课堂新坐标2016_2017学年高中物理第3章静电场恒定电流第3节焦耳定律学业分层测评鲁科版选修3_120170125232

电荷之间的相
互排斥
均为电荷在物体之间或物体内部的转移
2．三种起电方式分析 (1)摩擦起电过程分析：分析摩擦起电问题时应明确原子核中的质子不能脱离 原子核而移动，即相互摩擦的两个物体中转移的不可能是正电荷，转移的只能是 负电荷即电子．带正电的物体一定失去了电子，带负电的物体一定获得了电子．
(2)接触起电过程中电子转移的规律分析 ①带正电的物体与带负电的物体接触，电子由带负电的物体转移到带正电的 物体上． ②带正电的物体与不带电的中性物体接触，电子由中性物体转移到带正电的 物体上． ③带负电的物体与不带电的中性物体接触，电子由带负电的物体转移到中性 物体上．
[再判断] 1．元电荷没有正负之分．( √ ) 2．元电荷实质上是指电子和质子本身．( × ) 3．一个带正电的金属球与一个不带电的金属球接触，带正电的金属球电荷量 减少是因为带正电金属球的部分正电荷转移到不带电的金属球中．( × )
[后思考] 摩擦起电与感应起电有什么不同？本质相同吗？
【提示】
q 【解析】 设 A、B 球的电荷量都为 q，则 A、C 接触后 A 球的电荷量为2，C q q＋2 q 球的电荷量为2，C 球与 B 球接触后，电荷量重新分配，则 B 上的电荷量为 2 ＝ 3 q 3 q 4q，所以接触后 A、B 两球的电荷量之比为2：4 ，即 2∶3，C 正确．
[核心点击] 1．三种起电方式对比
方式
摩擦起电
感应起电 导体靠近带电体时 导体两端出现等量异种电荷， 且电性与原带电体“近异远 同”
接触起电 导体与带电导体接 触时 导体上带上与带电 体相同电性的电荷
产生及 两种不同物体 条件 摩擦时 两物体带上等 量异种电荷
现象
不同物质的原子核对核 导体中的自由电子受 原因 外电子的束缚能力不同 带正(负)电物体吸引 而发生电子得失 实质 (排斥)而靠近(远离)

2．公式 WAB q UAB＝______. 3．物理意义 电场中A、B两点间的电势差等于
电场力 做的功与电荷量q的比值．
[再判断] 1．若电场中两点间的电势差UAB＝1 力做功为1 J．( × ) 2．将电荷量为q的电荷从A点移到B点与将－q从B点移到A点电场力所做的功 相同．( √ ) 3．若将电荷q从电场中的A点分别移到B、C、D各点过程中，电场力做功相 同，则B、C、D三点的电势必然相等．( √ ) V，则将单位电荷从A点移到B点，电场
[核心点击] WAB 1．正确理解电势差公式UAB＝ q WAB (1)用UAB＝ q 或WAB＝qUAB计算时，WAB、UAB、q都要带入正、负号，理解 各物理量正、负号的意义． (2)计算时，也可把各物理量都代入绝对值，电场力做功的正负再根据电荷的 移动方向及所受电场力的方向的具体情况来确定，电势差的正负根据两点电势的 高低判断． (3)WAB＝qUAB适用于任意电场．
－6
C的点电荷，从电场
J，从B点移到C点时，静电力做功
(2)如果B点电势为零，则A、C两点的电势各为多少？电荷在A、C两点的电势 能各为多少？ 【导学号：08160035】
W 【解析】 根据U＝ q －6×10－4 则UAB＝ －6＝200 V，即φA－φB＝200 V －3×10 9×10－4 UBC＝ ＝－300 V，即φB－φC＝－300 V －3×10－6 UCA＝φC－φA＝100 V.
