一定成立,故選項D錯誤,選項B正確;Ur=Ir,選項A錯誤;U=E-Ir,選項C錯誤。3.如圖所示,當開關S斷開時,電壓表示數(shù)為3V,當開關S閉合時,電壓表示數(shù)為2V,則外電阻R與電源內(nèi)阻r之比為(

)A.1∶2 B.2∶1C.2∶3 D.3∶2答案

B解析

開關斷開時,電壓表的示數(shù)等于電源的電動勢,故E=3

V;當開關閉合時,電壓表示數(shù)為R兩端的電壓,由U=E-U內(nèi)可知,內(nèi)電壓U內(nèi)=E-U=1

V,則外電阻與內(nèi)電阻之比

,故B正確,A、C、D錯誤。3.實驗:電池電動勢和內(nèi)阻的測量第十二章2022內(nèi)容索引0102課前篇自主預習課堂篇探究學習學習目標1.理解測定電源的電動勢與內(nèi)阻的實驗原理。(物理觀念)2.在理解實驗原理的基礎上,能完成測電源的電動勢與內(nèi)阻的規(guī)范實驗操作。(科學探究)3.學會利用U-I圖像處理數(shù)據(jù)并得出電源電動勢和內(nèi)阻,進一步體會利用圖像進行數(shù)據(jù)處理的方法。(科學思維)4.嘗試分析電源電動勢和內(nèi)阻的測量誤差,了解實驗中減小誤差的方法。(科學態(tài)度與責任)思維導圖課前篇自主預習【必備知識】一、實驗思路利用閉合電路歐姆定律來測量并計算與分析,電路圖如圖所示。通過改變滑動變阻器的阻值改變電路狀態(tài),電路中的電壓、電流均發(fā)生變化,用電壓表和電流表測量出U和I的兩組數(shù)據(jù),列出兩個方程,E=U1+I1r,E=U2+I2r進而求解出電動勢E和內(nèi)阻r,二、物理量的測量1.選用合適的量程,按實驗原理圖連接好電路。2.把滑動變阻器的滑片移到一端,使其接入電路的阻值最大。3.閉合開關,調節(jié)滑動變阻器,使電流表有明顯的示數(shù),記錄一組數(shù)據(jù)(I1,U1),用同樣的方法測量幾組U、I值。4.斷開開關,整理好器材。5.處理數(shù)據(jù),用公式法和作圖法求出電源的電動勢和內(nèi)阻。【自我檢測】1.正誤判斷,判斷結果為錯誤的小題說明原因。(1)測干電池的電動勢和內(nèi)阻時,選的滑動變阻器阻值越大越好。(

)答案×解析干電池的內(nèi)阻比較小,為使電路中的電流大范圍調節(jié),滑動變阻器的阻值比干電池的內(nèi)阻大幾倍就可以。(2)測干電池的電動勢和內(nèi)阻時,選的電流表和電壓表量程越大越好。(

)答案×解析干電池的電動勢為1.5

V,因此選用3

V的電壓表就可精確測量,量程過大會增大誤差。(3)只要測量一組(I,U)的數(shù)值,就可計算出電源電動勢和內(nèi)阻的大小。

(

)答案×解析最少測量兩組(I,U)的數(shù)值,聯(lián)立方程組計算出電源電動勢和內(nèi)阻的大小。(4)利用U-I圖像處理實驗數(shù)據(jù)時,縱截距就是電源的電動勢。(

)答案√2.(多選)某學生用電流表和電壓表測干電池的電動勢和內(nèi)阻時,所用滑動變阻器的阻值范圍為0~20Ω,電路電流不超過0.6A,連接電路的實物圖如圖所示。關于該學生接線的說法正確的是(

