12.3實驗：電池電動勢和內阻的測量（含答案）-2024-2025學年高二物理同步精品講義（人教版2019版必修第三冊)12.3實驗：電池電動勢和內阻的測量學習目標1．掌握測量電池電動勢和內阻的原理和實驗方法。2．了解實驗中的誤差來源，了解用不同方法測量得出結果E和r的誤差分析。一．實驗目的1．測電源的電動勢和內電阻；2．加深對閉合電路歐姆定律的理解。二．實驗原理1．實驗依據：閉合電路歐姆定律。2．E和r的求解：由U＝E?Ir得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E=、r=。利用U、I值多求幾組E和r的值，算出它們的平均值。3．用作圖法處理數據，以路端電壓U為縱軸，以干路電流I為橫軸，作U?I圖線，如圖所示。（1）圖線與縱軸交點（在縱軸上的截距）代表電源的電動勢E；若電源內阻r＝0（理想電源），則U＝E。（2）圖線與橫軸交點，縱軸起點為零（即原點電壓為0）時，橫軸截距等于外電路短路時的電流I短＝eq\f(E,r)；（3）圖線的斜率絕對值代表電源的內阻r，即r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(E,r)。三．實驗器材：電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙和刻度尺。四．基本操作1．電流表用0.6A的量程，電壓表用3V的量程，按實驗原理圖連接好電路。2．把滑動變阻器的滑片移到使阻值最大的一端。3．閉合開關，調節滑動變阻器，使電流表有明顯示數并記錄一組數據（I1，U1）。用同樣的方法再測量幾組I、U值，填入表格中。實驗序號123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U64．斷開開關，拆除電路，整理好器材。5．以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標在坐標圖上，過這些點作一條直線，根據縱軸截距求出電動勢，根據斜率大小求出內電阻。五．注意事項1．可選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。閉合開關前，一定把滑動變阻器滑片移到電阻最大的一端。2．電流不要過大，讀數要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不宜超過0.5A。因此，實驗中不要將I調得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。在電流表有明顯示數且穩定后，再讀出電壓表讀數U和電流表讀數I。3．計算法求E、r：要測出不少于6組I、U數據，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數據中，第1和第4為一組、第2和第5為一組、第3和第6為一組，分別解出E、r值再求平均值。4．合理選擇標度：為使圖線分布空間大，如圖，縱坐標可以不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，電源的內阻不能用r＝確定，應根據r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|確定。5．電流表要內接（因為r很小）。六．誤差分析1．偶然誤差：用圖象法求E和r時作圖不準確。（1）由于讀數不準和電表線性不良引起誤差。（2）用圖象法求E和r時，由于作圖不準確造成誤差。（3）測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化。2．系統誤差（1）如圖甲所示，在理論上E＝U＋（IV＋IA）r，其中電壓表示數U是準確的電源兩端電壓。而實驗中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數越大，IV越大。結論：①當電壓表示數為零時，IV＝0，IA＝I短，短路電流測量值＝真實值；②E測<E真；③因為r測＝，所以r測<r真。從電路的角度看，電壓表應看成內電路的一部分，故實際測出的是電池和電壓表這一整體的等效內阻和電動勢（r測和E測），如圖乙，因為電壓表和電池并聯，所以r測小于電池內阻r真，因為外電阻R斷開時，a、b兩點間電壓Uab等于電動勢E測，此時電源與電壓表構成回路，所以Uab<E真，即E測<E真。（2）若采用如圖丙所示的電路，IA為電源電流真實值，理論上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數越大，UA越大，當電流為零時，UA＝0，電壓為準確值，等于E。結論：①E為真實值；②I短測<I短真；③因為r測＝，所以r測>r真，r測為r真和RA的串聯值，由于通常情況下電池的內阻較小，所以這時r測的測量誤差非常大。題型一實驗儀器的選擇及實物連線【題1】做“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內阻”的實驗，可供選用的器材有：A．電流表（量程：0～0.6ARA＝1Ω）B．電流表（量程：0～3ARA＝0.6Ω）C．電壓表（量程：0～3VRV＝5kΩ）D．電壓表（量程：0～15VRV＝10kΩ）E．滑動變阻器（阻值范圍：0～10Ω額定電流：1.5A）F．滑動變阻器（阻值范圍：0～2kΩ額定電流：0.2A）G．待測電源（一節一號干電池）、開關、導線若干（1）請畫出能使本實驗測量精確程度較高的實驗電路圖。（2）電路中電流表應選用__________，電壓表應選用________，滑動變阻器應選用________。（填字母代號）（3）如圖甲所示為實驗所需器材，請按電路圖連接實物圖。【題2】某同學用伏安法測一節干電池的電動勢E和內電阻r，所給的其他器材有：A．電壓表V：0～3V～15VB．電流表A：0～0.6A～3AC．變阻器R1：（20Ω，1A）D．變阻器R2：（1000Ω，0.1A）E．