【提示】 电势随之而改变，电势差不变．
[核心点击] 1．电势差的理解 电势差由电场本身的性质决定，与在这两点间移动的电荷的电荷量、电场力 做功的大小无关．
2．电势和电势差的比较
概念 比较内容 定义 区 别 相对性 联系 决定因素 电势φ Ep φ＝ q 由电场和在电场中 的位置决定 有，与零电势点 的选取有关 数值关系 电势差UAB UAB＝φA－φB 由电场和场内两点位置决定 无，与零电势点的选取无关 UAB＝φA－φB，当φB＝0时， UAB＝φA

学业分层测评(十四) (建议用时：45分钟)1.电阻R 1与R 2的伏安特性曲线如图2­5­4所示，并把第一象限分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区域，现把R 1与R 2串联在电路中，R 1和R 2消耗的电功率分别为P 1和P 2，串联总电阻为R ，下列关于P 1与P 2的大小及R 的伏安特性曲线所在区域的叙述，正确的是( )图2­5­4A ．P 1>P 2，特性曲线在Ⅰ区B ．P 1<P 2，特性曲线在Ⅰ区C ．P 1>P 2，特性曲线在Ⅲ区D ．P 1<P 2，特性曲线在Ⅲ区【解析】 由图知R 1<R 2，二者串联电流相等，由P ＝I 2R ，知P 1<P 2，串联电阻R 大于R 1也大于R 2，故其伏安特性曲线将在Ⅲ区，选D.【答案】 D2．通过电阻R 的电流为I 时，在时间t 内产生的热量为Q ，若电阻为2R ，电流为I2，则在时间t 内产生的热量为( )A.4QB.2QC.12Q D.14Q 【解析】 根据焦耳定律知Q ＝I 2Rt ，Q ′＝(I 2)2·2Rt ，故Q ′＝12Q ，C 正确．【答案】 C3．有一只电风扇，标有“220 V 50 W”，电动机线圈的电阻为0.4 Ω，把它接入220 V 的电路中，以下几种计算时间t 内产生热量的方法，正确的是( )【导学号：34522130】A ．Q ＝U 2tRB ．Q ＝PtC ．Q ＝(P U)2RtD ．以上三种方法均正确【解析】 对纯电阻电路电热的计算可用Q ＝UIt ＝I 2Rt ＝U 2tR，而电风扇工作时不能看成纯电阻电路，故电热计算要用Q ＝I 2Rt 计算，而电流计算I ＝P U用于任何电路，所以C 项正确．【答案】 C4．电阻R 和电动机串联接到电路中，如图2­5­5所示，已知电阻R 跟电动机线圈的电阻值相等，开关接通后，电动机正常工作，设电阻R 和电动机两端的电压分别为U 1和U 2，经过时间t ，电流通过电阻R 做功为W 1，产生热量为Q 1，电流通过电动机做功为W 2，产生热量为Q 2，则有( )【导学号：34522131】图2­5­5A ．U 1＜U 2，Q 1＝Q 2B ．U 1＝U 2，Q 1＝Q 2C ．W 1＝W 2，Q 1＞Q 2D ．W 1＜W 2，Q 1＜Q 2【解析】 电动机是非纯电阻，其两端电压U 2＞IR ＝U 1，B 错误；电流做的功W 1＝IU 1t ，W 2＝IU 2t ，因此，W 1＜W 2，C 错误；产生的热量由Q ＝I 2Rt 可判断Q 1＝Q 2，A 正确，D 错误．【答案】 A5．功率为10 W 的发光二极管(LED 灯)的亮度与功率为60 W 的白炽灯相当．假设每户家庭有2只60 W 的白炽灯，均用10 W 的LED 灯替代，按全国有4亿户家庭，每户家庭每天亮灯6小时计算，估算出全国一年节省的电能最接近( )A ．8×108kW·h B ．8×1010kW·h C ．8×1011 kW·hD ．8×1013kW·h【解析】 因每只白炽灯和发光二极管的功率分别为60 W 和10 W ，则每户家庭每天节省的电能为(60－10)×10－3×2×6 kW·h＝0.6 kW·h ，所以全国一年节省的电能为0.6×4×108×365 kW·h＝8.76×1010kW·h，B 正确，A 、C 、D 错误．【答案】 B6．