)A.滑動變阻器不起變阻作用B.電流表接線有誤C.電壓表量程選用不當D.電壓表接線錯誤答案

AD解析

移動變阻器觸頭時,不會改變接入電路的電阻大小,變阻器不起變阻作用,A正確;電流表只允許電流從正接線柱流入,從負接線柱流出,而且應該選擇0~0.6

A量程,圖中電流表接線正確,所以B錯誤;圖中電源為兩節(jié)干電池,電動勢為3

V,所以電壓表量程應選用0~3

V,所以C錯誤;圖中電流從電壓表負接線柱流入,從正接線柱流出,所以電壓表的接線錯誤,D正確。課堂篇探究學習探究一伏安法測E、r的儀器選擇與數(shù)據(jù)處理【知識歸納】1.數(shù)據(jù)分析(1)求平均值法:由E=U1+I1r,E=U2+I2r可解得可以利用U、I的值多求幾組E、r的值,算出它們的平均值。(2)作U-I圖像法①本實驗中,為了減小實驗誤差,一般用圖像法處理實驗數(shù)據(jù),即根據(jù)多次測出的U、I值,作U-I圖像;②將圖線兩側延長,縱軸截距意味著斷路情況下的電壓,它的數(shù)值就是電源電動勢E的數(shù)值;③橫軸截距(路端電壓U=0)意味著短路情況下的電流,它的數(shù)值就是短路電流;2.誤差分析(1)偶然誤差①由于讀數(shù)不準引起誤差。②用圖像法求E和r時,由于作圖不準確造成誤差。(2)系統(tǒng)誤差①如圖甲所示,E=U+(IV+IA)r,其中電壓表示數(shù)U是準確的電源兩端電壓。而實驗中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差。從電路的角度看,電壓表應看成內(nèi)電路的一部分,故實際測出的是電池和電壓表這一整體的等效內(nèi)阻和電動勢(r測和E測),如圖乙所示,因為電壓表和電池并聯(lián),所以r測小于電池內(nèi)阻r真,因為外電阻R斷開時,a、b兩點間電壓Uab等于電動勢E測,此時電源與電壓表構成回路,所以Uab<E真,即E測<E真。結論:a.當電壓表示數(shù)為零時,IV=0,IA=I短,短路電流測量值=真實值;b.E測<E真;②若采用如圖丙所示的電路,IA為電源電流真實值,理論上有E=U+UA+IAr,其中UA不可知,而造成誤差,而且電流表示數(shù)越大,UA越大,當電流為零時,UA=0,電壓為準確值,等于E。結論:a.E為真實值;b.I短測<I短真;c.因為,所以r測>r真,r測為r真和RA的串聯(lián)值,由于通常情況下電池的內(nèi)阻較小,所以這時r測的測量誤差非常大。3.注意事項(1)為使干電池的路端電壓有明顯變化,應選取內(nèi)阻較大的舊干電池和內(nèi)阻較大的電壓表。(2)實驗中不能將電流調得過大,且讀數(shù)要快,讀完后立即切斷電源,防止干電池大電流放電時內(nèi)阻r發(fā)生明顯變化。(3)若干電池的路端電壓變化不明顯,作圖像時,縱軸單位可取的小一些,且縱軸起點可不從零開始。如圖所示,此時圖線與縱軸交點仍為電池的電動勢E,但圖線與橫軸交點不再是短路電流,內(nèi)阻要在直線上取較遠的兩點用

求出?！镜淅痉丁坷?在“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內(nèi)阻”的實驗中。(1)備有如下器材A.干電池1節(jié)

B.滑動變阻器(0~20Ω)C.滑動變阻器(0~1kΩ) D.電壓表(0~3V)E.電流表(0~0.6A) F.電流表(0~3A)G.開關、導線若干其中滑動變阻器應選

,電流表應選

。(填字母)

(2)為了最大限度地減小實驗誤差,請在虛線框中畫出該實驗最合理的電路圖。(3)某同學根據(jù)實驗數(shù)據(jù)畫出的U-I圖像如圖所示,由圖像可得電池的電動勢為

V,內(nèi)阻為

Ω。

(4)寫出該實驗誤差的原因:

;電動勢的測量值

真實值,內(nèi)阻的測量值

真實值。(后兩空均選填“大于”“等于”或“小于”)

