2.2电动势

电动势精讲年级：高中 科目：物理 类型：同步 制作人：黄海辉 知识点：电动势一、对电动势的理解1.电动势的物理意义：反映电源把其他形式的能(非静电力做功)转化为电能的本领大小，电动势越大，电路中每通过1 C 电荷量时，电源将其他形式的能转化成电能的数值就越多.2.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.常用干电池的电动势为1.5 V ，意味着将1 C 正电荷在电池内从负极移送到正极的过程中，有1.5 J 的化学能转化成了电能.3.电动势是标量，但为研究问题的方便，常认为其有方向，规定其方向为电源内部电流的方向，即在电源内部由电源负极指向正极.二、公式E ＝W q的理解和应用 1.公式E ＝W q是电动势的定义式，是比值法定义的物理量，E 的大小与W 、q 无关. 2.由公式E ＝W q变形可知W ＝qE ，因此若已知电源的电动势和移动电荷的电荷量，就可以计算非静电力做功的大小，即把其他形式的能转化为电能的多少.例1 (多选)关于电动势E 的说法中正确的是( )A.电动势E 的大小，与非静电力所做的功W 的大小成正比，与移送电荷量q 的大小成反比B.电动势E 是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关C.电动势E 是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量D.电源的电动势越大，非静电力将正电荷从负极移送到正极的电荷量一定越多答案 BC解析 电动势是一个用比值定义的物理量，与这两个相比的项没有关系，而是由电源本身决定的，是表征其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量.电动势大，移送的电荷量不一定多.故选B 、C.例2 一节干电池的电动势为1.5 V ，这表示( )A.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B.该电池接入电路工作时，电池两极间的电压恒为1.5 VC.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 的功答案 A解析 电动势大小表示电池中每通过1 C 的电荷量，电池将其他形式的能量转化为电势能本领的大小，并非表示电池内部储存的能量大小，故选项A 正确，C 错误；电动势大小等于电池接入电路前两极之间的电压大小，故选项B 错误；电动势为1.5 V ，表示电池内部非静电力将1 C 的电子由电源正极移送到负极过程中所做功的大小，故选项D 错误.例3 由六节干电池(每节的电动势为1.5 V)串联组成的电池组，对一电阻供电.电路中的电流为2 A ，在10 s 内电源做功为180 J ，则电池组的电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？答案 9 V 串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和解析 由E ＝W q及q ＝It 得 E ＝W It ＝1802×10V ＝9 V ＝1.5×6 V 故可得出：串联电池组的总电动势等于各电池的电动势之和.例4 将电动势为3 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.答案 (1)18 J (2)14.4 J (3)3.6 J解析 由电动势的定义可知，在电源内部非静电力每移送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，静电力移送电荷做多少功，就有多少电能转化为其他形式的能.(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)W 1＝U 1q ＝2.4×6 J ＝14.4 J ，外电路中共有14.4 J 的电能转化为其他形式的能.(3)W 2＝W －W 1＝3.6 J ，内电路中有3.6 J 电能转化为其他形式的能.电动势E ＝W q 和电压U ＝W q的区别 电动势E ＝W q 是电动势的计算式，其中W 为非静电力做的功；电压U ＝W q为电压的计算式，其中W 为静电力做的功.两者的单位虽然相同，但表示的意义不同；电动势反映非静电力做功把其他形式的能转化为电能的本领，表征电源的性质；电压就是电势差，即电路(电场)中两点电势的差值，反映电场能的性质.知识点拓展：(1)如图1，水池A 、B 的水面有一定的高度差，若在A 、B 之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，A 、B 之间的高度差很快消失.在这种情况下，水管中只有一个短暂水流.怎样才能保持A 、B 之间的高度差，在A 、B 之间形成持续的水流呢？(2)如图2所示，电源在电路中的作用相当于抽水机的作用，它能不断地将流到负极的正电荷搬运到正极，从而保持正、负极有稳定的电势差，维持电路中有持续的电流.电源是通过什么力做功实现这个功能的？图1 图2(3)对比上述抽水过程和电荷在电路中的运动，分析它们的能量转化情况.答案 (1)需要加一个抽水机，把水池B 中的水抽到水池A 中.(2)通过非静电力做功.(3)①当水由A 池流向B 池时重力做正功，减少的重力势能转化为其他形式的能；在电源外部，电场力对正电荷做正功，减少的电势能转化为其他形式的能；②当抽水机将B 中的水抽到A 的过程中，要克服水的重力做功，将其他形式的能转化为水的重力势能；在电源内部，要靠非静电力作用于正电荷克服电场力做功，将其他形式的能转化为电荷的电势能.精练年级：高中科目：物理类型：同步知识点：难度：中等总题量：10题预估总时间：30min一、选择题(1题为单选题，2～6题为多选题)1.下列说法中正确的是()A.在外电路和电源内部，正电荷都受静电力作用，所以能不断定向移动形成电流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答案 D2.关于电动势，下列说法中正确的是()A.在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电势能增加B.