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高中物理人教版 (新课标)选修32 电动势学案
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这是一份高中物理人教版 (新课标)选修32 电动势学案，共7页。
eq \([先填空])
1．非静电力
(1)非静电力的作用：把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能．
(2)非静电力的实质：在电池中是指化学作用，在发电机中是指电磁作用．
2．电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置．
eq \([再判断])
1．在电源内部静电力做负功．(√)
2．非静电力做功，可以使正电荷在电源内部由负极移动到正极．(√)
3．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．(×)
4．在电源外部静电力使正电荷定向移动，在电源内部是非静电力使正电荷移动，因而形成电流．(√)
eq \([后思考])
从功能关系的角度分析：非静电力做功和静电力做功是否相同？为什么？
【提示】 静电力做功与非静电力做功不同，静电力做功是将电能转化为其他形式的能，而非静电力做功是在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能．
eq \([合作探讨])
如图221所示，箭头方向表示电源内部和外电路电场的方向．
图221
探讨1：在电源外电路中，是什么力使自由电荷移动的？此过程中发生了怎样的能量转化？
【提示】 电场力使自由电荷发生移动，此过程中电场能转化为其他形式的能．
探讨2：在电源内部，自由电荷所受的电场力方向与电荷移动方向相同还是相反？此过程中除电场力做功外还有什么力做功？
【提示】 相反 非静电力做功．
eq \([核心点击])
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．作用：
(1)在电源外部，含电源电路闭合后，正电荷在静电力推动下，从电源正极经电路移至负极，电势降低．
(2)在电源内部，非静电力克服静电力的阻碍，使正电荷又从负极经电源内部移至正极，维持电源两端电势差不变，从而在回路中形成持续的电流．因此，静电力和非静电力是构成电流回路的两个必要因素．
3．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．
4．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．
1．(多选)关于电源的作用，下列说法中正确的是( )
A．在电源内部把电子从负极搬运到正极
B．在电源内部把电子从正极搬运到负极
C．把电能转化为其他形式的能
D．把其他形式的能转化为电能
【解析】 在电源内部是非静电力驱使电子从正极流向负极做正功，静电力做负功，A错误，B正确；从能量守恒的角度看，电源内部把其他形式的能转化为电能，C错误，D正确．
【答案】 BD
2．以下说法中正确的是( )
A．在外电路中和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断地定向移动形成电流
B．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
C．在电源内部正电荷能从负极到达正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力
D．静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加
【解析】 在电源内部，电荷受到的非静电力大于静电力，非静电力将正电荷从电源负极运送到正极，并将其他形式的能转化为电势能；在电源外部，正电荷受静电力作用从电源正极移动到负极，并将电势能转化为其他形式的能，A、B、C错误，D正确．
【答案】 D
静电力与非静电力做功的区别
非静电力只在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能，但静电力在整个闭合电路上都要做功，将电能转化为其他形式的能，在整个电路上，非静电力做的功与静电力做的功相等．
eq \([先填空])
1．电动势
(1)定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值．
(2)公式：E＝eq \f(W,q).
(3)单位：伏特，用符号“V”表示．
(4)物理意义：电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势大，表示电源的转化本领大．
(5)大小：从做功角度，其数值等于非静电力把1_C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功．
(6)方向：电动势是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流的方向，即由电源负极指向正极．
(7)电动势的决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源本身决定，与电源的体积和外电路的组成及变化情况无关．
2．电源的内阻及电池的容量
(1)电源的内阻：电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻，内阻与电动势为电源的两个重要参数．
(2)电池的容量：①定义：电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位．
②特点：电池的容量与放电状态有关，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．
(3)对同一种电池，体积越大，电池的容量越大，电池的内阻越小．
eq \([再判断])
1．电源的电动势就是电源两端的电压．(×)
2．所有电池的电动势都是1.5 V．(×)
3．电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．(√)
4．电动势公式E＝eq \f(W,q)中的W与电压U＝eq \f(W,q)中的W是一样的，都是电场力做的功．(×)
5．电源的电动势大说明其把其他形式的能转化为电能的本领大．(√)
eq \([后思考])
对于不同型号的干电池，其电动势均为1.5 V，这说明了什么？
【提示】 电动势是描述电源属性的物理量，其大小决定于非静电力做功的性质，与电池体积无关．不同型号干电池只是容量不同．
eq \([合作探讨])
日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图222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．
标有“1.5 V”干电池 标有“3.7 V”手机电池
图222
探讨1：把1 C的正电荷从1.5 V的干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？
【提示】 1.5 J 1.5 J.
探讨2：把1 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？
【提示】 3.7 J 3.7 J.
探讨3：1.5 V的干电池和3.7 V的手机电池相比较，哪个电池做功的本领大些？
【提示】 3.7 V的手机电池做功的本领大些．
eq \([核心点击])
1．电源电动势与电势差的区别和联系
2.电源的连接
(1)n个完全相同的电源串联：电源的总电动势E总＝nE，电源的总内阻r总＝nr.