答案

(1)B

E

(2)見解析圖

(3)1.5

1

(4)電壓表的分流

小于

小于解析

(1)滑動變阻器的最大值為待測電阻的幾倍時較好,在該實驗中因干電池內(nèi)阻比較小,故滑動變阻器選擇較小一點的即可,故滑動變阻器應選B。電流表的量程要大于電源允許通過的最大電流,對于干電池來講,允許通過的最大電流一般是0.5

A,且為便于讀數(shù),故需要選擇0~0.6

A,所以電流表應選E。(2)電路圖如圖所示。(3)由U-I圖像可知:縱截距為1.5

V,故干電池的電動勢為1.5

V;(4)由于電壓表的分流作用,電流表讀數(shù)總是比干路電流小,造成E測<E真,r測<r真。探究二安阻法和伏阻法測電源電動勢和內(nèi)阻【知識歸納】1.安阻法(1)實驗原理:由E=IR+Ir可知,只要能得到I、R的兩組數(shù)據(jù),列出關于E、r的兩個方程,就能解出E、r,用到的器材有干電池、開關、電阻箱、電流表,電路圖如圖所示。(2)數(shù)據(jù)處理:2.伏阻法(1)實驗原理:由

知,如果能得到U、R的兩組數(shù)據(jù),列出關于E、r的兩個方程,就能解出E、r,用到的器材是干電池、開關、電阻箱、電壓表,電路圖如圖所示?！镜淅痉丁坷?某同學利用電壓表和電阻箱測定干電池的電動勢和內(nèi)阻,使用的器材還包括定值電阻(R0=5Ω)一個,開關兩個,導線若干,實驗原理圖如圖(a)所示。(1)在圖(b)的實物圖中,已正確連接了部分電路,請完成余下電路的連接。(a)(b)(2)請完成下列主要實驗步驟:①檢查并調節(jié)電壓表指針指零;調節(jié)電阻箱,示數(shù)如圖(c)所示,讀得電阻值是

;

②將開關S1閉合,開關S2斷開,電壓表的示數(shù)是1.49V;③將開關S2

,電壓表的示數(shù)是1.16V;斷開開關S1。

(3)使用測得的數(shù)據(jù),計算出干電池的內(nèi)阻是

(計算結果保留兩位有效數(shù)字)。

(c)答案

(1)見解析

(2)①20Ω

③閉合

(3)0.69Ω解析

(1)如圖所示

隨堂訓練1.(多選)用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻的實驗中,下列說法錯誤的是(

)A.應選用舊的干電池作為被測電源,以使電壓表讀數(shù)變化明顯B.應選用內(nèi)阻較小的電壓表和電流表C.移動滑動變阻器的滑片時,不能使滑動變阻器短路造成電流表過載D.使滑動變阻器阻值盡量大一些,測量誤差才小答案

BD解析

伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻實驗中,應選用內(nèi)阻較大的電壓表和內(nèi)阻較小的電流表,滑動變阻器阻值不能太大,如果太大不便于調節(jié)。2.一同學測量某干電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)如圖所示是該同學正準備接入最后一根導線(圖中虛線所示)時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處

;

。

(2)實驗測得的電阻箱阻值R和理想電流表示數(shù)I,以及計算的

數(shù)據(jù)見下表:R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26/A-16.75.95.34.53.8根據(jù)表中數(shù)據(jù),在下圖方格紙上作出R-關系圖像。

由圖像可計算出該干電池的電動勢為

V(結果保留三位有效數(shù)字);內(nèi)阻為

Ω(結果保留兩位有效數(shù)字)。

答案

(1)開關未斷開

電阻箱阻值為零

(2)見解析圖1.33(1.30~1.36均可)

1.2(1.0~1.4均可)解析

(1)在電學實驗中,連接電路時應將開關斷開,電阻箱的阻值調為最大,確保實驗儀器、儀表的安全。(2)根據(jù)閉合電路歐姆定律,得E=I(R+r)描點連線后圖像如圖所示。根據(jù)圖像可知r=1.2

