【21世纪原创】2017年秋高中物理人教选修3-1同步学案：2.2电动势
文档属性
| 名称 | 【21世纪原创】2017年秋高中物理人教选修3-1同步学案：2.2电动势 |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-09-14 18:27:02 | ||
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文档简介
21世纪教育网 –中小学教育资源及组卷应用平台
2 电动势
【学习目标】
1.知道电源是将其他形式能转化为电势能的装置.
2.了解电路中静电力和非静电力做功与能量转化的关系.
3.了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式，了解电源的内阻．
【知识探究】
一、电源与非静电力做功
[导学探究] (1)如图1，水池A、B的 ( http: / / www.21cnjy.com )水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，A、B之间的高度差很快消失．在这种情况下，水管中只有一个短暂水流．怎样才能保持A、B之间的高度差，在A、B之间形成持续的水流呢？
(2)如图2所示，电源在电路中的作用相当于 ( http: / / www.21cnjy.com )抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正、负极有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流．电源是通过什么力做功实现这个功能的？www-2-1-cnjy-com
( http: / / www.21cnjy.com )
图1 图2
(3)对比上述抽水过程和电荷在电路中的运动，分析它们的能量转化情况．
[知识梳理]
1．非静电力的作用：把正电荷从________搬运到________，同时在该过程中非静电力做功，使电荷的________增加．21世纪教育网版权所有
特例：在电池中，非静电力是化学作用，它使________转化为电势能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使________转化为电势能．【版权所有：21教育】
2．电源
(1)定义：通过非静电力做功把____________转化为________的装置．
(2)能量转化：在电源内部，非静电力做正功 ( http: / / www.21cnjy.com )，其他形式的能转化为________，在电源外部，________做正功，电能转化为其他形式的能．【来源：21·世纪·教育·网】
[即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷电势能增加．( )
(2)在电源内部，电荷移动过程中，非静电力做正功，电荷电势能减少．( )
(3)所有的电源，均是将化学能转化为电势能的装置．( )
(4)在电源内部，正电荷能从负极流到正极，是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力．( )
二、电源的参数——电动势和内阻
[导学探究] 日常生活中我 ( http: / / www.21cnjy.com )们经常接触到各种各样的电源，如图3所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样．21教育名师原创作品
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图3
如果把1 C的正电荷从1.5 V干电池 ( http: / / www.21cnjy.com )的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把1 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？哪个电池做功本领大？21*cnjy*com
[知识梳理]
1．电动势
(1)电动势：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W与____________的比值．21·cn·jy·com
(2)定义式：E＝________.单位：________
(3)物理意义：反映电源____________做功本领大小的物理量．
(4)决定因素：由电源中____________的特性决定，跟电源的体积________，跟外电路________．(填“有关”或“无关”)
(5)常用电池的电动势
干电池 铅蓄电池 锂电池 锌汞电池
_______ V ______ V 3 V或3.6 V 1.2 V
2.内阻：电源________导体的电阻．
3．容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h.
[即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)电动势在数值上等于一秒内静电力所做的功．( )
(2)电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比．( )
(3)电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压．( )
(4)E＝只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定．( )【题型探究】21cnjy.com
一、对电动势的理解
1．电动势的物理意义：反映电源把其 ( http: / / www.21cnjy.com )他形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小，电动势越大，电路中每通过1 C电荷量时，电源将其他形式的能转化成电能的数值就越多．
2．电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电 ( http: / / www.21cnjy.com )荷在电源内从负极移送到正极所做的功．常用干电池的电动势为1.5 V，意味着将1 C正电荷在电池内从负极移送到正极的过程中，有1.5 J的化学能转化成了电能．【出处：21教育名师】
3．电动势是标量，但为研究问题的方便，常认为其有方向，规定其方向为电源内部电流的方向，即在电源内部由电源负极指向正极．
例1 (多选)关于电动势E的说法中正确的是( )
A．电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比
B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关
C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
D．电源的电动势越大，非静电力将正电荷从负极移送到正极的电荷量一定越多
例2 一节干电池的电动势为1.5 V，这表示( )
A．电池中每通过1 C的电荷量，该电池能将1.5 J的化学能转变成电势能
