資源簡介

章末素養提升
物理觀念 電路中的能量轉化 1.電功：W＝UIt 2.電功率：P＝＝UI 3.焦耳定律：Q＝I2Rt 4.熱功率：P熱＝I2R
閉合電路的歐姆定律 1.內容：閉合電路的電流跟電源的電動勢成正比，跟內、外電路的電阻之和成反比 2.表達式：I＝ 3.另一種表達形式：E＝U外＋U內。即：電源的電動勢等于內、外電路電勢降落之和
科學思維 1.通過學習“電動勢”經歷從感性到理性，從個別到一般，從現象到本質的漸進過程。通過閉合電路中的動態分析、最大功率、效率等問題，體會閉合電路中電動勢對整個電路的“制約關系”，學會用數學方法分析電路中極值問題 2.對于電動機相關問題，不能直接求解時，可以通過整體和個別的關系間接建立聯系
科學探究 1.會根據閉合電路的歐姆定律設計測量電池電動勢和內阻的實驗方案 2.會根據要求選擇合適的電壓表、電流表、滑動變阻器或電阻箱 3.會設計相關表格并記錄實驗數據，會利用表達式和圖像處理數據并得出結果，能對實驗過程和結果進行評估、交流
科學態度與責任 1.認識目前面臨的能源與環境問題，理解開發利用清潔能源的價值 2.增強對汽車能源消耗、環境污染和未來汽車發展方向的認識 3.在理解科學、技術、社會與環境關系的基礎上，形成應有的科學態度和社會責任感
例1　如圖所示的某種體溫槍以2節干電池為電源，工作電流為5 mA。能通過傳感器檢測人體向外輻射的紅外線，根據紅外線能量的強弱快速、準確且無接觸的測量體溫，那么關于該體溫槍的說法中正確的是(　　)
A．體溫槍工作時，電路中每通過1 C電荷，每節電池都能把1.5 J化學能轉化為電能
B．體溫槍工作時，電池組兩極間的電壓為3 V
C．體溫槍工作時，電源的輸出功率為15 mW
D．體溫槍工作時，電池組的電動勢不再是3 V
答案　A
解析　每節干電池的電動勢為1.5 V，根據電動勢的定義可知電路中每通過1 C電荷，消耗的電能為W＝qE＝1×1.5 J＝1.5 J，則有1.5 J的化學能轉化為電能，故A正確；體溫槍工作時，電池組兩極間的電壓為路端電壓，小于電源的電動勢，故電池組兩極間電壓小于3 V，故B錯誤；體溫槍工作時電源消耗的總功率為P＝2EI＝2×1.5 V×5 mA＝15 mW，電源的輸出功率小于電源消耗的總功率，故C錯誤；兩節干電池的總電動勢為3 V，體溫槍工作時，電源的電動勢不變，故D錯誤。
例2　(2024·綿陽市高二期末)如圖所示，電源電動勢E＝10 V，內阻r＝0.5 Ω，閉合開關，標有“4 V,8 W”的燈泡L恰好能正常發光，電動機M繞線的電阻R0＝1 Ω，則(　　)
A．電動機兩端的電壓為6 V
B．電源的輸出功率為20 W
C．電動機的輸出功率為6 W
D．電動機的效率為50%
答案　C
解析　電路中的電流為I＝＝ A＝2 A
根據閉合電路的歐姆定律E＝UL＋UM＋Ir
電動機兩端的電壓為UM＝5 V，故A錯誤；電源的輸出功率為
P＝EI－I2r＝10×2 W－22×0.5 W＝18 W，故B錯誤；電動機的輸出功率為
P輸出＝UMI－I2R0＝5×2 W－22×1 W＝6 W
故C正確；電動機的效率為
η＝×100%＝×100%＝×100%＝60%，故D錯誤。
例3　(2023·河南省南陽市第六完全學校高二月考)如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線，拋物線OBC為同一直流電源內部熱功率Pr隨電流I變化的圖線。若A、B對應的橫坐標為2 A，那么線段AB表示的功率及I＝2 A時對應的外電阻為(　　)