Ω,圖像的斜率為電動勢E,在R-圖像上取兩點(2,1.60),(5,5.60),4.能源與可持續(xù)發(fā)展第十二章2022內(nèi)容索引0102課前篇自主預習課堂篇探究學習學習目標1.列舉各種實例,說明能量是如何轉化的,解釋能量守恒定律的含義。(物理觀念)2.通過實例分析能量耗散,認識自然界中能量轉化的方向性。(科學思維)3.收集資料,討論能源的開發(fā)和利用所帶來的環(huán)境問題,認識環(huán)境污染的危害,具有環(huán)境保護的意識和行動。(科學態(tài)度與責任)4.了解太陽能、水能、核能和風能等能源的開發(fā)利用,知道利用能源是人類生存和社會發(fā)展的必要條件之一。知道人類利用的能源來自可再生能源和不可再生能源,認識合理使用能源的必要性,具有可持續(xù)發(fā)展觀念,養(yǎng)成節(jié)能的習慣。(科學態(tài)度與責任)思維導圖課前篇自主預習【必備知識】一、能量守恒定律能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到別的物體,在轉化或轉移的過程中,能量的總量保持不變。二、能量轉移或轉化的方向性1.一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的。2.能量的耗散:其他形式的能轉化為內(nèi)能后很難再重復利用,這種現(xiàn)象叫作能量的耗散。3.能量的耗散從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。三、能源的分類與應用

能源分類方法能源分類名稱特點舉例按形式或轉換特點分一次能源自然形成,未經(jīng)加工太陽能、風能、地熱能、核能、潮汐能二次能源由一次能源經(jīng)加工轉換而成焦炭、木炭、蒸汽、液化氣、酒精、汽油、電能按利用技術分常規(guī)能源已大規(guī)模正常使用煤、石油、天然氣新能源正在開發(fā),或有新的利用方式太陽能、地熱能、海洋能、核能能源分類方法能源分類名稱特點舉例按可否再生分可再生能源可循環(huán)使用水能、風能不可再生能源短期內(nèi)無法轉換獲得煤、石油、天然氣按對環(huán)境污染情況分清潔能源對環(huán)境基本上沒有污染太陽能、海洋能、風能、水能污染能源會嚴重污染環(huán)境化石燃料(煤、石油、天然氣)四、能源與社會發(fā)展1.人類對能源的利用大致經(jīng)歷了三個時期,即柴薪時期、煤炭時期、石油時期。自工業(yè)革命以來,煤和石油成為人類的主要能源。2.能源短缺和過度使用化石能源帶來的環(huán)境惡化已成為關系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題。3.人類與能源的關系(1)有利方面:能源的利用給人類的生活帶來了極大的改善,人類社會每一次重大的經(jīng)濟飛躍和生產(chǎn)革命,都與新的能源和動力機械的利用密切相關,人類的生存與發(fā)展需要能源。(2)不利方面:能源的開發(fā)與使用會對環(huán)境造成影響,如大氣污染、溫室效應、酸雨等,對人類造成很大的危害?！咀晕覚z測】1.正誤判斷,判斷結果為錯誤的小題說明原因。(1)由能量守恒定律知,能量是取之不盡用之不竭的,不用節(jié)約能源。(

)答案

×解析

能量的耗散表明,在能源的利用過程中,能量在數(shù)量上雖未減少,但在可利用的品質上降低了,從便于利用的能源變成不便于利用的能源。所以自然界的能量雖然守恒,但還是要節(jié)約能源。(2)熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體,也可以自發(fā)地從低溫物體傳向高溫物體。(

)答案

×解析

熱量可以自發(fā)地由高溫物體傳向低溫物體,但是不可以自發(fā)地、不引起任何變化地從低溫物體傳向高溫物體。(3)煤、石油、天然氣屬于不可再生能源。(

)答案

√(4)能量不能創(chuàng)造,不能再生,能量只能進行轉化或轉移,但能量間的轉化或轉移具有方向性。(

)答案

√2.下列對能量守恒定律的認識錯誤的是(

)A.某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加B.某個物體的能減少,必然有其他物體的能增加C.不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機是不可能制成的D.石子從空中落下,最后靜止在地面上,說明能量消失了答案

