新教材-人教版高中物理必修第三冊(cè)-第12章-電能-能量守恒定律-知識(shí)點(diǎn)考點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)提煉匯總

第12章電能能量守恒定律1.電路中的能量轉(zhuǎn)化 12.閉合電路的歐姆定律 53.實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量 114.能源與可持續(xù)發(fā)展 171.電路中的能量轉(zhuǎn)化一、電功和電功率1．電流做功的實(shí)質(zhì)：導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)對(duì)自由電荷的靜電力做功。2．電功(1)定義：電流在一段電路中所做的功，等于這段電路兩端的電壓、電路中的電流、通電時(shí)間三者的乘積。(2)公式：W＝UIt。(3)單位：國(guó)際單位是焦耳，符號(hào)是J。3．電功率(1)定義：電流在一段電路中所做的功與通電時(shí)間之比。(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝UI。(3)單位：國(guó)際單位是瓦特，符號(hào)是W。二、焦耳定律1．內(nèi)容：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時(shí)間成正比。2．表達(dá)式：Q＝I2Rt。3．熱功率三、電路中的能量轉(zhuǎn)化1．電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的能量轉(zhuǎn)化(1)能量關(guān)系：電動(dòng)機(jī)從電源獲得的能量一部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)功率關(guān)系：電動(dòng)機(jī)消耗的功率P電等于電動(dòng)機(jī)的輸出功率P機(jī)與電動(dòng)機(jī)損失的功率P損之和，即：P電＝P機(jī)＋P損，P電＝UI，P損＝I2R。2．電池充電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化電池從電源獲得的能量一部分轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，還有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能?？键c(diǎn)1：串、并聯(lián)電路中電功率的計(jì)算1．串聯(lián)電路功率關(guān)系(1)各部分電路電流I相同，根據(jù)P＝I2R，各電阻上的電功率與電阻成正比。(2)總功率P總＝UI＝(U1＋U2＋…＋Un)I＝P1＋P2＋…＋Pn。2．并聯(lián)電路功率關(guān)系(1)各支路電壓相同，根據(jù)P＝eq\f(U2,R)，各支路電阻上的電功率與電阻成反比。(2)總功率P總＝UI＝U(I1＋I(xiàn)2＋…＋I(xiàn)n)＝P1＋P2＋…＋Pn。3．結(jié)論無論是串聯(lián)電路還是并聯(lián)電路，電路消耗的總功率均等于各負(fù)載消耗的功率之和?！纠?】有額定電壓都是110V，額定功率PA＝100W，PB＝40W的電燈兩盞，若接在電壓是220V的電路上，兩盞電燈均能正常發(fā)光，那么電路中消耗功率最小的電路是()ABCD思路點(diǎn)撥：(1)電路的總功率等于各用電器消耗的功率之和。(2)串聯(lián)電路中，功率與電阻成正比；并聯(lián)電路中，功率與電阻成反比。C[若要兩燈均正常發(fā)光，亦即每燈的電壓均為110V，對(duì)A電路，因?yàn)镽A＜RB，所以UA＜UB，即UB＞110V，B燈將被燒壞；對(duì)B電路，UB＞U并，B燈將被燒壞；對(duì)C電路，RA可能等于B燈與變阻器并聯(lián)后的電阻，所以UA可能等于UB，等于110V，兩燈可能正常發(fā)光，且電路消耗總功率為200W；對(duì)D電路，變阻器電阻可能等于兩燈并聯(lián)后總電阻，可能有UA＝UB＝U并＝110V，兩燈可能正常發(fā)光，且電路中消耗總功率為280W。綜上可知，C正確。]規(guī)律方法功率求解的技巧(1)在純電阻電路中，比較用電器的電功率時(shí)，要根據(jù)已知條件靈活選用公式，如用電器電流相同時(shí)，用P＝I2R比較，若電壓相同時(shí)用P＝eq\f(U2,R)比較，若電阻相同時(shí)，可根據(jù)I或U的關(guān)系比較。(2)求解串、并聯(lián)電路中的功率分配問題，比例法求解會(huì)使問題簡(jiǎn)化，但一定要明確是正比還是反比關(guān)系。(3)當(dāng)求解用電器的功率時(shí)，要明確求解的是什么功率。實(shí)際功率與額定功率不一定相等?？键c(diǎn)2：純電阻電路和非純電阻電路1．純電阻電路和非純電阻電路的比較純電阻電路非純電阻電路元件特點(diǎn)電路中只有電阻元件除電阻外還包括能把電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的用電器歐姆定律服從歐姆定律不服從歐姆定律能量轉(zhuǎn)化電流做功全部轉(zhuǎn)化為電熱電流做功除轉(zhuǎn)化為內(nèi)能外還要轉(zhuǎn)化為其他形式的能元件舉例電阻、電爐、白熾燈等電動(dòng)機(jī)、電解槽等2．