(2)n个完全相同的电源并联：电源的总电动势E总＝E，电源的总内阻r总＝eq \f(r,n).
3．电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此( )
【导学号：34522021】
A．电动势是一种非静电力
B．电动势越大，表明电源储存的电能越多
C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压
【解析】 电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项A、B错误，C正确；闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小，故选项D错误．
【答案】 C
4．铅蓄电池的电动势为2 V，下列说法错误的是( )
A．电路中每通过1 C电荷量，电源把2 J的化学能转化为电能
B．铅蓄电池断开时其两极间的电压为2 V
C．铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变成电能
D．铅蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
【解析】 根据电动势的定义E＝eq \f(W,q)非静电力移动1 C电荷量所做的功W＝qE＝1×2 J＝2 J，由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能，A正确，C错误．电源两极的电势差(电压)U＝eq \f(E电能,q)，而E电能＝W，所以U＝E＝eq \f(W,q)＝2 V，B正确．电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，E蓄电池＝2 V>E干电池＝1.5 V，D正确．
【答案】 C
有关电动势的三点提醒
(1)电动势E＝eq \f(W,q)与U＝eq \f(W电,q)及电场强度E＝eq \f(F,q)等均采用比值定义法．
(2)电压U计算时有正有负，而电动势E只能取正值．
(3)电源电动势和电场强度所用的符号相同，注意区分．
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置．
2．了解电路中(电源外部和内部)自由电荷定向移动的过程中，静电力和非静电力做功与能量转化的关系．(难点)
3．了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式．(重点)
4．了解电源内电阻.
电 源
电 动 势 和 内 电 阻
电势差
电动势
意义
表示电场力做功，将电能转化为其他形式的能的本领大小
表示非静电力做功，将其他形式的能转化为电能的本领大小
定义
UAB＝eq \f(WAB,q)，数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功
E＝eq \f(W,q)，数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功
单位
伏特(V)
伏特(V)
联系
电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值
eq \([先填空])
1．非静电力
(1)非静电力的作用：把正电荷由负极搬运到正极，同时在该过程中非静电力做功，将其他形式的能转化为电势能．
(2)非静电力的实质：在电池中是指化学作用，在发电机中是指电磁作用．
2．电源：通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置．
eq \([再判断])
1．在电源内部静电力做负功．(√)
2．非静电力做功，可以使正电荷在电源内部由负极移动到正极．(√)
3．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．(×)
4．在电源外部静电力使正电荷定向移动，在电源内部是非静电力使正电荷移动，因而形成电流．(√)
eq \([后思考])
从功能关系的角度分析：非静电力做功和静电力做功是否相同？为什么？
【提示】 静电力做功与非静电力做功不同，静电力做功是将电能转化为其他形式的能，而非静电力做功是在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能．
eq \([合作探讨])
如图221所示，箭头方向表示电源内部和外电路电场的方向．
图221
探讨1：在电源外电路中，是什么力使自由电荷移动的？此过程中发生了怎样的能量转化？
【提示】 电场力使自由电荷发生移动，此过程中电场能转化为其他形式的能．
探讨2：在电源内部，自由电荷所受的电场力方向与电荷移动方向相同还是相反？此过程中除电场力做功外还有什么力做功？
【提示】 相反 非静电力做功．
eq \([核心点击])
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．作用：
(1)在电源外部，含电源电路闭合后，正电荷在静电力推动下，从电源正极经电路移至负极，电势降低．
(2)在电源内部，非静电力克服静电力的阻碍，使正电荷又从负极经电源内部移至正极，维持电源两端电势差不变，从而在回路中形成持续的电流．因此，静电力和非静电力是构成电流回路的两个必要因素．
3．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．
4．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．
1．(多选)关于电源的作用，下列说法中正确的是( )
A．在电源内部把电子从负极搬运到正极
B．在电源内部把电子从正极搬运到负极
C．把电能转化为其他形式的能
D．把其他形式的能转化为电能
【解析】 在电源内部是非静电力驱使电子从正极流向负极做正功，静电力做负功，A错误，B正确；从能量守恒的角度看，电源内部把其他形式的能转化为电能，C错误，D正确．
【答案】 BD
2．以下说法中正确的是( )
A．在外电路中和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断地定向移动形成电流
B．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
C．在电源内部正电荷能从负极到达正极是因为电源内部只存在非静电力而不存在静电力
D．静电力移动电荷做功电势能减少，非静电力移动电荷做功电势能增加
【解析】 在电源内部，电荷受到的非静电力大于静电力，非静电力将正电荷从电源负极运送到正极，并将其他形式的能转化为电势能；在电源外部，正电荷受静电力作用从电源正极移动到负极，并将电势能转化为其他形式的能，A、B、C错误，D正确．
【答案】 D
静电力与非静电力做功的区别
非静电力只在电源内部对电荷做功，将其他形式的能转化为电能，但静电力在整个闭合电路上都要做功，将电能转化为其他形式的能，在整个电路上，非静电力做的功与静电力做的功相等．
eq \([先填空])
1．电动势
(1)定义：非静电力把正电荷从负极搬运到正极所做的功跟被搬运的电荷量的比值．
(2)公式：E＝eq \f(W,q).