D解析

根據(jù)能量守恒定律得知,某種形式的能減少,其他形式的能一定增大;某個物體的能量減少,必然有其他物體的能量增加,A、B正確;不需要任何外界的動力而持續(xù)對外做功的機器——永動機,違反了能量守恒定律,不可能制成,C正確;石子在運動和碰撞中機械能轉化為了石子本身及周圍物體的內(nèi)能,能量并沒有消失,故D錯誤。課堂篇探究學習探究一對能量守恒定律的理解【情境導引】有人發(fā)明了一種“自發(fā)電電動車”(如圖所示),基本原理是將一小型發(fā)電機緊靠車輪處,車輪轉動時,帶動發(fā)電機運轉,發(fā)出的電又繼續(xù)供給電動車,你認為僅靠這種方式,電動車能持續(xù)運動下去嗎?要點提示

僅靠這種方式,不能使電動車持續(xù)運動下去。因為靠這種方式,只能將電動車的一部分能量收集起來,但電動車運動時受到的摩擦力不斷把電動車的機械能轉化為內(nèi)能,根據(jù)能量守恒定律,要想使電動車持續(xù)運動下去,必須給電動車補充新的能量?！局R歸納】1.能量守恒定律的重要意義(1)能量守恒定律是普遍適用的,對宏觀世界與微觀世界、高速運動與低速運動等都成立。(2)能量守恒定律反映了自然現(xiàn)象的普遍聯(lián)系,對人類認識自然、改造自然起著重要的指導作用。(3)能量守恒定律徹底否定了第一類永動機的存在,即不需要任何動力和燃料,卻能不斷對外做功的機械是不可能存在的。2.表達式(1)E初=E末,初狀態(tài)各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。(2)ΔE增=ΔE減,能量的增加量等于能量的減少量?！镜淅痉丁坷?風能是一種很好的再生能源,而且對環(huán)境的污染較小,近年來我國在西北地區(qū)建立了許多風力發(fā)電廠。如圖所示為風力發(fā)電的情形。已知:空氣的密度為ρ,風輪機葉片的長度為r,若風速為v0,每臺風力發(fā)電機輸出電功率為P,風能就是空氣定向流動的動能,通過風輪機葉片旋轉一周掃過面積的最大風能為可利用風能。求此過程中:(1)每臺風力發(fā)電機獲得的可利用風能的功率表達式。(2)風力發(fā)電機利用風能的效率表達式。規(guī)律方法

利用能量守恒定律解題的基本思路(1)分清有哪幾種形式的能(如機械能、內(nèi)能等)在變化。(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達式。(3)列等式ΔE減=ΔE增求解。變式訓練1瀑布從20m高處以103m3/s的流量豎直落下,流進底部的水輪機后再以2m/s的速度流出,水輪機再帶動發(fā)電機發(fā)電。如果水的機械能轉化為電能的效率是80%,那么發(fā)電機發(fā)出的電功率有多大?(瀑布在山頂?shù)乃俣瓤珊雎圆挥?g取10m/s2,水的密度為1×103kg/m3)答案

1.58×108

W探究二能源和可持續(xù)發(fā)展【情境導引】說明下列能源利用方式中的能量轉化過程是怎樣的?(1)水力發(fā)電;(2)電動水泵抽水;(3)柴油機牽引列車前進;(4)火箭發(fā)射人造衛(wèi)星。要點提示

(1)水力發(fā)電是將水的機械能轉化為電能。(2)電動水泵抽水是將電能轉化為水的機械能。(3)柴油機牽引列車前進是將柴油的化學能先轉化為內(nèi)能,再轉化為列車的機械能。(4)火箭發(fā)射人造衛(wèi)星是將燃料的化學能轉化為衛(wèi)星的機械能?！局R歸納】1.對“能量耗散和品質降低”