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　由電源總功率P總＝EI，得E＝3 V。由Pr＝I2r，得r＝1 Ω。當電流為2 A時，由I＝，得R＝0.5 Ω。此時線段AB表示的功率P′＝EI－I2r＝2 W。綜上分析，D正確。
例4　(2024·北海市高二期末)“恒流源”是一種特殊的電源，電源輸出的電流始終保持不變。如圖所示的電路的電源是恒流源，R1、R2是定值電阻，當滑動變阻器R的滑片P由左向右移動，下列說法正確的是(　　)
A．流過R2的電流與流過R1的電流之差保持不變
B．R2兩端的電壓減小
C．流過R1的電流減小
D．滑動變阻器兩端的電壓增大
答案　B
解析　電源輸出的電流I始終保持不變，根據并聯分流可得IR1＝，IR2＝
則兩電流的差值為IR2－IR1＝
因R在逐漸減小，則流過R2的電流與流過R1的電流之差在變化，故A錯誤；當滑動變阻器R的滑片P由左向右移動，接入電路的阻值變小，則電路的總電阻變小，因電源輸出的電流始終保持不變，則由U＝IR并可知并聯部分的電壓變小，故R2兩端的電壓減小，故B正確；由并聯分流可得I＝IR1＋IR2，因總電流I不變，由IR2＝可知，IR2變小，則IR1變大，故C錯誤；滑動變阻器兩端的電壓為UR＝U－IR1·R1，因IR1變大，并聯部分的總電壓U變小，則滑動變阻器兩端的電壓變小，故D錯誤。
例5　如圖所示，電路中開關閉合時，燈泡A、B均能正常發光。若電阻R2發生斷路，其余元件正常，則(　　)
A．燈泡A變暗
B．電容器帶電荷量增大
C．燈泡A電壓變化量ΔUA大于燈泡B電壓變化量ΔUB
D．電源的總功率變大
答案　C
解析　當電阻R2發生斷路時，外電路電阻變大，由閉合電路歐姆定律，回路總電流I減小，電源的總功率P＝IE減小，D錯誤；電流I減小，R4兩端電壓減小，整個并聯部分的電壓U1增大，電阻R1上的電流I1增大，通過燈泡B和電阻R3的總電流減小，則燈泡B和電阻R3并聯電壓減小，故燈泡B變暗，燈泡A兩端電壓UA＝U1－UB增大，燈泡A變亮，A錯誤；電阻R4兩端電壓U4減小，電容器兩端電壓減小，帶電荷量減小，B錯誤；燈泡B電壓變化量ΔUB＝UB－UB′，燈泡A電壓變化量ΔUA＝(U1′－UB′)－(U1－UB)＝(U1′－U1)＋(UB－UB′)，故ΔUA>ΔUB，C正確。
例6　如圖所示，兩平行金屬板A、B水平放置，極板長l＝0.4 m，兩板間距d＝0.2 m，電源電動勢E＝20 V，內電阻r＝1 Ω，定值電阻R＝5 Ω，閉合開關S，待電路穩定后，將一帶負電的小球(可視為質點)從B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝2 m/s水平向右射入兩板間，若小球帶電荷量q＝1×10－2 C，質量為m＝2×10－2 kg，設B板電勢為0，不考慮空氣阻力，重力加速度g＝10 m/s2，小球恰好從A板右邊緣飛出。求：
(1)滑動變阻器接入電路的阻值R滑；
(2)電源的輸出功率P；
(3)帶電小球運動到A板時，小球具有的電勢能Ep。
答案　(1)4 Ω　(2)36 W　(3)－8×10－2 J
解析　(1)設小球在板間飛行時間為t，則t＝＝0.2 s，根據d＝at2得a＝10 m/s2，由牛頓第二定律，可得q－mg＝ma，解得UAB＝8 V，滑動變阻器兩端電壓為U滑＝UAB＝8 V，由閉合電路歐姆定律得I＝＝ A＝2 A，滑動變阻器接入電路的阻值R滑＝＝4 Ω
(2)外電路總電壓U＝E－Ir＝18 V，電源的輸出功率為P出＝UI＝36 W
