资源简介

第十二章
电能
能量守恒定律
第1节
电路中的能量转化
一、重难点解析
1、理解电功和电功率的概念，知道电流做功的实质。(重点)
2、理解电功和电热的区别，会区分纯电阻电路和非纯电阻电路。(难点)
3、理解电功率和热功率。(重点)
4、会从能量转化与守恒角度看电路中的能量转化。(难点)
二、重点知识
1、电功：
2、电功率
（1）定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比叫作电功率，
（2）公式：
（3）单位：瓦特，符号。
公式表示，电流在一段电路中做功的功率等于这段电路两端的电压与电流的乘积。
3、焦耳定律
（1）定义：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。
（2）公式：
（3）电热：①非纯电阻电路时：
②纯电阻电路时：
（4）热功率：
在非纯电阻电路中：、、
第2节
闭合电路的欧姆定律
一、重难点解析
1、会从能的守恒和转化定律推导出闭合电路的欧姆定律。（难点）
2、理解内、外电压，理解闭合电路的欧姆定律。（难点）
3、会用闭合电路欧姆定律分析路端电压与负载的关系。（重点）
4、会进行相关的电路分析和计算。（重点）
二、重点知识
（一）闭合电路
1、闭合电路：导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路，分为内电路和外电路。
2、外电路
（1）定义：用电器、导线组成外电路，也就是电源之外的电路部分。
（2）电流方向：在外电路中，电流的方向为从电源的正极流向负极，沿电流方向电势降低。
3、内电路
（1）定义：电源内部的电路。
（2）电流方向：在内电路中，电流的方向为从电源的负极流向正极，沿电流方向电势升高。
（二）电动势
1、电动势：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势。
2、公式：
电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。
（三）闭合电路欧姆定律
1.外电路，
2.内电路，
3.电动式
4.闭合电路欧姆定律及其能量分析，
5.路端电压与负载的关系
短路
断路
第3节
实验：电池电动势和内阻的测量
一、重难点解析
1、会测量电源的电动势和内阻。（重点）
2、能够应用图像法计算电动势和内阻。（难点）
3、熟记伏安法，理解安阻法、伏阻法。（重点）
二、重点知识
1.实验目的：测量电源电动势和内阻
2.实验原理：
（1）伏安法：原理，电路图如下。
（2）安阻法：原理，电路图如下。
（3）伏阻法：原理，电路图如下。
3.实验器材：电源，导线，电流表，电压表，滑动变阻器。
4.测量数据：调节滑动变阻器，得到多组电压、电流数据
5.数据处理
（1）计算法
（2）图像法
第4节
能源与可持续发展
一、重难点解析
1、认识到自然界中能量转化具有方向性。（重点）
2、增强自身环保意识和可持续发展意识。（重点）
二、重点知识
1.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2.能量的特点
（1）能量是具有消散现象的。
（2）在利用能量的过程中，能量的总量没变，但是利用品质却降低了。
（3）能量的转化具有方向性。
3.能源的分类与应用
有些能源在短时间内无法再生，比如煤炭、石油、天然气等，是不可再生资源。
可再生能源主要包括树木和其他植物、水能、太阳能、风能等。2020-2021学年人教版（2019）必修第三册
第十二章
电能
能量守恒定律
章末复习训练2（含解析）
1.下面关于能源的说法中正确的是(???
)
A.能源是取之不尽,用之不竭的
B.能源是有限的,特别是常规能源,如煤、石油、天然气等
C.大量消耗常规能源会使环境恶化,故提倡开发利用新能源
D.核能的利用对环境的影响比燃烧石油
、煤炭大
2.如图所示，物理图象不仅反映了两个相关量之间的数值关系，图线与坐标轴所围的面积有时也有相应的物理含义。例如对于直线运动，若轴表示物体的速度，轴表示时间，则其图线与轴所围的面积表示物体的位移。下面说法中正确的是（
）
A.对于做直线运动的物体，若轴表示物体的加速度，轴表示时间，则图线与轴所围的面积表示这段时间内物体速度的变化量
B.对于做直线运动的物体，若轴表示物体所受的合力，轴表示时间，则图线与轴所围的面积表示这段时间内物体动量的变化量
C.若轴表示通过小灯泡的电流，轴表示小灯泡两端的电压，则图线与轴所围的面积表示小灯泡的电功率
D.若轴表示通过电器元件的电流，轴表示时间，则图线与轴所围的面积表示这段时间内通过该电器元件的电荷量
3.一个直流电动机，线圈电阻是，当它两端所加电压为时，通过电动机的电流是。由此可知（
）
A.电动机消耗的电功率为
B.电动机发热的功率为
C.电动机输出的机械功率为
D.电动机的工作效率为20%
4.如图甲所示电路中,R为电阻箱,电源的电动势为E,内阻为r.图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像,其中功率分别对应电流,外电阻,下列说法中正确的是(
)
A.