的理解(1)各種形式的能最終都轉化為內(nèi)能,流散到周圍的環(huán)境中,分散在環(huán)境中的內(nèi)能不管數(shù)量多么巨大,它也只能使地球、大氣稍稍變暖一點,卻再也不能驅動機器做功了。(2)從可被利用的價值來看,內(nèi)能較之機械能、電能等,是一種低品質的能量。由此可知,能量耗散雖然不會導致能量的總量減少,卻會導致能量品質的降低,實際上是將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式。(3)能量耗散導致可利用能源減少,所以要節(jié)約能源。2.能源的分類按可否再生分為可再生能源與不可再生能源。(1)不可再生能源:無法在短時間內(nèi)再生,例如煤、石油、天然氣。(2)可再生能源:在自然界可以再生,例如水能、風能、潮汐能、生物能、地熱能等。3.能源的開發(fā)與利用關系圖

【典例示范】例2(多選)下列關于能量耗散的說法正確的是(

)A.能量耗散使能的總量減少,違背了能量守恒定律B.能量耗散是指耗散在環(huán)境中的內(nèi)能很難再被人類利用C.各種形式的能量都可以轉化為內(nèi)能D.能量耗散導致能量品質降低答案

BCD解析

能量耗散是能量在轉化的過程中有一部分以內(nèi)能的形式被周圍環(huán)境吸收,遵守能量守恒定律,但使得能量品質降低,故選項A錯誤,選項D正確;耗散的內(nèi)能很難再被利用,選項B正確;各種形式的能在一定的條件下可以全部轉化為內(nèi)能,選項C正確。故選B、C、D。規(guī)律方法

能量耗散不僅遵循能量守恒定律,而且從能量的角度反映出自然界與熱現(xiàn)象有關的宏觀過程具有方向性。變式訓練2(多選)下面關于能源的說法正確的是(

)A.一切能源都是取之不盡、用之不竭的B.能源是有限的,特別是常規(guī)能源,如煤、石油、天然氣等C.大量消耗常規(guī)能源會使環(huán)境惡化,故提倡開發(fā)利用新能源D.核能的利用對環(huán)境的影響比燃燒石油、煤炭大答案

BC解析

盡管能量守恒,但耗散的內(nèi)能很難重新收集利用,所以能源是有限的,特別是常規(guī)能源,A錯誤,B正確;常規(guī)能源的利用比核能等新能源的利用對環(huán)境的影響大,C正確,D錯誤。

隨堂訓練1.下列說法正確的是(

)A.能量耗散說明能量在不斷減少B.能量耗散從能量轉化角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性C.熱量不可能從低溫物體傳給高溫物體D.在火力發(fā)電機中,燃氣的內(nèi)能會全部轉化為電能答案

B解析

能量耗散是指能量的可利用率越來越低,由于能量守恒,故能量不會減少,選項A錯誤;與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程有其方向性,能量耗散就是從能量的角度反映了這種方向性,選項B正確;能量轉化和轉移具有方向性,熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳給高溫物體,但可以借助其他辦法實現(xiàn),選項C錯誤;火力發(fā)電機發(fā)電時,能量轉化的過程為化學能—內(nèi)能—機械能—電能,因為內(nèi)能—機械能的轉化過程中會對外放出熱量,故燃氣的內(nèi)能不會全部變?yōu)殡娔?選項D錯誤。2.(多選)下列關于能源的說法正確的是(

)A.石油、天然氣都屬于新能源B.能量耗散不遵循能量守恒定律C.能量耗散會導致能量品質降低D.為了可持續(xù)發(fā)展,必須節(jié)約能源答案

CD解析

石油、天然氣屬于常規(guī)能源,A項錯誤;能量耗散同樣遵循能量守恒定律,但能量耗散導致能量品質降低,B項錯誤,C項正確;因可用能源正在減少,故為了可持續(xù)發(fā)展,必須節(jié)約能源,D項正確。3.市面上出售一種裝有太陽能電扇的帽子(如圖所示)。在陽光的照射下,小電扇快速轉動,能給炎熱的夏季帶來一絲涼爽。該裝置的能量轉化情況是(