電功與電熱的區(qū)別與聯(lián)系(1)純電阻電路W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)t；P電＝P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)。(2)非純電阻電路電功W＝UIt，電熱Q＝I2Rt，W＞Q；電功率P電＝UI，熱功率P熱＝I2R，P電＞P熱。3．電動(dòng)機(jī)的功率和效率(1)電動(dòng)機(jī)的總功率(輸入功率)：P總＝UI。(2)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱的功率：P熱＝I2r。(3)電動(dòng)機(jī)的輸出功率(機(jī)械功率)：P機(jī)＝P總－P熱＝UI－I2r。(4)電動(dòng)機(jī)的效率：η＝eq\f(P機(jī),P總)×100%?！纠?】在研究微型電動(dòng)機(jī)的性能時(shí)，可采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)電路。當(dāng)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為0.5A和1.0V；重新調(diào)節(jié)R使電動(dòng)機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電流表和電壓表的示數(shù)分別為2.0A和15.0V。求這臺(tái)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的輸出功率和電動(dòng)機(jī)的線圈電阻。思路點(diǎn)撥：(1)電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，電路為純電阻電路。(2)電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電路為非純電阻電路。[解析]當(dāng)電流表和電壓表的示數(shù)為0.5A和1.0V時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止工作，電動(dòng)機(jī)中只有電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻消耗電能，其阻值r＝eq\f(U1,I1)＝eq\f(1.0,0.5)Ω＝2Ω當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電流表、電壓表示數(shù)分別為2.0A和15.0V，則電動(dòng)機(jī)的總功率P總＝U2I2＝15.0×2.0W＝30.0W線圈電阻的熱功率P熱＝Ieq\o\al(2,2)r＝2.02×2W＝8.0W所以電動(dòng)機(jī)的輸出功率P輸出＝P總－P熱＝30.0W－8.0W＝22.0W。[答案]22.0W2Ω上例中，若電動(dòng)機(jī)以v＝1m/s勻速豎直向上提升重物，該重物的質(zhì)量為多少？(g＝10m/s2)提示：P出＝mgv，則m＝eq\f(P出,gv)＝2.2kg。規(guī)律方法電動(dòng)機(jī)電路的分析與計(jì)算2.閉合電路的歐姆定律一、電動(dòng)勢(shì)1．閉合電路：由導(dǎo)線、電源和用電器連成的電路。用電器和導(dǎo)線組成外電路，電源內(nèi)部是內(nèi)電路。2．非靜電力：在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的力。3．電源：通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置。4．電動(dòng)勢(shì)(1)物理意義：表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的本領(lǐng)。(2)定義：非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比。(3)定義式：E＝eq\f(W,q)。(4)單位：伏特，符號(hào)是V。二、閉合電路歐姆定律及其能量分析1．部分電路歐姆定律：I＝eq\f(U,R)。2．內(nèi)電阻：電源內(nèi)電路中的電阻。3．閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化：如圖所示，A為電源正極，B為電源負(fù)極，電路中電流為I，在時(shí)間t內(nèi)，非靜電力做功等于內(nèi)外電路中電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的總和，即EIt＝I2Rt＋I(xiàn)2rt。4．閉合電路的歐姆定律(1)內(nèi)容：閉合電路的電流跟電源的電動(dòng)勢(shì)成正比，跟內(nèi)、外電路的電阻之和成反比。(2)表達(dá)式：I＝eq\f(E,R＋r)。