B．该电池接入电路工作时，电池两极间的电压恒为1.5 V
C．该电池存储的电能一定比电动势为1.2 V的电池存储的电能多
D．将1 C的电子由该电池负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5 J的功
二、公式E＝的理解和应用
1．公式E＝是电动势的定义式，是比值法定义的物理量，E的大小与W、q无关．
2．由公式E＝变形可知W＝qE，因此若已知电源的电动势和移动电荷的电荷量，就可以计算非静电力做功的大小，即把其他形式的能转化为电能的多少．
例3 由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组，对一电阻供电．电路中的电流为2 A，在10 s内电源做功为180 J，则电池组的电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？
例4 将电动势为3 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C的电荷流过时，求：21教育网
(1)有多少其他形式的能转化为电能；
(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能；
(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能．
【归纳总结】
电动势E＝和电压U＝的区别
电动势E＝是电动势的计 ( http: / / www.21cnjy.com )算式，其中W为非静电力做的功；电压U＝为电压的计算式，其中W为静电力做的功．两者的单位虽然相同，但表示的意义不同；电动势反映非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质；电压就是电势差，即电路(电场)中两点电势的差值，反映电场能的性质．21*cnjy*com
【达标检测】
1．(多选)下列说法中，正确的是( )
A．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场
B．在电源外部电路中，负电荷靠静电力由电源的负极流向正极
C．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极
D．在干电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能
2．关于电源电动势，以下说法正确的是( )
A．1号干电池比5号干电池大，所以1号干电池的电动势大
B．由电动势E＝可知E跟W成正比，电源做的功越多，电动势越大
C．由电动势E＝可知E跟q成反比，电路中移送的电荷量越多，电动势越小
D．电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关
3．如图4所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池，它的电动势约为1.2 V，这表示( )
( http: / / www.21cnjy.com )
图4
A．电源把1.2 J其他形式能转化为电能时电路中需通过1 C的电荷量
B．电源在单位时间内可以把1.2 J其他形式能转化为电能
C．该电源比电动势为1.5 V的干电池做功少
D．该电源与电动势为1.5 V的干电池相比，通过1 C电荷量时转化的电能多
4．一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为( )www.21-cn-jy.com
A．6 V B．360 V C．120 V D．12 V
答案精析
知识探究
一、导学探究 (1)需要加一个抽水机， ( http: / / www.21cnjy.com )把水池B中的水抽到水池A中． (2)通过非静电力做功． (3)①当水由A池流向B池时重力做正功，减少的重力势能转化为其他形式的能；在电源外部，电场力对正电荷做正功，减少的电势能转化为其他形式的能；②当抽水机将B中的水抽到A的过程中，要克服水的重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能；在电源内部，要靠非静电力作用于正电荷克服电场力做功，将其他形式的能转化为电荷的电势能．
知识梳理 1.负极 正极 电势能 化学能 机械能 2.(1)其他形式的能 电势能 (2)电能 电场力2-1-c-n-j-y
即学即用 (1)√ (2)× (3)× (4)×
二、导学探究 从1.5 V干电池的负极 ( http: / / www.21cnjy.com )移到正极，电势能增加了1.5 J，非静电力做功1.5 J；从3.7 V手机电池的负极移到正极，电势能增加了3.7 J，非静电力做功3.7 J．3.7 V手机电池做功本领大．2·1·c·n·j·y
知识梳理 1.(1)被移送电荷q (2) 伏特(V) (3)非静电力 (4)非静电力
无关 无关 (5)1.5 2 2.内部
即学即用 (1)× (2)× (3)× (4)√
题型探究 例1 BC 例2 A
例3 9 V 串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和
解析 由E＝及q＝It得
E＝＝ V＝9 V＝1.5×6 V
故可得出：串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和．
例4 (1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J
解析 由电动势的定义可知，在电源内 ( http: / / www.21cnjy.com )部非静电力每移送1 C电荷，有3 J其他形式的能转化为电能．也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．(1)W＝Eq＝3×6 J＝18 J，电源中共有18 J其他形式的能转化为电能．(2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J，外电路中共有14.4 J的电能转化为其他形式的能．(3)W2＝W－W1＝3.6 J，内电路中有3.6 J电能转化为其他形式的能．21·世纪*教育网
达标检测
1．BCD
2．D [1号干电池比5号干电池大，但是 ( http: / / www.21cnjy.com )电动势相等，内阻不相同，故A错误；电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关，与做功以及电荷量也无关，所以B、C错误，D正确．]【来源：21cnj*y.co*m】
3．A 4.A
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21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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2 电动势
【学习目标】
1.知道电源是将其他形式能转化为电势能的装置.
2.了解电路中静电力和非静电力做功与能量转化的关系.