在研究微型电动机的性能时，应用如图2­5­6所示的实验电路．当调节滑动变阻器R 使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 A 和2.0 V ．重新调节R 使电动机恢复正常运转，此时 电流表和电压表的示数分别为2.0 A 和24.0 V ，则这台电动机正常运转时的输出功率为( )【导学号：34522132】图2­5­6A ．32 WB ．44 WC ．47 WD ．48 W【解析】 电动机停止转动时，线圈的电阻r ＝U 1I 1＝4 Ω，电动机恢复正常运转时，电功率P ＝UI ＝48 W ，热功率为P 热＝I 2r ＝16 W ，电动机输出的机械功率P 机＝P －P 热＝32 W ，选项A 正确．【答案】 A7．一个电阻接到某电路后，消耗的功率为110 W ，通过3 C 的电荷量时，有330 J 的电能转化为内能，则以下说法错误的是( )A ．电阻所加电压为330 VB ．通过电阻的电流为1 AC ．电阻通电时间为3 sD ．这个电阻的阻值为110 Ω【解析】 由W ＝qU 知电路电压U ＝W q ＝110 V ，A 错误；由P ＝IU 得I ＝P U＝1 A ，B 正确；由W ＝Pt 得通电时间t ＝W P ＝3 s ，C 正确；由R ＝U I，得R ＝110 Ω，D 正确．【答案】 A8．图2­5­7所示电路中，各灯泡额定电压和额定功率分别是：A 灯“10 V 10 W”，B 灯“60 V 60 W”，C 灯“20 V 20 W”，D 灯“20 V 20 W”．在a 、b 两端加上电压后，四个灯泡都能发光．比较各灯泡消耗功率大小，以下说法正确的是( )【导学号：34522133】图2­5­7A ．PB >P D >P A >PC B ．P B >P A >PD ＝P C C ．P B >P D >P C >P AD ．P A >P C >P D >P B【解析】 由R ＝U 2P可知，灯的电阻R A ＝10 Ω，R B ＝60 Ω，R C ＝R D ＝20 Ω，C 、D 并联部分的电阻为R 并＝10 Ω，电路中R B >R A ＝R 并，由串联电路的功率关系知P B >P A ＝P 并，而P C ＝P D ＝P 并2，故P B >P A >P D ＝P C ，B 正确．【答案】 B9．一只电炉的电阻丝和一台电动机线圈的电阻相同，都为R ，设通过它们的电流相同(电动机正常运转)，则在相同时间内下列判断不正确的是( )A ．电炉和电动机产生的热量相同B ．电动机消耗的功率大于电炉消耗的功率C ．电炉两端电压小于电动机两端电压D ．电炉和电动机两端电压相等 【解析】 对电动机IU ＝IU ′＋IU R ① 其中IU ′为转化为机械能的功率．对电炉： 只有P ＝I 2R ＝IU R ② 比较①②得：U ＞U R ，D 错． 【答案】 D10.如图2­5­8所示，有一内电阻为4.4 Ω的电解槽和一盏标有“110 V 60 W”的灯泡串联后接在电压为220 V 的直流电路两端，灯泡正常发光，则( )图2­5­8A ．电解槽消耗的电功率为120 WB ．电解槽的发热功率为60 WC ．电解槽消耗的电功率为60 WD ．电路消耗的总功率为60 W【解析】 灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 V 电压，且干路电流I ＝I灯＝611A ，则电解槽消耗的电功率P ＝P 灯＝60 W ，A 错，C 对；电解槽的发热功率P 热＝I 2R 内≈1.3 W，B 错误；整个电路消耗的总功率P 总＝220×611W ＝120 W ，D 错．【答案】 C11.如图2­5­9是家用电饭煲的电路图．将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的1/9，电流为1.40 A ，已知分压电阻的阻值是R ＝100 Ω.