(3)常見的變形公式：E＝U外＋U內(nèi)。三、路端電壓與負(fù)載的關(guān)系1．負(fù)載：外電路中的用電器。2．路端電壓：外電路的電勢(shì)降落。3．路端電壓與電流的關(guān)系(1)公式：U＝E－Ir。(2)結(jié)論：①外電阻R減小→I增大→U減小。②外電路斷路→I＝0→U＝E。③外電路短路→I＝eq\f(E,r)→U＝0。(3)電源的U-I圖像考點(diǎn)1：對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解1．概念理解(1)電源的種類不同，電源提供的非靜電力性質(zhì)不同，一般有化學(xué)力、磁場(chǎng)力(洛倫茲力)、渦旋電場(chǎng)力等。(2)不同電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)是不同的。電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于非靜電力將1C正電荷在電源內(nèi)從負(fù)極搬運(yùn)到正極所做的功，也就是1C的正電荷所增加的電勢(shì)能。(3)電動(dòng)勢(shì)是標(biāo)量，電源內(nèi)部電流的方向，由電源負(fù)極指向正極。(4)公式E＝eq\f(W,q)是電動(dòng)勢(shì)的定義式而不是決定式，E的大小與W和q無關(guān)，是由電源自身的性質(zhì)決定的。電動(dòng)勢(shì)不同，表示將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)不同，例如，蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2V，表明在蓄電池內(nèi)移送1C的電荷時(shí)，可以將2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。2．電動(dòng)勢(shì)與電壓的對(duì)比物理量電動(dòng)勢(shì)E電壓U物理意義非靜電力做功將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，表征電源的性質(zhì)表示電場(chǎng)力做功將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的本領(lǐng)，表征電場(chǎng)的性質(zhì)定義式E＝eq\f(W,q)，W為非靜電力做的功U＝eq\f(W,q)，W為電場(chǎng)力做的功單位伏特(V)伏特(V)聯(lián)系電動(dòng)勢(shì)等于電源未接入電路時(shí)兩極間的電壓3.電源的連接(1)n個(gè)完全相同的電源串聯(lián)：電源的總電動(dòng)勢(shì)E總＝nE，電源的總內(nèi)阻r總＝nr。(2)n個(gè)完全相同的電源并聯(lián)：電源的總電動(dòng)勢(shì)E總＝E，電源的總內(nèi)阻r總＝eq\f(r,n)?！纠?】鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2V，一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)為1.5V，將鉛蓄電池和干電池分別接入電路，兩個(gè)電路中的電流分別為0.1A和0.2A。試求兩個(gè)電路都工作20s時(shí)間，電源所消耗的化學(xué)能分別為多少？哪一個(gè)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)更大？[解析]對(duì)鉛蓄電池電路，20s內(nèi)通過的電荷量q1＝I1t＝2C對(duì)干電池電路，20s內(nèi)通過的電荷量q2＝I2t＝4C由電動(dòng)勢(shì)定義式E＝eq\f(W,q)得，電源消耗的化學(xué)能分別為W1＝q1E1＝4J，W2＝q2E2＝6J，因E1>E2，故鉛蓄電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大。[答案]4J6J鉛蓄電池規(guī)律方法(1)電源的電動(dòng)勢(shì)是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大小的物理量，即非靜電力移送相同電荷量的電荷做功越多，則電動(dòng)勢(shì)越大。(2)公式E＝eq\f(W,q)中W為非靜電力做的功，而E的大小與W、q無關(guān)。(3)電源電動(dòng)勢(shì)的大小是由電源本身性質(zhì)決定的，不同種類的電源電動(dòng)勢(shì)的大小不同?？键c(diǎn)2：對(duì)閉合電路歐姆定律的理解1．閉合電路中的幾個(gè)關(guān)系式幾種形式說明(1)E＝U＋U內(nèi)(1)I＝eq\f(E,R＋r)和U＝eq\f(R,R＋r)E只適用于外電路為純電阻的閉合電路(2)I＝eq\f(E,R＋r)(3)U＝E－Ir(U、I間關(guān)系)(4)U＝eq\f(R,R＋r)E(U、R間關(guān)系)(2)由于電源的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)電阻r不受R變化的影響，從I＝eq\f(E,R＋r)不難看出，隨著R的增加，電路中電流I減小(3)U＝E－Ir既適用于外電路為純電阻的閉合電路，也適用于外電路為非純電阻的閉合電路2．