第二章 2
1．(2019·安徽省合肥一中高二上学期段考)关于电源的说法，正确的是( B )
A．电源向外提供的电能越多，表明电动势越大
B．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移到正极时，非静电力做的功
C．断路时电源的路端电压为零
D．在电源外部，从正极到负极电势逐渐升高
解析：根据W＝qU，电源向外提供的电能越多，即W越大可能是q较大，电动势不一定大，故A错误；电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移到正极时，非静电力做的功，故B对；断路时电源的路端电压等于电动势，故C错；在电源外部，从正极到负极电势逐渐降低，故D错。
2．(2019·新疆实验中学高二第一学期期末)一节干电池的电动势为1.5 V，这表示( B )
A．该电池接入电路工作时，电池两极间的电压恒为1.5 V
B．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
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
解析：接入电路后，两极电压为路端电压，若外电路正常工作，则路端电压小于电动势，故A错误。电源是把其他形式的能转化为电能的装置，电路中每通过1 C的电量，该电池能将1.5 J的化学能转变成电能，故B正确。电动势表示电源把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，电动势大储存的电能不一定多，故C错误。一节干电池的电动势为1.5 V，表示该电池能将1 C电量的正电荷由负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5 J的功，故D错误。
3.(2019·山东省济南第一中学高一下学期合格考)扫地机器人是智能家用电器的一种，它利用自身携带的小型吸尘部件进行吸尘清扫，如图为酷斯520扫地机器人，已知其工作额定电压15 V，额定电流2 A，电池容量2 000 mAh，则下列说法正确的是( D )
A．电池容量是指电池储存电能的大小
B．机器人正常工作的电压为24 V
C．机器人正常工作时的电流为0.5 A
D．机器人充满电后一次工作时间最多约为1小时
解析：电池容量是指电池的存储电量(电流与时间的乘积)多少，单位是“Ah”，不是储存电能的大小，故A错误；机器人正常工作的电压为15 V，电流为2 A，故B、C错误；机器人充满电后一次工作时间为t＝＝＝1 h，故D正确。故选D。
(共34张PPT)
第二章
恒定电流
2 电动势
素养目标定位
※ 知道电源是能维持外电路中稳定电流的原因
※※ 掌握电动势的概念及表达式
※ 了解电池内部能量的转化过程
素养思维脉络
课前预习反馈
1．概念
通过____________做功把其他形式的能转化为________的装置。
2．原理
在电源内部____________做功，________________转化为电能；在电源的外部电路，__________做功，________转化为其他形式的能。
3．作用
保持两极间有____________，供给电路电能。
知识点 1
电源
非静电力
电能
非静电力
其他形式的能
电场力
电能
一定电压
1．概念
非静电力把正电荷从负极移送到正极所__________跟被移送的__________的比值叫电源的电动势。
2．公式
E＝______。
3．单位
伏特
知识点 2
电动势
做的功
电荷量
4．物理意义
反映电源把其他形式的能转化为电能______________，在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内部从负极移送到正极____________。
5．方向规定
电动势E是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流方向，即由电源________指向________方向。
6．大小的决定因素
由电源中____________的特性决定，跟电源的体积无关，跟____________也无关。
本领的大小
所做的功
负极
正极
非静电力
内外电路
1．电源的内阻
电源的内部也是由导体组成的，所以也有________，这个电阻叫做电源的内阻。
2．电池的容量
①定义：电池放电时能输出的____________，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位。
②特点：电池的容量与____________有关，同样的电池，小电流、间断性放电要比大电流、连续放电的容量大。
知识点 3
电源的内阻及电池的容量
电阻
总电荷量
放电状态
思考辨析
×
√
√
√
√
『选一选』
(多选)如图为一块手机电池的文字说明，下列说法正确的是( )
A．该电池的容量为500 mA·h
B．该电池的电动势为3.6 V
C．该电池在工作时的电流为500 mA
D．若电池以10 mA的电流工作，可用50 h
ABD
解析：电池上的3.6 V表示电动势，500 mA·h表示电荷容量，可以由电荷容量计算在一定放电电流下使用的时间，由500 mA·h＝t×10 mA，得t＝50 h，所以A、B、D选项正确。该电池在工作时的电流很小，远小于500 mA，选项C错误。
『想一想』
小明奶奶家用的是“多级”手电筒，可以由两节或三节电池串联使用，小明奶奶买来1.5 V的1号电池2节，使用一段时间后，手电筒灯泡变红变暗，为了节约，小明奶奶又找来一节用过的1号电池，3节串联起来使用，发现灯泡还十分暗淡，为了帮助奶奶弄清楚是怎么回事，小明从学校借来电压表，对3节旧电池的电动势逐个进行测量，示数几乎均为1.1 V,3节总电动势可达3.3 V，已经超过两节新电池的电动势，请你帮助小明分析一下，灯泡依然暗淡的原因出在哪里？