B.
C.
D.
5.将一直流电源的总功率、输出功率和电源内部的发热功率随电流变化的图线画在同一坐标系中，如图所示，则下列说法正确的是（
）
A.图线表示电源内部的发热功率随电流的变化关系
B.点对应的功率为最大输出功率
C.在图线上三点的纵坐标一定满足关系
D.两个交点与的横坐标之比一定为1：2，纵坐标之比不一定为1：4
6.如图1所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图2所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压、输出电流可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为，则时间t内(
)
A．充电宝输出的电功率为
B．充电宝产生的热功率为
C．手机电池产生的焦耳热为
D．手机电池储存的化学能为
7.在如图所示电路中,
为光敏电阻。合上电键,用较弱光照射,电压表读数为,电流表读数为;用较强光照射,电压表读数为,电流表读数为;用更强光照射,电压表读数为,电流表读数为。处理实验数据,令,,则、的关系为(???)
A.
B.
C.
D.无法确定
8.下图，电路中定值电阻阻值大于电源内阻阻值.闭合电键后，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表示数变化量的绝对值分别为，理想电流表示数变化量的绝对值为，则（
）
A.
B.
C.和保持不变
D.电源输出功率先增大后减小
9.电位器是变阻器的一种.如图所示,如果把电位器与灯泡串联起来,利用它改变灯泡的亮度,则下列说法正确的是(
)
A.连接使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗
B.连接使滑动触头逆时针转动,灯泡变亮
C.连接使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗
D.连接使滑动触头顺时针转动,灯泡变暗
10.某同学测定电池组的电动势和内阻，实验过程如下：
（1）先使用多用电表直流电压“”挡粗测电池组的电动势，指针的位置如图甲所示，测量结果为____。
（2）为了更准确地测定该电池组的电动势，该同学按图乙所示的电路进行实验，请将图丙中的实物电路补充完整。
（3）实验时，该同学调节电阻箱的阻值，测得多组电压值，并根据测得的和的数据作出如图丁所示图象。该同学所作的图象最有可能是下列哪种？_____。
A.
B.
C.
D.
（4）根据（3）问所作的图象（单位均为国际单位），可得该电池组的电动势____，内阻_____。（结果均保留三位有效数字）
11.如图甲所示的电路中，电源由n个电动势均为1.5
V且内阻相同的电池串联组成.闭合开关S，滑动变阻器的滑片C从A端滑至B端的过程中，电路中的一些物理量的变化如图乙、丙、丁所示，电表、导线对电路的影响不计.求：（乙图为电源输出功率与路端电压关系图线；丙图为路端电压与总电流关系图线；丁图为电源效率与外电路电阻关系图线；）
（1）组成电源的串联电池的个数；
（2）滑动变阻器的总阻值；
（3）乙、丙两图中各点的坐标.
12.如图所示，电路中E＝3V，r＝0.5Ω，＝1.5Ω，变阻器的最大阻值为10Ω.
(1)变阻器接入电路的阻值R为多大时，变阻器上消耗的功率最大？最大为多大？
(2)变阻器接入电路的阻值R为多大时，定值电阻上消耗的功率最大？最大为多大？
(3)变阻器接入电路的阻值R为多大时，电源的输出功率最大？最大为多大？
答案以及解析
1.答案：BC
解析：尽管能量守恒,但耗散的内能无法重新收集利用,所以能源是有限的,特别是常规能源,A项错,B项对.
常规能源的利用比核能的利用对环境的影响大,C项对,D项错.
2.答案：ABD
解析：A.
如果轴表示加速度,由知，知面积等于质点在相应时间内的速度变化，故A正确；
B.