特別提醒(1)外電路短路時(shí)電路中電流較大，為防止將電源、電路燒壞或引發(fā)火災(zāi)事故，一般不允許這種情況發(fā)生。(2)外電路含有非純電阻元件(如電動(dòng)機(jī)、電解槽等)時(shí)，不能直接用歐姆定律解決電流問題，可以根據(jù)串、并聯(lián)電路特點(diǎn)或能量守恒定律列式計(jì)算?！纠?】如圖所示的電路中，當(dāng)S閉合時(shí)，電壓表和電流表(均為理想電表)的示數(shù)各為1.6V和0.4A。當(dāng)S斷開時(shí)，它們的示數(shù)各改變0.1V和0.1A，求電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻。思路點(diǎn)撥：(1)兩表讀數(shù)增減的分析：①開關(guān)S斷開后，外電阻的變化：由R1、R2并聯(lián)變化為只有R1接入電路，電阻變大；②兩表讀數(shù)的變化：電流表讀數(shù)減小，電壓表讀數(shù)變大。(2)電壓表測(cè)量的是路端電壓，電流表測(cè)量的是干路電流，它們之間的關(guān)系滿足閉合電路歐姆定律，即U＝E－Ir。[解析]當(dāng)S閉合時(shí)，R1、R2并聯(lián)接入電路，當(dāng)S斷開時(shí)，只有R1接入電路，此時(shí)路端電壓增大、干路電流減小。當(dāng)S閉合時(shí)，由閉合電路歐姆定律得：U＝E－Ir，即1.6＝E－0.4r ①當(dāng)S斷開時(shí)，只有R1接入電路，由閉合電路歐姆定律得：U′＝E－I′r，即1.6＋0.1＝E－(0.4－0.1)r ②由①②得：E＝2V，r＝1Ω。[答案]2V1Ω規(guī)律方法閉合電路問題的求解方法(1)分析電路特點(diǎn)：認(rèn)清各元件之間的串、并聯(lián)關(guān)系，特別要注意電壓表測(cè)量哪一部分的電壓，電流表測(cè)量哪個(gè)用電器的電流。(2)求干路中的電流：若各電阻阻值和電動(dòng)勢(shì)都已知，可用閉合電路的歐姆定律直接求出，也可以利用各支路的電流之和來求。(3)應(yīng)用閉合電路的歐姆定律解決問題時(shí)，應(yīng)根據(jù)部分電路的歐姆定律和電路的串、并聯(lián)特點(diǎn)求出部分電路的電壓和電流。考點(diǎn)3：閉合電路的動(dòng)態(tài)變化閉合電路中只要電路的某一部分發(fā)生變化，就會(huì)影響整個(gè)電路，使總電路和每一部分的電流、電壓都發(fā)生變化。其分析的一般思路為：(1)明確電路結(jié)構(gòu)，即電路各元件的連接方式。(2)明確局部電阻的變化和外電路總電阻R總的變化。(3)運(yùn)用I總＝eq\f(E,R總＋r)判斷I總的變化。(4)運(yùn)用U內(nèi)＝I總r判斷U內(nèi)的變化。(5)運(yùn)用U外＝E－U內(nèi)判斷U外的變化。(6)運(yùn)用電學(xué)公式定性分析各支路相關(guān)量變化?！纠?】如圖所示的電路中，電源內(nèi)阻不可忽略。開關(guān)S閉合后，在變阻器R0的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)的過程中()A．電壓表與電流表的示數(shù)都減小B．電壓表與電流表的示數(shù)都增大C．電壓表的示數(shù)增大，電流表的示數(shù)減小D．電壓表的示數(shù)減小，電流表的示數(shù)增大思路點(diǎn)撥：(1)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)端向下滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻減小，總電阻減小。(2)分析電路的動(dòng)態(tài)變化的一般思路是“先局部后整體再局部”。A[滑動(dòng)變阻器R0的滑片向下滑動(dòng)的過程中，R0接入電路的電阻變小，電路的總電阻變小，總電流變大，電源的內(nèi)電壓變大，外電壓變小，電壓表的示數(shù)變小，R1兩端的電壓變大，R2兩端的電壓變小，電流表的示數(shù)變小，A正確。]規(guī)律方法直流電路的動(dòng)態(tài)分析思路基本思路是“部分→整體→部分”，即從阻值變化入手，由串、并聯(lián)規(guī)律判知R總的變化情況，再由歐姆定律判知I總和U端的變化情況，最后由部分電路歐姆定律及串聯(lián)分壓、并聯(lián)分流等規(guī)律判知各部分的變化情況。3.實(shí)驗(yàn)：電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)量一、實(shí)驗(yàn)原理和方法實(shí)驗(yàn)電路如圖所示，根據(jù)閉合電路的歐姆定律，改變R的阻值，測(cè)出兩組U、I的值，根據(jù)閉合電路歐姆定律可列出兩個(gè)方程：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝U1＋I(xiàn)1r,E＝U2＋I(xiàn)2r))?eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(E＝\f(I1U2－I2U1,I1－I2),r＝\f(U2－U1,I1－I2)))二、實(shí)驗(yàn)器材待測(cè)電池一節(jié)，電流表(0～0.6A)、電壓表(0～3V)各一塊，滑動(dòng)變阻器一只，開關(guān)一只，導(dǎo)線若干。