3.了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式，了解电源的内阻．
【知识探究】
一、电源与非静电力做功
[导学探究] (1)如图1，水池A、B的 ( http: / / www.21cnjy.com )水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，A、B之间的高度差很快消失．在这种情况下，水管中只有一个短暂水流．怎样才能保持A、B之间的高度差，在A、B之间形成持续的水流呢？
(2)如图2所示，电源在电路中的作用相当于 ( http: / / www.21cnjy.com )抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正、负极有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流．电源是通过什么力做功实现这个功能的？www-2-1-cnjy-com
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图1 图2
(3)对比上述抽水过程和电荷在电路中的运动，分析它们的能量转化情况．
[知识梳理]
1．非静电力的作用：把正电荷从________搬运到________，同时在该过程中非静电力做功，使电荷的________增加．21世纪教育网版权所有
特例：在电池中，非静电力是化学作用，它使________转化为电势能；在发电机中，非静电力是电磁作用，它使________转化为电势能．【版权所有：21教育】
2．电源
(1)定义：通过非静电力做功把____________转化为________的装置．
(2)能量转化：在电源内部，非静电力做正功 ( http: / / www.21cnjy.com )，其他形式的能转化为________，在电源外部，________做正功，电能转化为其他形式的能．【来源：21·世纪·教育·网】
[即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)在电源内部，电荷移动过程中，电场力做负功，电荷电势能增加．( )
(2)在电源内部，电荷移动过程中，非静电力做正功，电荷电势能减少．( )
(3)所有的电源，均是将化学能转化为电势能的装置．( )
(4)在电源内部，正电荷能从负极流到正极，是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力．( )
二、电源的参数——电动势和内阻
[导学探究] 日常生活中我 ( http: / / www.21cnjy.com )们经常接触到各种各样的电源，如图3所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样．21教育名师原创作品
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图3
如果把1 C的正电荷从1.5 V干电池 ( http: / / www.21cnjy.com )的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把1 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？哪个电池做功本领大？21*cnjy*com
[知识梳理]
1．电动势
(1)电动势：在电源内部，非静电力把正电荷从负极移送到正极所做的功W与____________的比值．21·cn·jy·com
(2)定义式：E＝________.单位：________
(3)物理意义：反映电源____________做功本领大小的物理量．
(4)决定因素：由电源中____________的特性决定，跟电源的体积________，跟外电路________．(填“有关”或“无关”)
(5)常用电池的电动势
干电池 铅蓄电池 锂电池 锌汞电池
_______ V ______ V 3 V或3.6 V 1.2 V
2.内阻：电源________导体的电阻．
3．容量：电池放电时能输出的总电荷量，其单位是：A·h或mA·h.
[即学即用] 判断下列说法的正误．
(1)电动势在数值上等于一秒内静电力所做的功．( )
(2)电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比．( )
(3)电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压．( )
(4)E＝只是电动势的定义式而非决定式，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定．( )【题型探究】21cnjy.com
一、对电动势的理解
1．电动势的物理意义：反映电源把其 ( http: / / www.21cnjy.com )他形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小，电动势越大，电路中每通过1 C电荷量时，电源将其他形式的能转化成电能的数值就越多．
2．电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电 ( http: / / www.21cnjy.com )荷在电源内从负极移送到正极所做的功．常用干电池的电动势为1.5 V，意味着将1 C正电荷在电池内从负极移送到正极的过程中，有1.5 J的化学能转化成了电能．【出处：21教育名师】
3．电动势是标量，但为研究问题的方便，常认为其有方向，规定其方向为电源内部电流的方向，即在电源内部由电源负极指向正极．
例1 (多选)关于电动势E的说法中正确的是( )
A．电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比
B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关
C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
D．电源的电动势越大，非静电力将正电荷从负极移送到正极的电荷量一定越多
例2 一节干电池的电动势为1.5 V，这表示( )
A．电池中每通过1 C的电荷量，该电池能将1.5 J的化学能转变成电势能
B．该电池接入电路工作时，电池两极间的电压恒为1.5 V
C．该电池存储的电能一定比电动势为1.2 V的电池存储的电能多