(3)根據上述計算可知UAB＝8 V，φB＝0，φA＝8 V，小球運動到A板時具有的電勢能Ep＝－qφA＝－8×10－2 J。章末素養提升
物理觀念 電路中的能量轉化 1.電功：W＝______ 2.電功率：P＝＝______ 3.焦耳定律：Q＝______ 4.熱功率：P熱＝I2R
閉合電路的歐姆定律 1.內容：閉合電路的電流跟電源的 成正比，跟 成反比 2.表達式：I＝______ 3.另一種表達形式：E＝ 。即：電源的電動勢等于內、外電路 之和
科學思維 1.通過學習“電動勢”經歷從感性到理性，從個別到一般，從現象到本質的漸進過程。通過閉合電路中的動態分析、最大功率、效率等問題，體會閉合電路中電動勢對整個電路的“制約關系”，學會用數學方法分析電路中極值問題 2.對于電動機相關問題，不能直接求解時，可以通過整體和個別的關系間接建立聯系
科學探究 1.會根據閉合電路的歐姆定律設計測量電池電動勢和內阻的實驗方案 2.會根據要求選擇合適的電壓表、電流表、滑動變阻器或電阻箱 3.會設計相關表格并記錄實驗數據，會利用表達式和圖像處理數據并得出結果，能對實驗過程和結果進行評估、交流
科學態度與責任 1.認識目前面臨的能源與環境問題，理解開發利用清潔能源的價值 2.增強對汽車能源消耗、環境污染和未來汽車發展方向的認識 3.在理解科學、技術、社會與環境關系的基礎上，形成應有的科學態度和社會責任感
例1　如圖所示的某種體溫槍以2節干電池為電源，工作電流為5 mA。能通過傳感器檢測人體向外輻射的紅外線，根據紅外線能量的強弱快速、準確且無接觸的測量體溫，那么關于該體溫槍的說法中正確的是(　　)
A．體溫槍工作時，電路中每通過1 C電荷，每節電池都能把1.5 J化學能轉化為電能
B．體溫槍工作時，電池組兩極間的電壓為3 V
C．體溫槍工作時，電源的輸出功率為15 mW
D．體溫槍工作時，電池組的電動勢不再是3 V
例2　(2024·綿陽市高二期末)如圖所示，電源電動勢E＝10 V，內阻r＝0.5 Ω，閉合開關，標有“4 V,8 W”的燈泡L恰好能正常發光，電動機M繞線的電阻R0＝1 Ω，則(　　)
A．電動機兩端的電壓為6 V
B．電源的輸出功率為20 W
C．電動機的輸出功率為6 W
D．電動機的效率為50%
例3　(2023·河南省南陽市第六完全學校高二月考)如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線，拋物線OBC為同一直流電源內部熱功率Pr隨電流I變化的圖線。若A、B對應的橫坐標為2 A，那么線段AB表示的功率及I＝2 A時對應的外電阻為(　　)
A．6 W、2 Ω B．4 W、2 Ω
C．2 W、1 Ω D．2 W、0.5 Ω
例4　(2024·北海市高二期末)“恒流源”是一種特殊的電源，電源輸出的電流始終保持不變。如圖所示的電路的電源是恒流源，R1、R2是定值電阻，當滑動變阻器R的滑片P由左向右移動，下列說法正確的是(　　)
A．流過R2的電流與流過R1的電流之差保持不變
B．R2兩端的電壓減小
C．流過R1的電流減小
D．滑動變阻器兩端的電壓增大
例5　如圖所示，電路中開關閉合時，燈泡A、B均能正常發光。若電阻R2發生斷路，其余元件正常，則(　　)
A．燈泡A變暗
B．電容器帶電荷量增大
C．燈泡A電壓變化量ΔUA大于燈泡B電壓變化量ΔUB
D．電源的總功率變大