对于做直线运动的物体，若轴表示物体所受的合力，轴表示时间，由可知，图线与轴所围的面积表示这段时间内物体动量的变化量，故B正确；
C.
若轴表示通过小灯泡的电流，轴表示小灯泡两端的电压，根据可知，图象上点向横纵坐标做垂线得出的矩形面积表示小灯率的电功率，故C错误；
D.
如果轴表示流过用电器的电流，由知，面积等于在相应时间内流过该用电器的电量，故D正确。
3.答案：C
解析：直流电动机线圈电阻为，当电动机工作时通过的电流为，两端的电压为；
总功率为：
发热功率为：
根据能量守恒定律，其输出功率是：
机械的工作效率为
故选：C.
4.答案：B
解析：由闭合电路欧姆定律得,输出功率为,故,整理得,A错误,B正确;根据电功率表达式且,则有,整理得,C、D错误.
5.答案：AB
解析：A.电源的总功率
则图线表示电源的总功率随电流变化的关系，
电源的输出功率
则图线表示输出功率随电流变化的关系，
电源内部的发热功率
则图线表示电源内部的发热功率随电流变化的关系，故A正确；
B.图线表示输出功率随电流变化的关系，点对应的功率为最大输出功率，故B正确；
C.根据能量转化横坐标相同纵坐标一定满足
，
则在图线上三点的纵坐标一定满足关系
故C错误；
D.图线的交点，输出功率和电源内部的发热功率相等，即
满足
线的交点N输出功率为0，所以
可见与的横坐标之比一定为1:2，据，纵坐标之比为一定为1:4，故D错误。
故选AB。
6.答案：D
解析：A.充电宝的输出电压、输出电流，所以充电宝输出的电功率为，故A错误；
B.充电宝内的电流也是,但其内阻未知,所以产生的热功率不一定为，故B错误；
C.是充电宝的输出电压,不是内电压,所以不能用计算电池产生的焦耳热,电池产生的焦耳热应为，故C错误；
D.由题的已知可得电池的化学能转化为电能为，故D正确。
故选：D。
7.答案：B
解析：设路端电压为，干路中电流为，电源的内阻为.
根据电路结构可知，电压表测量路端电压，电流表测量干路电流，根据闭合电路欧姆定律得：
则得：
可知,,所以.故B正确。
8.答案：BC
解析：测量路端电压，测量R的电压，测量滑动变阻器的电压，将滑动变阻器滑片向下滑动，滑动变阻器阻值减小，总阻值减小，则总电流增大，变小，变大，变小，减小量小于增加量和减小量之和，所以,故A错；由闭合电路欧姆定律，得：，B对；由闭合电路欧姆定律知：，得不变，由欧姆定律知：不变，C对；当外电路电阻等于内阻时，电源输出功率最大，而电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值，故将滑片向下移动时，功率变大，D错。
9.答案：A
解析：A.连接A.B使滑动触头顺时针转动时,根据电阻定律,电位器接入电路的电阻增大,电流减小,灯泡的功率，P减小，灯泡变暗，故A正确。
BC、连接A.C，电位器接入电路的电阻不变，电流不变，灯光亮度不变，故BC错误。
D.连接B.C使滑动触头顺时针转动时，位器接入电路的电阻减小，电流增大，灯泡变亮，故D错误。
故选A
10.答案：（1）2.8
（2）如图所示
（3）C
（4）2.86（2.78~2.94均可）；1.86（1.781.94均可）
解析：（1）由于多用电表选择直流电压“10V”挡，所以读数为2.8V。
（2）电路图中电压表并联在电阻箱两端，实物图连接如答图所示。
（3）根据闭合电路欧姆定律可得，分离变量整理得，结合题图丁可知该同学所作的图象最有可能是图象，选项C正确。
（4）根据题图丁，纵坐标的截距为，可得E≈2.86V；斜率为解得r≈1.86Ω。
11.答案：（1）由题图丙可知，所以有
由题图乙可知
所以有个=4个.
（2）由题意知
当滑片C滑到B端时，电源效率最高，由题图丁知此时
所以.
（3）当内、外电路的电阻相等时，电源的输出功率最大，有
代入数据解得，即b点的坐标为
当滑片C到达B端时，总电流最小，而路端电压最大
则a点的横坐标
a点的纵坐标
即a点的坐标为
c点的横坐标，又，则C点的纵坐标
所以c点的坐标为.