)A.太陽能→電能→機械能

B.太陽能→機械能→電能C.電能→太陽能→機械能

D.機械能→太陽能→電能答案

A解析

太陽能電池板把太陽能轉化為電能,小電動機把電能轉化為機械能,故A正確,B、C、D錯誤。4.(多選)煤是重要的能源和化工原料,直接燃燒既浪費資源又污染環(huán)境。最近,某企業(yè)利用“煤粉加壓氣化制備合成氣新技術”,讓煤變成合成氣(一氧化碳及氫氣總含量≥90%),把煤“吃干榨盡”。下列有關說法正確的是(

)A.煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學變化和物理變化B.煤粉加壓氣化制備合成氣過程涉及化學變化但沒有物理變化C.該技術實現(xiàn)了煤的清潔利用D.該技術實現(xiàn)了煤的高效利用答案

ACD解析

煤粉加壓氣化制備合成氣中既有物理變化,又有化學變化,A正確,B錯誤;該技術使煤得以良好利用又環(huán)保,C、D正確。5.下列供熱方式最有利于環(huán)境保護的是(

)A.用煤做燃料供熱

B.用石油做燃料供熱C.用天然氣或煤氣做燃料供熱 D.用太陽灶供熱答案

D解析

煤、石油、天然氣等燃料的利用,使人類獲得大量的內(nèi)能。但由于這些燃料中含有雜質以及燃燒的不充分,使得廢氣中含有粉塵、一氧化碳、二氧化硫等物質污染了大氣。而太陽能是一種無污染的能源,應大力推廣,故應選D。6.CO2氣體有個“怪脾氣”,它幾乎不吸收太陽的短波輻射,大氣中CO2濃度增加,能使地表溫度因受太陽輻射而上升;另外,它還有強烈吸收地面紅外熱輻射的作用,阻礙了地球周圍的熱量向外層空間的排放,使整個地球就像一個大溫室一樣。因此,大氣中CO2濃度的急劇增加已導致氣溫的逐步上升,使全球氣候變暖。(1)這種大氣中以CO2為主的氣體產(chǎn)生的效應稱為(

)A.光熱效應 B.光電效應C.光氣效應 D.溫室效應(2)導致大氣中CO2濃度增加的主要原因是(

)A.大量植物和生物物種滅絕B.大量燃料如石油、煤炭、天然氣等的燃燒C.人口劇增,呼出的二氧化碳增多D.自然因素破壞了地球環(huán)境生態(tài)平衡(3)(多選)為了減緩大氣中CO2濃度的增加,可以采取的措施有(

)A.禁止使用煤、石油和天然氣B.開發(fā)使用核能、太陽能C.將汽車燃料由汽油改為液化石油氣D.植樹造林答案

(1)D

(2)B

(3)BD解析

(1)CO2氣體將導致氣溫上升,因而稱為溫室效應。(2)致使CO2濃度增加的主要原因是大量燃燒煤、石油、天然氣等燃料。(3)為了減緩CO2氣體的濃度可以進行植樹造林,利用光合作用,減少大氣中的CO2氣體,同時開發(fā)新能源,減少石油、煤、天然氣的使用,從而減少CO2氣體的排放。7.下面是曉陽同學在題為《能源利用和節(jié)約能源》的研究性學習中收集到的有關太陽能的資料:太陽能是人類最基本的能源,它無污染、無費用,這種能源的使用期和太陽本身壽命一樣長,當太陽光照射地面時,在1m2地面上1s內(nèi)平均得到的太陽輻射能約為1.0×103J。太陽能熱水器就是直接利用太陽能的裝置,目前已經(jīng)廣泛地出現(xiàn)在我們的生活中。曉陽同學在網(wǎng)上下載了某型號太陽能熱水器的宣傳廣告:容積(V)

100L集熱管的采光面積(S)

1.5m2效率(η)

40%使用年限(z)

15年(1)曉陽同學家每天大約需要100kg熱水,用這種熱水器將這些水從25℃加熱到45℃需要多長時間?[水的比熱容c=4.2×103J/(kg·℃)](2)與效率為80%的電熱水器相比,曉陽同學家每天節(jié)約多少電能?答案