D．将1 C的电子由该电池负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5 J的功
二、公式E＝的理解和应用
1．公式E＝是电动势的定义式，是比值法定义的物理量，E的大小与W、q无关．
2．由公式E＝变形可知W＝qE，因此若已知电源的电动势和移动电荷的电荷量，就可以计算非静电力做功的大小，即把其他形式的能转化为电能的多少．
例3 由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组，对一电阻供电．电路中的电流为2 A，在10 s内电源做功为180 J，则电池组的电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？
例4 将电动势为3 V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4 V，当电路中有6 C的电荷流过时，求：21教育网
(1)有多少其他形式的能转化为电能；
(2)外电路中有多少电能转化为其他形式的能；
(3)内电路中有多少电能转化为其他形式的能．
【归纳总结】
电动势E＝和电压U＝的区别
电动势E＝是电动势的计 ( http: / / www.21cnjy.com )算式，其中W为非静电力做的功；电压U＝为电压的计算式，其中W为静电力做的功．两者的单位虽然相同，但表示的意义不同；电动势反映非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质；电压就是电势差，即电路(电场)中两点电势的差值，反映电场能的性质．21*cnjy*com
【达标检测】
1．(多选)下列说法中，正确的是( )
A．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场
B．在电源外部电路中，负电荷靠静电力由电源的负极流向正极
C．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极
D．在干电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能
2．关于电源电动势，以下说法正确的是( )
A．1号干电池比5号干电池大，所以1号干电池的电动势大
B．由电动势E＝可知E跟W成正比，电源做的功越多，电动势越大
C．由电动势E＝可知E跟q成反比，电路中移送的电荷量越多，电动势越小
D．电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关
3．如图4所示是常用在电子手表和小型仪表中的锌汞电池，它的电动势约为1.2 V，这表示( )
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图4
A．电源把1.2 J其他形式能转化为电能时电路中需通过1 C的电荷量
B．电源在单位时间内可以把1.2 J其他形式能转化为电能
C．该电源比电动势为1.5 V的干电池做功少
D．该电源与电动势为1.5 V的干电池相比，通过1 C电荷量时转化的电能多
4．一台发电机用0.5 A的电流向外输电，在1 min内将180 J的机械能转化为电能，则发电机的电动势为( )www.21-cn-jy.com
A．6 V B．360 V C．120 V D．12 V
答案精析
知识探究
一、导学探究 (1)需要加一个抽水机， ( http: / / www.21cnjy.com )把水池B中的水抽到水池A中． (2)通过非静电力做功． (3)①当水由A池流向B池时重力做正功，减少的重力势能转化为其他形式的能；在电源外部，电场力对正电荷做正功，减少的电势能转化为其他形式的能；②当抽水机将B中的水抽到A的过程中，要克服水的重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能；在电源内部，要靠非静电力作用于正电荷克服电场力做功，将其他形式的能转化为电荷的电势能．
知识梳理 1.负极 正极 电势能 化学能 机械能 2.(1)其他形式的能 电势能 (2)电能 电场力2-1-c-n-j-y
即学即用 (1)√ (2)× (3)× (4)×
二、导学探究 从1.5 V干电池的负极 ( http: / / www.21cnjy.com )移到正极，电势能增加了1.5 J，非静电力做功1.5 J；从3.7 V手机电池的负极移到正极，电势能增加了3.7 J，非静电力做功3.7 J．3.7 V手机电池做功本领大．2·1·c·n·j·y
知识梳理 1.(1)被移送电荷q (2) 伏特(V) (3)非静电力 (4)非静电力
无关 无关 (5)1.5 2 2.内部
即学即用 (1)× (2)× (3)× (4)√
题型探究 例1 BC 例2 A
例3 9 V 串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和
解析 由E＝及q＝It得
E＝＝ V＝9 V＝1.5×6 V
故可得出：串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和．
例4 (1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J
解析 由电动势的定义可知，在电源内 ( http: / / www.21cnjy.com )部非静电力每移送1 C电荷，有3 J其他形式的能转化为电能．也可认为在电源中，非静电力移送电荷做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能；在电路中，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能．(1)W＝Eq＝3×6 J＝18 J，电源中共有18 J其他形式的能转化为电能．(2)W1＝U1q＝2.4×6 J＝14.4 J，外电路中共有14.4 J的电能转化为其他形式的能．(3)W2＝W－W1＝3.6 J，内电路中有3.6 J电能转化为其他形式的能．21·世纪*教育网
达标检测
1．BCD
2．D [1号干电池比5号干电池大，但是 ( http: / / www.21cnjy.com )电动势相等，内阻不相同，故A错误；电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，也跟外电路无关，与做功以及电荷量也无关，所以B、C错误，D正确．]【来源：21cnj*y.co*m】
3．A 4.A
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