三、實(shí)驗(yàn)步驟1．選定電流表、電壓表的量程，按照電路圖把器材連接好。2．把滑動(dòng)變阻器滑片移到電阻最大的一端(圖中左端)。3．閉合開關(guān)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使電流表有明顯示數(shù)，讀出電壓表示數(shù)U和電流表示數(shù)I，并填入事先繪制好的表格(如下表)。實(shí)驗(yàn)序號(hào)123456I/AU/V4.多次改變滑片的位置，讀出對(duì)應(yīng)的多組數(shù)據(jù)，并一一填入表中。5．?dāng)嚅_開關(guān)，整理好器材。四、數(shù)據(jù)處理1．公式法把測(cè)量的幾組數(shù)據(jù)分別代入E＝U＋I(xiàn)r中，然后兩個(gè)方程為一組，解方程求出幾組E、r的值，最后對(duì)E、r分別求平均值作為測(cè)量結(jié)果。2．圖像法(1)以I為橫坐標(biāo)，U為縱坐標(biāo)建立直角坐標(biāo)系，根據(jù)幾組I、U的測(cè)量數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。(2)用直尺畫一條直線，使盡量多的點(diǎn)落在這條直線上，不在直線上的點(diǎn)，能大致均衡地分布在直線兩側(cè)。(3)如圖所示：①圖線與縱軸交點(diǎn)為E。②圖線與橫軸交點(diǎn)為I短＝eq\f(E,r)。③圖線的斜率大小表示r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))。五、誤差分析1．偶然誤差：主要來源于電壓表和電流表的讀數(shù)以及作U-I圖像時(shí)描點(diǎn)不準(zhǔn)確。2．系統(tǒng)誤差：主要原因是未考慮電壓表的分流作用，使得電流表上讀出的數(shù)值比實(shí)際的總電流(即流過電源的電流)要小一些。U越大，電流表的讀數(shù)與總電流的偏差就越大。將測(cè)量結(jié)果與真實(shí)情況在U-I坐標(biāo)系中表示出來，如圖所示，可見E測(cè)<E真，r測(cè)<r真。六、注意事項(xiàng)1．器材和量程的選擇(1)電池：為了使路端電壓變化明顯，電池的內(nèi)阻宜大些，可選用已使用過一段時(shí)間的1號(hào)干電池。(2)電壓表的量程：實(shí)驗(yàn)用的是一節(jié)干電池，因此電壓表量程在大于1.5V的前提下，越小越好，實(shí)驗(yàn)室中一般采用量程為0～3V的電壓表。(3)電流表的量程：對(duì)于電池來講允許通過的電流最大為0.5A，故電流表的量程選0～0.6A的。(4)滑動(dòng)變阻器：干電池的內(nèi)阻較小，為了獲得變化明顯的路端電壓，滑動(dòng)變阻器選擇阻值較小一點(diǎn)的。2．電路的選擇：伏安法測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻有兩種接法，由于電流表內(nèi)阻與干電池內(nèi)阻接近，所以電流表應(yīng)采用內(nèi)接法，即一般選擇誤差較小的甲電路圖。甲乙3．實(shí)驗(yàn)操作：電池在大電流放電時(shí)極化現(xiàn)象較嚴(yán)重，電動(dòng)勢(shì)E會(huì)明顯下降，內(nèi)阻r會(huì)明顯增大，故長(zhǎng)時(shí)間放電不宜超過0.3A，短時(shí)間放電不宜超過0.5A。因此，實(shí)驗(yàn)中不要將I調(diào)得過大，讀電表示數(shù)要快，每次讀完后應(yīng)立即斷電。4．?dāng)?shù)據(jù)處理(1)當(dāng)路端電壓變化不是很明顯時(shí)，作圖像時(shí)，縱軸單位可以取得小一些，且縱軸起點(diǎn)不從零開始，把縱坐標(biāo)的比例放大。(2)畫U-I圖像時(shí)，要使較多的點(diǎn)落在這條直線上或使各點(diǎn)均衡分布在直線的兩側(cè)，個(gè)別偏離直線太遠(yuǎn)的點(diǎn)可舍去不予考慮。這樣，就可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度?！纠?】為了測(cè)量一節(jié)干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻，某同學(xué)采用了伏安法，現(xiàn)備有下列器材：A．被測(cè)干電池一節(jié)；B．電流表1：量程0～0.6A，內(nèi)阻r＝0.3Ω；C．電流表2：量程0～0.6A，內(nèi)阻約為0.1Ω；D．電壓表1：量程0～3V，內(nèi)阻未知；E．電壓表2：量程0～15V，內(nèi)阻未知；F．滑動(dòng)變阻器1：0～10Ω，2A;G．滑動(dòng)變阻器2：0～100Ω，1A；H．開關(guān)、導(dǎo)線若干。