对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大C.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移动时，单位电荷量做功越多D.电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移到正极时，移送的电荷量越多答案AC解析电源是将其他形式的能转化为电势能的装置，是通过电源内部的非静电力做功来完成的，所以，非静电力做功，电势能就增加，因此选项A正确.电源的电动势是反映电源内部其他形式的能转化为电势能本领的物理量.电动势在数值上等于移送单位电荷量的正电荷所做的功，不能说非静电力做功越多，电动势越大，也不能说电动势越大，移送的电荷量越多，所以选项C正确，选项B、D错误.3.电池给灯泡供电与人将球抛出在能量转化方面有相似之处，我们可以将电势能类比于重力势能，如图1所示，下列说法正确的是()图1A.可以将电流通过灯泡时电流做功与抛球时人对球做功相类比B.可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做功类比C.可以将电流通过灯泡时电流做功与重力对球做功类比D.可以将电池的非静电力做功与重力对球做功类比答案BC解析将电势能类比重力势能，电流通过灯泡做功，电势能减少，可类比重力做功，重力势能减少.非静电力做功，电势能增加，可类比人抛球对球做功，球重力势能增加，故B、C 正确.4.下列说法中正确的是()A.同一型号干电池，旧电池比新电池的电动势小，内阻大，容量小B.电源电动势E与通过电源的电流I的乘积EI表示电源内非静电力的功率C.1号干电池比5号干电池的电动势小，容量大D.当通过同样的电荷量时，电动势为2 V的蓄电池比电动势为1.5 V的干电池提供的电能多答案AD解析同种型号的旧电池比新电池的电动势略小，内阻略大.但不同型号的干电池相比较，电动势相同而容量不同，故选项A正确，选项C错误；电动势是表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领的物理量，它等于非静电力移送单位电荷量所做的功，非静电力功率的表达式为EI，故选项B错误，选项D正确.5.太阳能电池已经越来越多地应用于我们生活中，有些太阳帽前安装的小风扇就是靠太阳能电池供电的.可以测得某太阳能电池可产生0.6 V的电动势，这表示()A.电路中每通过1 C电荷量，太阳能电池把0.6 J的太阳能转变为电能B.无论接不接入外电路，太阳能电池两极间的电压都为0.6 VC.太阳能电池在1 s内将0.6 J的太阳能转变为电能D.太阳能电池将太阳能转化为电能的本领比一节干电池(电动势为1.5 V)将化学能转化为电能的本领小答案 AD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.电动势越大，将其他形式的能转化为电能的本领越大.故A 、D 对，C 错；电源在不接入电路时，两极间的电压大小等于电动势大小，故B 错.6.如图2为一块手机电池的背面印有的一些符号，下列说法正确的是( )图2A.该电池的容量为500 mA·hB.该电池的电动势为3.6 V ，内阻为0C.该电池在工作时的电流为500 mAD.若电池以10 mA 的电流工作，可用50小时答案 AD解析 电池上的3.6 V 表示电动势，但该电池的内阻不为零，故B 错；该电池在工作时的电流很小，远小于500 mA ，故C 错；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 、D 选项正确.二、非选择题7.有一铅蓄电池，当移动1 C 电荷时非静电力做功是2 J ，该铅蓄电池的电动势是多少？给一小灯泡供电，供电电流是0.2 A ，供电10 min ，非静电力做功是多少？答案 2 V 240 J解析 由电动势公式E ＝W q ＝21 V ＝2 V ，所以电动势为2 V.由E ＝W q变形得到W ＝qE ，q ＝It ， 所以W ＝ItE ＝0.2×10×60×2 J ＝240 J ，所以供电10 min ，非静电力做功为240 J.8.近年来，国产手机在手机市场上占有的份额越来越大.如图3所示是某公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明.图3(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)由题图可以读得该电池的电动势为3.7 V .(2)由题图知该电池的容量为700 mA· h ，所以I ＝q t ＝700 mA·h 48 h≈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. 9.国家大力推广节能环保汽车，电动汽车是许多家庭的首选.已知电动汽车的电源是由30组蓄电池串联组成的，当正常行驶时，电路中的电流为5 A ，在10 min 内电源做功1.8×105 J ，则这组蓄电池的总电动势是多少？每组的电动势为多少？答案 60 V 2 V解析 电源移送电荷量为：q ＝It ＝5×10×60 C ＝3 000 C ，这组蓄电池的总电动势为：E ＝W q ＝1.8×1053 000V ＝60 V 每组的电动势为：E 1＝E n ＝6030V ＝2 V . 10.铅蓄电池的电动势为2 V ，一节干电池的电动势为1.5 V ，将铅蓄电池和干电池分别接入电路，两个电路中的电流分别为0.1 A 和0.2 A.试求：两个电路都工作20 s ，电源所消耗的化学能分别为多少？哪一个电源把化学能转化为电能的本领更大？答案 4 J 6 J 铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大解析 对于铅蓄电池的电路，20 s 内通过的电荷量为q 1＝I 1t ＝2 C ，对于干电池的电路，20 s 内通过的电荷量为q 2＝I 2t ＝4 C.由电动势的定义式得电源消耗的化学能分别为W1＝q1E1＝4 J，W2＝q2E2＝6 J.电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越大，故铅蓄电池把化学能转化为电能的本领更大.：。