解析：
12.答案：(1)此种情况可以把归入电源内电阻，这样变阻器上消耗的功率也就是电源的输出功率．
即当时，R消耗功率最大为：
.
(2)定值电阻上消耗的功率可以表示为：，因为不变，当电流最大时功率最大，此时应有电路中电阻最小，即当R＝0时，上消耗的功率最大：
.
（3）当R＝0时，电源的输出功率最大,
.2020-2021学年人教版（2019）必修第三册期末复习
第十二章
电能
能量守恒定律
章末复习训练1（含解析）
1.电动机线圈的电阻为，电动机正常工作时，两端电压为，通过电流为，工作时间为，下列说法中正确的是(
)
①电动机消耗的电能为
②电动机消耗的电能为
③电动机线圈产生的电热为
④电动机线圈产生的电热为
A.①②
B.②③
C.②④
D.①③
2.某同学为研究电动机(功率恒定)在启动和工作过程中电流的变化情况,设计了如图所示的电路,下列说法中正确的是(
)
A.电动机启动时的电流小于正常工作时的电流
B.电动机有负载时的电流小于空载时的电流
C.若增大电动机的负载,则电流增大
D.由于电动机内阻不变,因此电流与电动机的负载无关
3.一个直流电动机，线圈电阻是，当它两端所加电压为时，通过电动机的电流是。由此可知（
）
A.电动机消耗的电功率为
B.电动机发热的功率为
C.电动机输出的机械功率为
D.电动机的工作效率为20%
4.如图甲所示电路中,R为电阻箱,电源的电动势为E,内阻为r.图乙为电源的输出功率P与电流表示数I的关系图像,其中功率分别对应电流,外电阻,下列说法中正确的是(
)
A.
B.
C.
D.
5.如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机和电热丝构成。当调节开关的通断，可使电动机驱动风叶旋转，将冷空气从进风口吸入，从出风口吹出冷风或热风。已知电吹风的额定电压为，吹冷风时的功率为，吹热风时的功率为。关于该电吹风，下列说法正确的是（
）
A.电热丝的电阻为
B.当开关闭合、断开时，电吹风吹出热风
C.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为
D.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为
6.通过两电阻的电流随其两端的电压U变化的关系图线如图所示，其中的图线与纵轴的夹角和的图线与横轴的夹角都是，若将串联起来接入电路中，则通电后消耗的电功率之比等于(
)
A.
B.
C.
D.
7.如图是根据某次实验记录数据画出的某电源的路端电压与电流的图象,下列关于这个图象的说法中正确的是(
)
A.纵轴截距表示待测电源的电动势,即
B.横轴截距表示短路电流,即
C.根据,计算出待测电源的内阻为5Ω
D.根据,计算出待测电源的内阻为1Ω
8.如图所示是某一纯电阻电路的图线，是电路的路端电压，是干路电流，各点均表示该电路中有一个确定的工作状态，且.下列说法中正确的是（
）
A.在点时，电源的总功率最大
B.在点时，电源有最大输出功率
C.从到时，角减小，电源的总功率和输出功率都将增大
D.从到时，角增大，电源的总功率和输出功率都将增大
9.用如图所示的电路来测量电池电动势和内电阻，根据测得的数据作出了如图所示的图线，由图可知(
)
A.电池电动势的测量值为
B.电池内阻的测量值为
C.外电路发生短路时的电流为
D.电压表示数为时，电流表的示数
10.在测量“水果电池”的电动势和内电阻的实验中，待测“水果电池”的电动势约为1.5
V，现有下列器材：
待测“水果电池”
电流表A：满偏电流3
mA，电阻不计
电压表V：量程0﹣1.5
V，电阻约10
kΩ
滑动变阻器R1：0﹣10
Ω
滑动变阻器R2：0﹣20
kΩ
开关、导线等
（1）本实验选用图甲所示的实验原理图，应该选用的滑动变阻器是_____（选填“R1”或“R2”）．
（2）根据电压表的示数U与电流表的示数I，做出如图乙所示的U-I图象，根据图象可知，待测电池的电动势E=_____V，内电阻r=_____Ω．
11.如图所示,电源电动势,内阻,“8
V，16
W”的灯泡恰好能正常发光,电动机绕线的电阻,求:
(1)路端电压。
(2)电源的总功率。
(3)电动机的输出功率。
12.如图所示,线段为某电源的图线,线段为某电阻的图线,以上述电源和电阻组成闭合电路时,求:
(1)电源的输出功率为多大?
