物理人教选修3-1学案：第二章第2节 电动势 含解析 精

2 电动势
1．知道电源是把其他形式的能转化为电能的装置。

2．了解电动势的物理意义，知道它的定义式。

3．理解电源的内电阻。

如图所示，这是一块手机上使用的锂离子电池，上面的几个数据：“电压：3.7 V 容
量：1 000 mA·h ”，你知道上面各值表示的物理意义吗？
答案：提示：“电压：3.7 V ”是该电池的电动势；“容量：1 000 mA·h ”是指该电源
的最大放电电荷量，例如用10 mA 的电流对外供电可以供100个小时。

1．电源
电源是通过________做功把其他形式的能转化为电势能的装置。

思考1：你对非静电力是怎样理解的？
2．电动势
(1)定义：在电源内部从负极到正极移送正电荷________________跟被移送的____的比值叫做电源的电动势。

(2)公式：______，电动势在数值上等于非静电力把______________在电源内部从负极移送到正极所做的功。

(3)单位：在国际单位制中为____，简称伏，符号为V 。

(4)标量：电动势只有大小，没有方向。

但电源有__、__极。

(5)物理意义：描述电源把其他形式的能转化为电势能的____的物理量。

思考2：对于不同型号的干电池，其电动势都是1.5 V ，这说明了什么问题？
3．电源的内阻
电源内部的________________叫做电源的内阻。

注意：为了描述电动势与电流方向的关系，给电动势也规定了一个方向，就是在电源内部从负极指向正极的方向，与电流流过电源内电路的方向相同。

思考3：干电池用久了，电池的内阻变吗？
答案：1．非静电力
思考1
提示：在电源内部，非静电力做功是将其他形式的能转化为电能。

例如化学电池中的非静电力就是化学力。

2．(1)非静电力所做的功W 电荷量q (2)q
W E 1 C 的正电荷 (3)伏特 (4)正 负 (5)本领
思考2
提示：电源电动势是电源的属性，大小取决于非静电力的性质，与电源的大小无关。

3．导体所具有的电阻
思考3
提示：变大。

1．电源与电路中的能量转化问题
功是能量转化的量度。

在电源中，非静电力做功，其他形式的能转化为电能，非静电力移送电荷做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能，即W 非＝qE ；在电路中，电场力做功，电能转化成其他形式的能，电场力移送电荷做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能，即W 电＝qU 。

2．电势差U 和电动势E 间的比较
类型一 电路中的能量转化问题
【例1】 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
点拨：在电源内部和外部，使电荷发生定向移动的力分别是非静电力和静电力，因此，内、外电路中的能量转化是相反的。

解析：本题考查的是静电力和非静电力，关键是理解静电力和非静电力的概念及其作用。

电源内部非静电力做功使电荷的电势能增加，而静电力移动电荷做正功的过程中电势能减少，故D 项对。

答案：D
题后反思：无论电源内部还是外部都存在着电场，在外电路中只有电场力做功，电能转化为其他形式的能，而在电源内部，有电阻，电场力也做一部分功，将电能转化为内能，还有非静电力对电荷做功，将其他形式的能转化为电能。

触类旁通：从能量转化的观点来看，电源电动势E 和电压U 有什么不同？
类型二 电动势的计算
【例2】 由6节新干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 ，则电源的总电动势为多少？从计算结果中你能得到什么启示？
点拨：本题考查的是电源的串联问题，电源所做的功就是搬运电荷的非静电力所做的功，
根据E ＝W q
可确定电动势。

解析：电源做的功等于非静电力搬运电荷所做的功。

在10 s 内搬运的总电荷量为
q ＝It ＝2×10 C ＝20 C
由W ＝qE(式中的E 为电源电动势)得
E ＝W q ＝18020
V ＝9 V 每一节干电池的电动势为1.5 V ,9 V 相当于6个1.5 V 相加，也就是说，串联电池组的总电动势等于各干电池电动势的总和。

答案：9 V 串联电池组的总电动势等于各电动势的总和
题后反思：电动势是反映非静电力做功，把其他形式的能转化为电能本领大小的，电动
势数值上等于非静电力把1 C 的正电荷在电源内部从负极移送到正极所做的功，即E ＝W q。

触类旁通：在例2中，求5 s 内电源中有多少其他形式的能转化为电能？
答案：例1 答案：从能量转化的角度来说，电动势E 反映非静电力做功，将其他形式的能转化为电能；电压U 反映电场力做功，将电能转化为其他形式的能。

E 和U 反映的能的转化方向相反。

例2 解析：在5 s 内非静电力在电源内部由负极搬运到正极的正电荷的电荷量为 q ＝It ＝2×5 C ＝10 C
10 s 内转化的电能是
W ＝qE ＝10×9 J ＝90 J 。

答案：90 J
1关于电源的说法，正确的是( )。

A ．电源向外提供的电能越多，表明电动势越大
B ．电动势表示电源将单位正电荷从负极移到正极时，非静电力做的功
C ．在电源内部，从正极到负极电势逐渐提高
D ．在电源外部，从正极到负极电势逐渐提高
2下列说法错误的是( )。

A ．电源外部存在着由正极指向负极的电场，内部存在着由负极指向正极的电场
B ．在电源外部电路中，负电荷靠电场力由电源的负极流向正极
C ．在电源内部电路中，正电荷靠非静电力由电源的负极流向正极
D ．在电池中，靠化学作用使化学能转化为电势能
3有关电压与电动势的说法中正确的是( )。

A ．电压与电动势的单位都是伏特，所以电动势与电压是同一物理量的不同叫法
B ．电动势是电源两极间的电压
C ．电动势公式E ＝q W 中W 与电压U ＝q
W 中的W 是一样的，都是电场力做的功 D ．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量
4干电池的电动势为1.5 V ，这表示( )。

A ．电路中每通过1 C 的电荷量，电源把1.5 J 的化学能转化为电能
B ．干电池在1 s 内将1.5 J 的化学能转化为电能
C ．干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V 的蓄电池弱
D ．干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V 的蓄电池强
5常用干电池的型号有1号、5号等，它们的电动势均为1.5 V ，则：
(1)如果这两种电池对外供电的电荷均为2 C ，那么电源所做的功各是多少？有多少其他形式的能转化为电能？
(2)试分析一下，这两种电池在电学性能上有什么不同？
答案：1．B 电源是把其他形式的能转化为电能的装置。

在电源内部，非静电力做功，使电源正极电势低于负极电势；在电源外部电场力做功，正极电势高于负极电势。

电源提供的电能E 电＝qE ，既与电动势E 有关，又与电荷量q 有关，B 选项正确。

2．A
3．D 电压与电动势是两个不同的概念，其中电动势公式q W E =
中W 是非静电力做的功，而电压q
W U =中W 则是电场力做的功，电动势的大小等于电路内、外电压之和。

4．AC
5．解析：(1)根据W ＝Eq 得，两种干电池所做的功均为W ＝2×1.5 J ＝3 J ，即有3 J 的化学能转化为电能。

(2)两种电池的容量不同，5号电池的容量小；它们的内电阻不同，一般情况下，5号电池的内阻大些。

答案：(1)3 J 3 J (2)内阻不同，5号电池内阻大些。