解析：干电池用旧了，用电压表测量电池两端的电压，有时候依然比较高，但是接入电路后却不能使负载小灯泡正常工作。这种情况是因为电池的内电阻变大了，导致通过灯泡的电流很小。
课内互动探究
探究一 对非静电力的理解
观察下面2个图片，请思考讨论：
1
(1)抽水机和电源各起到什么作用？
(2)在外电路中，电子在电场力作用下由负极流向正极。在电源内部电子是如何由正极流向负极的呢？
提示：(1)抽水机增加水的重力势能；电源增加电荷的电势能。
(2)在电源内部必须有一个“非静电力”对电荷做正功，将电子从电源的正极搬到负极。
1．非静电力
电源内使正、负电荷分离，并使正电荷聚积到电源正极，负电荷聚积到电源负极的非静电性质的作用力。是对除静电力外能对电荷流动起作用的其他力的统称。
2．来源：
(1)在化学电池(干电池、蓄电池)中，非静电力是一种与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用。
(2)在一般发电机中，非静电力起源于磁场对运动电荷的作用。
3．功能关系：
非静电力总是克服静电力做功，非静电力做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程，做多少功，就有多少能转化为电能。
(多选)以下说法中正确的是( )
A．电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流
B．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部存在非静电力和静电力
C．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少
D．静电力移动电荷做功电荷电势能减少，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加
ABD
典例 1
解题指导：在电源内部，通过非静电力做功，把正电荷从负极移到正极，电荷的电势能增加。在电源外部静电力做功，把正电荷从正极沿导线移到负极，电荷电势能减少。
解析：电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流，故A正确；在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部既存在非静电力，又存在静电力，故B正确；静电力与非静电力都可以使电荷移动，静电力移动电荷做功电荷电势能减少，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加，故C错误，D正确。
〔对点训练1〕 (多选)如图为伏打电池示意图，由于化学反应，在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b。沿电流方向绕电路一周，非静电力做功的区域是( )
A．R B．b
C．r D．a
BD
解析：在电池中，非静电力是化学作用，它使化学能转化为电势能，从而实现向外电路供电的目的。由于化学反应，在A、B两电极附近产生了很薄的两个带电接触层a、b，所以非静电力做功的区域是a、b。r处是内电路，电源内阻在此把电势能转化为内能，此处是静电力做功，同样R处是外电路，也是静电力做功。
探究二 对电动势的理解
要在电路中维持持续电流，电路中必须接有电源，电池是常见的电源，下图是常见的各种电池。
用什么物理量去描述电源的特性呢？
提示：电动势。
2
1．电动势的物理意义：
电动势大小反映电源将其他形式的能转化为电能的本领的大小。
2．电动势的大小：
在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功。
3．方向：
电动势是标量，为了研究问题方便，规定电动势的方向为电源内部电流的方向，即由电源负极指向正极。
4．电动势和电压的区别与联系
下列关于电源电动势的说法中正确的是( )
A．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
B．电源的路端电压增大时，其电源提供的电能一定也增大
C．无论内电压和外电压如何变化，其电源的电动势一定不变
D．在某电池的电路中，每通过2 C的电荷量，电池提供的电能是4 J，那么这个电池的电动势是0.5 V
C
典例 2
解题指导：(1)电源的电动势指电源中非静电力做功本领的大小，即移送单位正电荷非静电力所做功的多少。
(2)电源向外提供的电能与电源的工作状态及通电时间有关。
(3)电源的电动势是电源本身的性质，与外电路工作情况无关。
A
解析： 电压与电动势的单位相同，但物理意义不同，是两个不同的物理量，故A错误； 电动势公式E＝W非/q中的W非是非静电力做功，电压U＝W电/q中的W静是静电力做功，故B正确；电源是把其他形式的能转化为电能的装置，电动势反映电源把其他形式的能转化为电能本领大小，故C正确；当外电路断开时，路端电压等于电动势，故D正确。本题选错误的，故选A。
核心素养提升
1．功是能量转化的量度。在电源中，非静电力做功，其他形式的能转化为电能，非静电力移送电荷做了多少功，就有多少其他形式能转化为电能；在电路中，静电力做功，电能转化成其他形式的能，静电力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