(2)电源内部损耗的电功率是多少?
(3)电源的效率为多大?
答案以及解析
1.答案：D
解析：电动机是非纯电阻电路，研究线圈产生的焦耳热时，线圈是纯电阻电路；
①电动机消耗的电能故①正确，
②错误。
③线圈电阻是，通过线圈的电流是，线圈电阻产生的焦耳热，电压不是全加在上，故③正确；
④错误；
2.答案：C
解析：电动机启动时,线圈转速慢,产生的反电动势小,故电流较大,故A错误;电动机有负载时,转速小,产生的反电动势小,故电流较大,故B错误;若增大电动机的负载,则产生较大的力,根据,速度减小,反电动势减小,故电流增大,故C正确;由以上分析可知,D错误.
3.答案：C
解析：直流电动机线圈电阻为，当电动机工作时通过的电流为，两端的电压为；
总功率为：
发热功率为：
根据能量守恒定律，其输出功率是：
机械的工作效率为
故选：C.
4.答案：B
解析：由闭合电路欧姆定律得,输出功率为,故,整理得,A错误,B正确;根据电功率表达式且,则有,整理得,C、D错误.
5.答案：A
解析：A．当吹热风时，电机动M和电阻丝R并联，电阻丝消耗的功率为
,由可得,
故A正确；B．当开关闭合、断开时，电阻丝不工作，不产生热量，所以此时电吹风吹出冷风，故B错误；C．当电吹风吹冷风时，断开，电热丝处于断路状态，没有电流通过，电热丝每秒钟消耗的电能为0，故C错误；D．当电吹风吹热风时，电动机M和电热丝R并联，电动机的功率为120W，所以每秒钟消耗的电能为,故D错误。故选A。
6.答案：C
解析：根据图像的斜率的意义可知,,所以当两者串联好之后,其电功率之比为。
7.答案：AD
解析：由闭合电路欧姆定律可知,由数学知识可知纵轴截距为电源的电动势,故电动势为,故A正确.图象的斜率大小表不电源的内阻,即,故D正确,C错误.当外电路电阻时,外电路短路,短路电流为,故B错误.
8.答案：BC
解析：A.
电源的总功率为，所以在电路的总电阻最小的时候，电源的功率最大，在点时，电路的总电阻最小，所以此时的总功率最大，所以A错误；
B.
在点时，因为，所以直线的斜率大小与直线的斜率大小相等，所以此时外电阻和电源的内电阻的大小相等，此时电源的输出功率最大，所以B正确；
C.
由的分析可知，在点时电源的输出功率最大，在点时，电源的总功率最大，所以从时，角越大，电源的总功率在减小，电源的输出功率在增大，所以C错误；
D.
由AB的分析可知，在点时电源的输出功率最大，在点时，电源的总功率最大，在点时，电源的总功率最小，所以从时，角减小，电源的总功率在增加，电源的输出功率在增大，所以D正确。
9.答案：ABD
解析：A.由图象2可知，电源U?I图象与纵轴交点坐标表示电源的电动势，则知电源的电动势为1.40V，故A正确；
B.电源的内阻，故B正确；
C.外电路发生短路时的电流，故C错误；
D.当电压表示数为1.20V时,，
故D正确；故选：ABD.
10.答案：（1）R2（2）1.5;500
解析：（1）图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻可得：电源的内阻为，若选用0～10Ω的滑动变阻器，移动滑片，电流可调节测量范围较小，所以本实验中滑动变阻器应选用R2．
（2）U﹣I图线的纵轴截距表示电源的电动势，图线斜率的绝对值表示水果电池的内阻．U﹣I图线的纵轴截距为1.5，知水果电池的电动势E＝1.5V，图线斜率的绝对值为：．
11.答案：(1)灯泡正常发光,所以路端电压为8
V。
(2)该题为非纯电阻电路问题。设干路总电流为,则,得,故。
(3)又,故，，。
12.答案：(1)根据题意从A的图线可读出,,
从图线B中可读出外电阻.
由闭合电路欧姆定律得,
则电源的输出功率和电源内部耗损的功率.
(2).
(2),故电源的效率.

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