利用伏安法測(cè)電池電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的實(shí)驗(yàn)中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測(cè)量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差。在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準(zhǔn)確地測(cè)量電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。(1)在上述器材中請(qǐng)選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篲_______。(填寫選項(xiàng)前的字母)(2)實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖中的________(選填“甲”或“乙”)。甲乙丙(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的U-I圖像，則干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)電阻r＝________Ω。[解析](1)選擇適當(dāng)?shù)钠鞑模篈.被測(cè)干電池一節(jié)必須選擇；電流表1的內(nèi)阻是已知的，故選B；電壓表選擇量程0～3V的D；滑動(dòng)變阻器選擇阻值較小的“0～10Ω，2A”的F；H.開關(guān)、導(dǎo)線若干必須選擇。故選ABDFH。(2)因電流表的內(nèi)阻已知，故實(shí)驗(yàn)電路圖應(yīng)選擇圖甲。(3)根據(jù)圖丙所示的U-I圖像，可知干電池的電動(dòng)勢(shì)E＝1.5V，內(nèi)電阻r′＝|k|－r＝eq\f(1.5－1.0,0.5)Ω－0.3Ω＝0.7Ω。[答案](1)ABDFH(2)甲(3)1.50.7【例2】小明利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量一干電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。(1)圖中電流表的示數(shù)為________A。(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，電壓表和電流表的示數(shù)記錄如下：U/V1.451.361.271.161.06I/A0.120.200.280.360.44請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上作出U-I圖線。由圖線求得：電動(dòng)勢(shì)E＝________V，內(nèi)阻r＝________Ω。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí)，小明進(jìn)行了多次測(cè)量，花費(fèi)了較長(zhǎng)時(shí)間，測(cè)量期間一直保持電路閉合。其實(shí)，從實(shí)驗(yàn)誤差考慮，這樣的操作不妥，因?yàn)開________________________________。[解析](1)電流表選用量程為0～0.6A，分度值為0.02A，則其讀數(shù)為0.44A。(2)坐標(biāo)系選擇合適的標(biāo)度，根據(jù)表中數(shù)據(jù)描點(diǎn)作出的U-I圖線如圖所示。圖線與縱軸交點(diǎn)為“1.60V”，故E＝1.60V，由圖線的斜率eq\f(ΔU,ΔI)＝－1.20知，電池內(nèi)阻為1.20Ω。注意此處不要用圖像與縱軸交點(diǎn)值除以與橫軸交點(diǎn)值。(3)長(zhǎng)時(shí)間保持電路閉合，電池會(huì)發(fā)熱，電池內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化，干電池長(zhǎng)時(shí)間放電，也會(huì)引起電動(dòng)勢(shì)變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大。[答案](1)0.44(2)U-I圖線見解析1.60(1.59～1.62均可)1.20(1.18～1.24均可)(3)干電池長(zhǎng)時(shí)間使用后，電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻會(huì)發(fā)生變化，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)誤差增大規(guī)律方法(1)畫圖線時(shí)應(yīng)使多數(shù)點(diǎn)落在直線上，并且分布在直線兩側(cè)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的個(gè)數(shù)要大致相等，這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。