例6　如圖所示，兩平行金屬板A、B水平放置，極板長l＝0.4 m，兩板間距d＝0.2 m，電源電動勢E＝20 V，內電阻r＝1 Ω，定值電阻R＝5 Ω，閉合開關S，待電路穩定后，將一帶負電的小球(可視為質點)從B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝2 m/s水平向右射入兩板間，若小球帶電荷量q＝1×10－2 C，質量為m＝2×10－2 kg，設B板電勢為0，不考慮空氣阻力，重力加速度g＝10 m/s2，小球恰好從A板右邊緣飛出。求：
(1)滑動變阻器接入電路的阻值R滑；
(2)電源的輸出功率P；
(3)帶電小球運動到A板時，小球具有的電勢能Ep。
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DISHIERZHANG
第十二章
章末素養提升
物理觀念 電路中的能量轉化 1.電功：W＝_____
2.電功率：P＝ ＝_____
3.焦耳定律：Q＝_____
4.熱功率：P熱＝I2R
閉合電路的歐姆定律 1.內容：閉合電路的電流跟電源的 成正比，跟 成反比
2.表達式：I＝_____
3.另一種表達形式：E＝ 。即：電源的電
動勢等于內、外電路 之和
再現
素養知識
UI
I2Rt
電動勢
內、外電路的電阻之和
U外＋U內
電勢降落
UIt
科學思維 1.通過學習“電動勢”經歷從感性到理性，從個別到一般，從現象到本質的漸進過程。通過閉合電路中的動態分析、最大功率、效率等問題，體會閉合電路中電動勢對整個電路的“制約關系”，學會用數學方法分析電路中極值問題
2.對于電動機相關問題，不能直接求解時，可以通過整體和個別的關系間接建立聯系
科學探究 1.會根據閉合電路的歐姆定律設計測量電池電動勢和內阻的實驗方案
2.會根據要求選擇合適的電壓表、電流表、滑動變阻器或電阻箱
3.會設計相關表格并記錄實驗數據，會利用表達式和圖像處理數據并得出結果，能對實驗過程和結果進行評估、交流
科學態度與責任 1.認識目前面臨的能源與環境問題，理解開發利用清潔能源的價值
2.增強對汽車能源消耗、環境污染和未來汽車發展方向的認識
3.在理解科學、技術、社會與環境關系的基礎上，形成應有的科學態度和社會責任感
如圖所示的某種體溫槍以2節干電池為電源，工作電流為5 mA。能通過傳感器檢測人體向外輻射的紅外線，根據紅外線能量的強弱快速、準確且無接觸的測量體溫，那么關于該體溫槍的說法中正確的是
A.體溫槍工作時，電路中每通過1 C電荷，每節電池都能
把1.5 J化學能轉化為電能
B.體溫槍工作時，電池組兩極間的電壓為3 V
C.體溫槍工作時，電源的輸出功率為15 mW
D.體溫槍工作時，電池組的電動勢不再是3 V
例1
提能
綜合訓練
√
每節干電池的電動勢為1.5 V，根據電動勢的定義可知電路中每通過1 C電荷，消耗的電能為W＝qE＝1×1.5 J＝1.5 J，則有1.5 J的化學能轉化為電能，故A正確；
體溫槍工作時，電池組兩極間的電壓為路端電壓，小于電源的電動勢，故電池組兩極間電壓小于3 V，故B
錯誤；
體溫槍工作時電源消耗的總功率為P＝2EI＝2×1.5 V×5 mA＝15 mW，電源的輸出功率小于電源消耗的總功率，故C錯誤；
兩節干電池的總電動勢為3 V，體溫槍工作時，電源的電動勢不變，故D錯誤。
　(2024·綿陽市高二期末)如圖所示，電源電動勢E＝10 V，內阻r＝0.5 Ω，閉合開關，標有“4 V,8 W”的燈泡L恰好能正常發光，電動機M繞線的電阻R0＝1 Ω，則
A.電動機兩端的電壓為6 V
B.電源的輸出功率為20 W
C.電動機的輸出功率為6 W
D.電動機的效率為50%
例2
√