(1)1.4×104s

(2)1.05×107J解析

(1)設T為光照時間,k=1.0×103

J/(s·m2),Q吸=cm(t-t0)=4.2×103×100×20

J=8.4×106

J,太陽能熱水器傳給水的熱量Q吸=kSTη,所以:習題課

閉合電路歐姆定律的應用第十二章2022課堂篇探究學習探究一動態(tài)電路分析【情境導引】物理課上,老師做了一個實驗(電路圖如圖所示),當電路中點亮的電燈數(shù)目逐漸增多時,看到已點亮的電燈亮度逐漸變暗,怎么解釋這一現(xiàn)象?要點提示

當電路中點亮的電燈數(shù)目逐漸增多時,根據(jù)并聯(lián)電阻的規(guī)律可知,電路中總電阻減小,根據(jù)閉合電路歐姆定律

,可知干路電流增大,根據(jù)E=U+Ir,可知路端電壓減小,所以加在燈泡兩端的電壓減小,根據(jù)

,可知燈泡的功率減小,所以亮度變暗。【知識歸納】動態(tài)電路問題的分析方法1.解決閉合電路動態(tài)變化問題,應按照局部→整體→局部的程序進行分析。2.基本思路:電路結構的變化→R的變化→R總的變化→I總的變化→(1)對于固定不變的部分,一般按照歐姆定律直接判斷。(2)對于變化的部分,一般根據(jù)分壓或分流間接判斷。(3)涉及滑動變阻器滑片滑動引起的電路變化問題,可將滑動變阻器的滑片分別滑至兩個極端去討論?！镜淅痉丁坷?電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與定值電阻R1、R2及滑動變阻器R連接成如圖所示的電路。當滑動變阻器的滑片由中點滑向b端時,下列說法正確的是(

)A.電壓表和電流表讀數(shù)都增大B.電壓表和電流表讀數(shù)都減小C.電壓表讀數(shù)增大,電流表A1讀數(shù)減小,A2讀數(shù)增大D.電壓表讀數(shù)減小,電流表A1讀數(shù)增大,A2讀數(shù)減小答案

C解析

由題圖可知滑動變阻器的滑片由中點滑向b端時,滑動變阻器連入電路中的阻值R增大,則外電路的總阻值R總增大,干路電流

,因R總增大,所以I減小,故A1示數(shù)減小;路端電壓U=E-Ir,因I減小,所以U增大,即電壓表的讀數(shù)增大;R2兩端電壓U2=E-I(R1+r),因I減小,所以U2增大,由

知,I2增大,即電流表A2的讀數(shù)增大,故選項C正確,選項A、B、D錯誤。規(guī)律方法

動態(tài)分析要牢記,“并同串反”無違例注:“并同”,即某一電阻增大時,與它并聯(lián)或間接并聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將增大;“串反”,即某一電阻增大時,與它串聯(lián)或間接串聯(lián)的電阻中的電流、兩端電壓、電功率都將減小,反之則增大。變式訓練1如圖所示,R1阻值恒定,R2為熱敏電阻(熱敏電阻阻值隨溫度降低而增大),L為小燈泡,當R2所在位置溫度升高時(

)A.R1兩端的電壓減小 B.小燈泡的亮度變暗C.電流表的示數(shù)減小 D.通過R2的電流減小答案

B解析

當R2所在位置溫度升高時R2阻值減小,總電阻減小,總電流增大,電流表的示數(shù)增大,R1兩端的電壓U1=IR1增大,故A、C錯誤;總電流增大,內(nèi)電壓增大,則路端電壓U=E-Ir減小,并聯(lián)部分的電壓減小,所以燈泡L變暗,故B正確;通過L的電流減小,而總電流增大,則通過R2的電流增大,故D錯誤。探究二閉合電路中的功率關系【情境導引】如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)阻為r,外電路的電阻為R。試求:(1)電源的總功率;(2)內(nèi)電路和外電路消耗的電功率;(3)電源的效率?！局R歸納】1.對閉合電路中的功率的理解(1)電源的總功率:P總=EI(普遍適用