(3)单位：伏特，用符号“V”表示．
(4)物理意义：电动势的大小反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势大，表示电源的转化本领大．
(5)大小：从做功角度，其数值等于非静电力把1_C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功．
(6)方向：电动势是标量，为研究问题方便，规定其方向为电源内部电流的方向，即由电源负极指向正极．
(7)电动势的决定因素：电动势是电源的属性，大小完全由电源本身决定，与电源的体积和外电路的组成及变化情况无关．
2．电源的内阻及电池的容量
(1)电源的内阻：电源的内部也是由导体组成的，所以也有电阻，这个电阻叫做电源的内阻，内阻与电动势为电源的两个重要参数．
(2)电池的容量：①定义：电池放电时能输出的总电荷量，通常以安培时(A·h)或毫安时(mA·h)作单位．
②特点：电池的容量与放电状态有关，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．
(3)对同一种电池，体积越大，电池的容量越大，电池的内阻越小．
eq \([再判断])
1．电源的电动势就是电源两端的电压．(×)
2．所有电池的电动势都是1.5 V．(×)
3．电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功．(√)
4．电动势公式E＝eq \f(W,q)中的W与电压U＝eq \f(W,q)中的W是一样的，都是电场力做的功．(×)
5．电源的电动势大说明其把其他形式的能转化为电能的本领大．(√)
eq \([后思考])
对于不同型号的干电池，其电动势均为1.5 V，这说明了什么？
【提示】 电动势是描述电源属性的物理量，其大小决定于非静电力做功的性质，与电池体积无关．不同型号干电池只是容量不同．
eq \([合作探讨])
日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图222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．
标有“1.5 V”干电池 标有“3.7 V”手机电池
图222
探讨1：把1 C的正电荷从1.5 V的干电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？
【提示】 1.5 J 1.5 J.
探讨2：把1 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极，电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？
【提示】 3.7 J 3.7 J.
探讨3：1.5 V的干电池和3.7 V的手机电池相比较，哪个电池做功的本领大些？
【提示】 3.7 V的手机电池做功的本领大些．
eq \([核心点击])
1．电源电动势与电势差的区别和联系
2.电源的连接
(1)n个完全相同的电源串联：电源的总电动势E总＝nE，电源的总内阻r总＝nr.
(2)n个完全相同的电源并联：电源的总电动势E总＝E，电源的总内阻r总＝eq \f(r,n).
3．电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此( )
【导学号：34522021】
A．电动势是一种非静电力
B．电动势越大，表明电源储存的电能越多
C．电动势的大小是非静电力做功能力的反映
D．电动势就是闭合电路中电源两端的电压
【解析】 电动势是反映电源通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能本领的物理量，电动势越大说明这种转化本领越强，但不能说明储存的电能越多，故选项A、B错误，C正确；闭合电路中电源两端电压大小等于外电压大小，故选项D错误．
【答案】 C
4．铅蓄电池的电动势为2 V，下列说法错误的是( )
A．电路中每通过1 C电荷量，电源把2 J的化学能转化为电能
B．铅蓄电池断开时其两极间的电压为2 V
C．铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变成电能
D．铅蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)的大
【解析】 根据电动势的定义E＝eq \f(W,q)非静电力移动1 C电荷量所做的功W＝qE＝1×2 J＝2 J，由功能关系可知有2 J的化学能转化为电能，A正确，C错误．电源两极的电势差(电压)U＝eq \f(E电能,q)，而E电能＝W，所以U＝E＝eq \f(W,q)＝2 V，B正确．电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，E蓄电池＝2 V>E干电池＝1.5 V，D正确．
【答案】 C
有关电动势的三点提醒
(1)电动势E＝eq \f(W,q)与U＝eq \f(W电,q)及电场强度E＝eq \f(F,q)等均采用比值定义法．
(2)电压U计算时有正有负，而电动势E只能取正值．
(3)电源电动势和电场强度所用的符号相同，注意区分．
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.知道电源是将其他形式的能转化为电能的装置．
2．了解电路中(电源外部和内部)自由电荷定向移动的过程中，静电力和非静电力做功与能量转化的关系．(难点)
3．了解电源电动势的基本含义，知道它的定义式．(重点)
4．了解电源内电阻.
电 源
电 动 势 和 内 电 阻
电势差
电动势
意义
表示电场力做功，将电能转化为其他形式的能的本领大小
表示非静电力做功，将其他形式的能转化为电能的本领大小
定义
UAB＝eq \f(WAB,q)，数值上等于将单位电荷量的正电荷从导体一端移到另一端电场力所做的功
E＝eq \f(W,q)，数值上等于将单位电荷量的正电荷从电源负极移到正极非静电力所做的功
单位
伏特(V)
伏特(V)
联系
电动势等于电源未接入电路时两极间的电压值
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