(2)干電池內(nèi)阻較小時(shí)U的變化較小，坐標(biāo)圖中數(shù)據(jù)點(diǎn)將呈現(xiàn)如圖甲所示的狀況，下面大面積空間得不到利用，為此可使縱軸坐標(biāo)不從零開始，如圖乙所示，把坐標(biāo)的比例放大，可使結(jié)果的誤差減小。此時(shí)圖線橫截距不表示短路電流，計(jì)算內(nèi)阻要在直線上任取兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的點(diǎn)，用r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))計(jì)算出電池的內(nèi)阻r。甲乙4.能源與可持續(xù)發(fā)展一、能量守恒定律能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。二、能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化的方向性1．一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。2．能量耗散：在能量轉(zhuǎn)化過程中流散到周圍環(huán)境中的內(nèi)能很難再收集起來重新利用的現(xiàn)象。3．節(jié)約能源的根本原因：在能源的利用過程中，能量在數(shù)量上雖未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，即從便于利用的能源變?yōu)椴槐阌诶玫哪茉础?．自然界中的宏觀過程具有方向性。三、能源的分類與應(yīng)用1．能源的分類(1)不可再生能源：像煤炭、石油和天然氣這類無法在短時(shí)間內(nèi)再生的能源，也叫化石能源。(2)可再生能源：像水能、風(fēng)能、潮汐能這類在自然界可以再生的能源。2．我國(guó)可再生能源的開發(fā)(1)太陽(yáng)能發(fā)電；(2)水力發(fā)電；(3)風(fēng)能發(fā)電；(4)核能發(fā)電。四、能源與社會(huì)發(fā)展1．人類利用能源的三個(gè)時(shí)期：柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期。2．利用不可再生能源帶來的危害(1)改變大氣的成分，加劇氣候的變化，如溫室效應(yīng)。(2)形成“酸雨”，腐蝕建筑物，酸化土壤。(3)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，產(chǎn)生浮塵?？键c(diǎn)1：能量守恒定律的理解和應(yīng)用1．能量的存在形式及相互轉(zhuǎn)化(1)各種運(yùn)動(dòng)形式都有對(duì)應(yīng)的能：機(jī)械運(yùn)動(dòng)有機(jī)械能，分子的熱運(yùn)動(dòng)有內(nèi)能，還有電磁能、化學(xué)能、原子能等。(2)各種形式的能，通過某種力做功可以相互轉(zhuǎn)化。例如，利用電爐取暖或燒水，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；煤燃燒，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；列車剎車后，輪子溫度升高，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2．能量守恒的兩種表達(dá)(1)某種形式的能減少，一定有其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等。(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。3．應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化與守恒解題的步驟(1)首先分析研究對(duì)象的受力情況、做功情況、能量的轉(zhuǎn)化方向及初、末狀態(tài)能量的具體形式。(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式。(3)依據(jù)ΔE減＝ΔE增列式求解?！纠?】如圖所示，一個(gè)粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為m。在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內(nèi)液體的總長(zhǎng)度為4h，先拿去蓋板，液體開始運(yùn)動(dòng)。由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動(dòng)，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為()A．eq\f(1,16)mgh B．eq\f(1,8)mghC．eq\f(1,4)mgh D．eq\f(1,2)mghA[去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流動(dòng)，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)