求：图2­5­9(1)保温时，电阻R 两端的电压； (2)稳压电源输出的电压； (3)电热丝的额定功率．【导学号：34522134】【解析】 (1)电阻R 两端的电压为U R ＝IR ＝1.40×100 V ＝140 V.(2)设电热丝的电阻为r ，电源输出电压为U ，则 (UR ＋r )2r ＝19·U 2r解得：r ＝50 Ω. 所以电源电压为U ＝I (R ＋r )＝1.40×(100＋50) V ＝210 V.(3)电热丝的额定功率为P ＝U 2r ＝210250W ＝882 W.【答案】 (1)140 V (2)210 V (3)882 W12．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下的技术参数表：质量为M ＝70 kg 的人骑此电动自行车沿平直公路行驶，所受阻力F f 恒为车和人总重的k ＝0.02倍．取g ＝10 m/s 2，求：(1)此车电机在额定电压下正常工作的效率；(2)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，人骑车行驶的最大速度；(3)仅在电机以额定功率提供动力的情况下，当车速为v 1＝1.0 m/s 时，人骑车的加速度．【解析】 (1)由表可知，电机的额定电压为U 0＝40 V ，额定电流为I 0＝3.5 A ，所以电机正常工作时输入功率为P 入＝U 0I 0＝140 W又因电机的输出功率为P 出＝120 W ，所以电机的效率为η＝P 出P 入×100%≈85.7%. (2)行驶时所受阻力为F f ＝k (M ＋m )g 式中m 为车的质量． 当达到最大速率v max 时，应有P 出＝F f v max所以最大速率v max ＝P 出F f＝6.0 m/s. (3)当车速度为v 1＝1.0 m/s 时，牵引力F ＝P 出v 1＝120 N 设此时车的加速度为a ，根据牛顿第二定律得F －F f ＝(M ＋m )a 解得a ＝1.0 m/s 2.【答案】 (1)85.7% (2)6.0 m/s (3)1.0 m/s 2。

阶 段 一
阶 段 三
2. 探究加速度与力、质量的关系
阶 段 二 学 业 分 层 测 评
一、实验目的 1．学会用控制变量法研究物理规律． 2．探究加速度与力、质量的关系． 3．掌握利用图像处理数据的方法． 二、实验原理 1．探究方法——控制变量法 (1)控制小车的质量 M 不变，讨论加速度 a 与力 F 的关系． (2)控制砝码和小盘的质量不变，即力 F 不变，改变小车的质量 M，讨论加 速度 a 与 M 的关系．
四、误差分析 产生原因 质量测量不准、计数点间距 测量不准 偶然 小车所受拉力测量不准 误差 作图不准 系统 小盘及重物的总重力代替 误差 小车所受的拉力 减小方法 多次测量求平均值 ①准确平衡摩擦力 ②使细绳和纸带平行于木板 使尽可能多的点落在直线上或均 匀分布在直线两侧，误差较大的 点舍去 使小盘和重物的总质量远小于小 车的质量
一、实验步骤 1．测质量：用天平测出小车的质量 m0 与砝码盘的质量 M0，把数据记录下 来． 2．装仪器：按如图 321 所示安装器材．
图 321
3．平衡摩擦力：在长木板的不带定滑轮的一端下面垫上一块薄木板，反复 移动薄木板的位置，直至不挂重物的小车在斜面上运动时可保持匀速运动状态． 4．在小车上加放砝码，砝码盘中加放砝码，把砝码的质量 m′和 M′记录 下来．把细线系在小车上并绕过滑轮悬挂砝码盘，接通电源，放开小车，打点 计时器在纸带上打下一系列的点，取下纸带，在纸带上写上编号． 5．保持小车的质量不变，改变砝码盘中砝码的质量，按步骤 4 再做几次实 验，将实验时记录的数据填入表格 1 中．
－2
小车质量 m/kg
小车质量的倒数 1 －1 m/kg
二、数据处理 1．计算法 a1 F1 测得加速度或加速度之比(等于位移之比)后， 通过计算看看是否满足a ＝F 、 2 2 a1 M2 a2＝M1.