根據閉合電路的歐姆定律E＝UL＋UM＋Ir
電動機兩端的電壓為UM＝5 V，故A錯誤；
電源的輸出功率為P＝EI－I2r＝10×2 W－22×0.5 W＝18 W，故B錯誤；
電動機的輸出功率為P輸出＝UMI－I2R0＝5×2 W－22×1 W＝6 W，故C正確；
　(2023·河南省南陽市第六完全學校高二月考)如圖所示，直線OAC為某一直流電源的總功率P總隨電流I變化的圖線，拋物線OBC為同一直流電源內部熱功率Pr隨電流I變化的圖線。若A、B對應的橫坐標為2 A，那么線段AB表示的功率及I＝2 A時對應的
外電阻為
A.6 W、2 Ω B.4 W、2 Ω
C.2 W、1 Ω D.2 W、0.5 Ω
例3
√
　(2024·北海市高二期末)“恒流源”是一種特殊的電源，電源輸出的電流始終保持不變。如圖所示的電路的電源是恒流源，R1、R2是定值電阻，當滑動變阻器R的滑片P由左向右移動，下列說法正確的是
A.流過R2的電流與流過R1的電流之差保持不變
B.R2兩端的電壓減小
C.流過R1的電流減小
D.滑動變阻器兩端的電壓增大
例4
√
因R在逐漸減小，則流過R2的電流與流過R1的電流之差在變化，故A錯誤；
當滑動變阻器R的滑片P由左向右移動，接入電路的阻值變小，則電路的總電阻變小，因電源輸出的電流始終保持不變，則由U＝IR并可知并聯部分的電壓變小，故R2兩端的電壓減小，故B正確；
滑動變阻器兩端的電壓為UR＝U－IR1·R1，因IR1
變大，并聯部分的總電壓U變小，則滑動變阻器兩端的電壓變小，故D錯誤。
如圖所示，電路中開關閉合時，燈泡A、B均能正常發光。若電阻R2發生斷路，其余元件正常，則
A.燈泡A變暗
B.電容器帶電荷量增大
C.燈泡A電壓變化量ΔUA大于燈泡B電壓
變化量ΔUB
D.電源的總功率變大
例5
√
當電阻R2發生斷路時，外電路電阻變大，由
閉合電路歐姆定律，回路總電流I減小，電源
的總功率P＝IE減小，D錯誤；
電流I減小，R4兩端電壓減小，整個并聯部分
的電壓U1增大，電阻R1上的電流I1增大，通過燈泡B和電阻R3的總電流減小，則燈泡B和電阻R3并聯電壓減小，故燈泡B變暗，燈泡A兩端電壓UA＝U1－UB增大，燈泡A變亮，A錯誤；
電阻R4兩端電壓U4減小，電容器兩端電壓減小，帶電荷量減小，B錯誤；
燈泡B電壓變化量ΔUB＝UB－UB′，燈泡A電壓變化量ΔUA＝(U1′－UB′)－(U1－UB)＝(U1′－U1)＋(UB－UB′)，故ΔUA>ΔUB，C正確。
　如圖所示，兩平行金屬板A、B水平放置，極板長l＝0.4 m，兩板間距d＝0.2 m，電源電動勢E＝20 V，內電阻r＝1 Ω，定值電阻R＝5 Ω，閉合開關S，待電路穩定后，將一帶負電的小球(可視為質點)從B板左端且非常靠近B板的位置以初速度v0＝2 m/s水平向右射入兩板間，若小球帶電荷量q＝1×10－2 C，質量為m＝2×10－2 kg，設B板電勢為0，不考慮空氣阻力，重力加速度g＝10 m/s2，小球恰好從A板右
邊緣飛出。求：
(1)滑動變阻器接入電路的阻值R滑；
例6
答案　4 Ω
(2)電源的輸出功率P；
答案　36 W
外電路總電壓U＝E－Ir＝18 V，電源的輸出功率為P出＝UI＝36 W
(3)帶電小球運動到A板時，小球具有的電勢能Ep。
答案　－8×10－2 J
根據上述計算可知UAB＝8 V，φB＝0，φA＝8 V，小球運動到A板時具有的電勢能Ep＝－qφA＝－8×10－2 J。

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