2．无论电源内部还是电源外部都存在着电场，在外电路中只有静电力做功，电能转化为其他形式的能，而在电源内部，有内阻，静电力也做一部分功，将电能转化为内能，但也有非静电力对电荷做功，将其他形式的能转化为电能。
电路中的能量转化问题
将电动势为3.0 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：
(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。
解析：由电动势的定义可知，在电源内部中非静电力每移送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，电场力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能。
案 例
(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电能转化为其他形式的能。
(3)内电压U2＝E－U1＝3 V－2.4 V＝0.6 V
∴W2＝U2q＝0.6×6 J＝3.6 J内电路中共有3.6 J电能转化为其他形式的能。也可由能量守恒求出：W2＝W－W1＝3.6 J。
答案：(1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J
方法提升：
电源和电路都是实现能的转化的装置，做功是完成转化方式的量度。
课内随堂达标
课后课时作业
第二章 2
[练案11]
基础夯实
一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)
1．关于电源和电流，下列说法正确的是( B )
A．电源是将电能转化为其他形式能的装置
B．电动势是表征电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领
C．在任何导体中，自由电荷定向移动的方向就是电流的方向
D．导体中电流的大小只取决于通过导体某个横截面的电荷量
解析：电源是将其他形式的能转为化电能的装置，故A错误；电动势是表征电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能本领的物理量，故B正确；规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，但在金属导体中，能自由移动的是电子，自由电子定向移动的方向与电流方向相反，故C错误；导体中电流的大小等于单位时间内通过导体某个横截面的电荷量，故D错误。
2．(2019·宁夏石嘴山市第一中学高二上学期期末)关于电源电动势下列说法中正确的是( C )
A．电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B．电源的电动势在数值上等于两极间的电压
C．电源的电动势与电压的单位相同，但与电压有本质的区别
D．电动势越大，电源两极间的电压一定越高
解析：电源电动势反映电源将其他形式能量转化为电能的本领大小，电源正、负极之间的电势差为电源的路端电压，只有当电源处于断路状态时，电源的电动势才等于路端电压，故AB错误；由A的分析可知，电源电动势与电压单位相同，但与电压有本质的区别；故C正确；电动势越大，说明电源转化能量的本领越大，但电源两端的电压与外电路有关，电压并一定大，故D错误。
3．一台发电机用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( A )
A．6 V B．360 V
C．120 V D．12 V
解析：E＝＝＝ V＝6 V。
4.如图所示是一款MP4播放器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣。MP4的充电电流多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500 mA，则以下说法正确的是( D )
A．1 s通过电池某一横截面的电量为500 C
B．1 s通过电池某一横截面的电量为50 C
C．充电过程把其他形式的能转化为电能
D．充电过程把电能转化为其他形式的能
解析：由电流的定义式得q＝It＝0.5 C，故A、B错。充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来，故C错，D对。
5.如图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( AD )
A．电路通过1 C的电荷量，电源把1.2 J其他形式能转化为电能
B．电源在每秒内把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电荷量时转化为电能少
解析：由W＝Eq，易判A、D正确，B、C错误。
6．对于不同型号的电池，下列说法正确的是( BD )
A．1号干电池的电动势大于5号干电池的电动势
B．1号干电池的容量比5号干电池的容量大
C．1号干电池的内阻比5号干电池的内阻大
D．把1号干电池和5号干电池分别连入电路中，若电流I相同，它们做功的快慢相同
解析：电动势的大小跟电池的大小没有关系，但大电池容量大，故选项A错误，选项B正确。对同一种电池来说，体积越大，电池的容量越大，内阻越小，故选项C错误。1号干电池和5号干电池的电动势是一样的，电流I相同时，它们做功的快慢相同，故选项D正确。
二、非选择题
7．有一电动势为1.2 V的计算器电池，若在电路中用1.2 s时间移送2 C的电荷量，则：
(1)电池把多少焦耳的其他形式的能转化为电能？
(2)非静电力做功的功率多大？
答案：(1)2.4 J (2)2 W
解析：(1)由W＝qE＝2×1.2 J＝2.4 J，故电池把2.4 J的其他形式的能转化为电能。
(2)功率P＝＝ W＝2 W。
能力提升
一、选择题(单选题)
1.在炎热的夏天我们可以经常看到，有的小朋友的太阳帽前有一小风扇(如图所示)，该小风扇与一小型的太阳能电池板相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势为E＝0.6 V，则关于该电池的描述正确的是( B )
A．单位时间内可把0.6 J的太阳能转化为电能
B．通过1 C电荷量该电池能把0.6 J的太阳能转化为电能
C．该电池把其他形式能转化为电能的本领比一节7号电池的本领大得多
D．把该电池接入闭合电路后，电动势减小
解析：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷从电源内部的负极移到正极所做的功，即把太阳能转化为电能的多少，而不是在1 s内转变的电能，A错误，B正确；电动势越大，将其他形式的能转化为电能的本领越大，C错误；无论该电池是否接入电路，电动势的大小为定值0.6 V，D错误。
2．据信息产业部在7月底公布的最新统计，今年上半年，国产品牌手机的国内市场占有率比去年猛升16.21%，达到55.28%的份额。如图所示是某品牌手机电池上的文字说明，由此可知该电池的电动势和所储存的最大电能是( D )
ZTE锂离子电池 18287－2000
型号：Li3706T42P3h614062 标称电压：3.7 V 充电限制电压：4.2 V 额定容量600 mA·h
A．4.2 V 9.07×103 J B．3.7 V 9.07×103 J
C．4.2 V 7.99×103 J D．3.7 V 7.99×103 J
解析：由铭牌可知，该电池的电动势E＝3.7 V，
储存总电荷量Q＝600 mA·h，根据电流做的功等于消耗的电能，所以储存的最大电能E电能＝W＝QU＝600×10－3×3 600×3.7 J＝7.992×103 J。故选D。
3．手电筒的两节干电池，已经用过较长时间，灯泡只发出很微弱的光，把它们取出来，用电压表测电压，电压表示数很接近3 V，再把它们作为一个台式电子钟的电源，电子钟能正常工作，下列说法正确的是( C )
①这两节干电池的电动势减少了很多
②这两节干电池的内阻增大了很多
③这台电子钟的额定电压一定比手电筒的小灯泡的额定电压小
④这台电子钟的正常工作电流一定比小灯泡正常工作电流小
A．①② B．①③
C．②④ D．③④
解析：题目所给的材料中，有几点要特别注意：手电筒的灯泡发出很微弱的光，这说明通过小灯泡的电流已经很小，用电压表测两节干电池的电压示数接近3 V，这说明每节干电池的电动势仍约为1.5 V，把它们作为电子钟的电源，电子钟正常工作，说明电子钟的工作电流比较小。由此我们可以知道，干电池在用了很长一段时间之后，电动势的大小仍基本没变，那为什么手电筒却发出微弱的光呢？可见，该电池的内电阻已经变大了很多，故答案选C。
4．中国自行研制的“玉兔”号月球车 (如图)上的电子仪器及各种动作的控制都是靠太阳能电池供电的。由于光照而产生电动势的现象称为光伏效应。“玉兔”月球车上的太阳能电池就是依靠光伏效应设计的单晶硅太阳能电池。在正常照射下，太阳能电池的光电转换效率可达23%。单片单晶硅太阳能电池可产生0.6 V的电动势，可获得0.1 A的电流，求每秒照射到这种太阳能电池上太阳光的能量( C )
A．0.24 J B．0.25 J
C．0.26 J D．0.28 J
解析：太阳能电池每秒提供的电能W＝EIt＝0.6×0.1×1 J＝0.06 J，所以照射到这种太阳能电池上的太阳光能量W′＝≈0.26 J，C正确。
二、非选择题
5．一架数码相机中的锂电池的电动势为3.6 V，容量为1 000 mA·h。若关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，则每拍一张照片所消耗的电能约为__32.4__ J；若打开液晶屏时可拍摄照片150张左右，则每拍一张照片液晶屏消耗的电能约为__54.0__J。
解析：锂电池所储存的电能为EIt＝ 3.6×1 000×10－3×3 600 J＝12 960 J。若关闭液晶屏时可拍摄照片400张左右，则每拍摄一张照片所消耗的电能约为 J＝32.4 J；若打开液晶屏时可拍摄照片150张左右，则每拍摄一张照片液晶屏消耗的电能约为 J－32.4 J＝54.0 J。
6．由于摩托车等燃油放出的尾气对环境有一定的影响，所以电动自行车已是许多家庭的首选。已知电动自行车的电源是18组蓄电池，当正常行驶时，电路中电流为5 A，在10 min内电源做功1.08×105 J，则每组蓄电池的电动势为多少？(串联电池组的电动势等于各个电池的电动势之和)
答案：2 V
解析：由q＝I·t得q＝5×600 C＝3 000 C
18组蓄电池的总电动势为
E＝＝ V＝36 V
故每组蓄电池的电动势为＝2 V。
7．随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经有相当大的市场份额，如图所示的是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明。
(1)该电池的电动势是多少？
(2)该手机待机状态下的平均工作电流是多少？
(3)每次完全放电过程中，该电池将多少其他形式的能转化为电能？
答案：(1)3.7 V (2)14.58 mA (3)9 324 J
解析：(1)由铭牌可以读得该电池的电动势为3.7 V。
(2)由铭牌知该电池的容量为700 mA·h，
所以I＝＝＝14.58 mA。
(3)转化的电能为ΔE电＝W＝E·q
＝3.7×700×10－3×3 600 J＝9 324 J。