電鍵S和導線若干（1）實驗中電壓表應選用的量程為________（填“0～3V”或“0～15V”）；電流表應選用的量程為________________（填“0～0.6A”或“0～3A”）；變阻器應選用________；（2）根據實驗要求連接實物電路圖；（3）實驗測得的6組數據已在U－I圖中標出，如圖所示，請你根據數據點位置完成U－I圖線，并由圖線求出該電池的電動勢E＝________V，電阻r＝________Ω。題型二對實驗原理的理解及數據處理【題3】利用如圖（a）所示電路，可以測量電源的電動勢和內阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R（最大阻值999.9Ω），電阻R0（阻值為3.0Ω），電阻R1（阻值為3.0Ω），電流表A（量程為200mA，內阻為RA＝6.0Ω），開關S。實驗步驟如下：①將電阻箱阻值調到最大，閉合開關S；②多次調節電阻箱，記下電流表的示數I和電阻箱相應的阻值R；③以eq\f(1,I)為縱坐標，R為橫坐標，作eq\f(1,I)－R圖線（用直線擬合）；④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。回答下列問題：（1）分別用E和r表示電源的電動勢和內阻，則eq\f(1,I)與R的關系式為________。（2）實驗得到的部分數據如下表所示，其中電阻R＝3.0Ω時電流表的示數如圖（b）所示，讀出數據，完成下表，答：①________，②________。R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077I－1/A－16.998.00②10.011.011.913.0（3）在圖（c）的坐標紙上將所缺數據點補充完整并作圖，根據圖線求得斜率k＝_______A－1·Ω－1，截距b＝________A－1。（4）根據圖線求得電源電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω。熱點一伏安法測電源電動勢和內阻【題4】利用電流表和電壓表測定一節干電池的電動勢和內電阻。要求盡量減小實驗誤差。（1）應該選擇的實驗電路是圖中的________（選填“甲”或“乙”）。（2）現有電流表（0～0.6A）、開關和導線若干，以及以下器材：A．電壓表（0～15V）B．電壓表（0～3V）C．滑動變阻器（0～50Ω）D．滑動變阻器（0～500Ω）實驗中電壓表應選用____；滑動變阻器應選用____。（選填相應器材前的字母）（3）某位同學記錄的6組數據如下表所示，其中5組數據的對應點已經標在圖的坐標紙上，請標出余下一組數據的對應點，并畫出U?I圖線。序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480（4）根據（3）中所畫圖線可得出干電池的電動勢E＝____V，內電阻r＝___Ω。（5）實驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數U及干電池的輸出功率P都會發生變化。下圖的各示意圖中正確反映P－U關系的是______。【題5】在測定一節干電池的電動勢和內電阻的實驗中，實驗室備有下列器材選用A．干電池（電動勢E約1.5V、內電阻r約1.0Ω）；B．電流表G（滿偏電流2.0mA、內阻Rg＝10Ω）；C．電流表A（量程0～0.6A、內阻約0.5Ω）；D．滑動變阻器R（0～20Ω，10A）；E．定值電阻R0（限值990Ω）；F．開關和導線若干。（1）一組同學設計的實驗電路如圖甲所示，并利用以上器材正確連接好電路，進行了實驗測量。根據他們的實驗設計，完成下列問題：閉合開關S，移動滑動變阻器的滑動端P至某一位置，記錄電流表G的示數I1和電流表A的示數I2。多次改變滑動端P的位置，得到多組數據。在圖乙所示的坐標紙上建立I1、I2坐標系，并已標出了與測量數據對應的4個坐標點。還有一組數據如圖丙中的電表所示，請將此組數據的對應點標在圖乙的坐標系中，并依據所標各點在圖中描繪出I1?I2圖線。利用所畫圖線求得電源的電動勢E＝________V，電源的內電阻r＝________Ω。（結果要求保留兩位小數）（2）另一組同學采用滑動變阻器和一個多用電表來測定電池的電動勢和內阻。實驗原理如圖所示。當變阻器為某一阻值時，用多用電表的直流電壓擋測出變阻器兩端的電壓U，再卸去變阻器一個接線柱的導線，把多用電表串聯在電路中，用直流電流擋測出通過變阻器的電流I。隨后改變變阻器的電阻，重復上述操作，獲得多組U、I數據，并計算得出實驗結果。這個實驗方案在測量原理上的主要缺點是______。熱點二測定電源電動勢和內阻的其他方法探究高考命題視角，以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現開放性、探究性、設計性等特點。安阻法伏阻法eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)縱軸截距為eq\f(R,E)，斜率為eq\f(1,E)縱軸截距為eq\f(1,E)，斜率為eq\f(r,E)視角1實驗方法、方案的選擇根據題目所給儀器→確定實驗方案（伏安法、安阻法、伏阻法等）。視角2實驗器材的靈活選用如：①定值電阻可以作為保護電阻②定值電阻可以當電壓表使用③定值電阻可以當電流表使用④電壓表可以當小量程的電流表使用【題6】利用如圖所示電路，可以測量電源的電動勢和內阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R（最大阻值為999.9Ω），電阻R0（阻值為3.0Ω），電阻R1（阻值為3.0Ω），電流表（量程為200mA，內阻為RA＝6.0Ω），開關S。實驗步驟如下：①將電阻箱阻值調到最大，閉合開關S；②多次調節電阻箱，記下電流表的示數I和電阻箱相應的阻值R；③以eq\f(1,I)為縱坐標，R為橫坐標，作eq\f(1,I)－R圖線（用直線擬合）；④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。回答下列問題：（1）分別用E和r表示電源的電動勢和內阻，則eq\f(1,I)與R的關系式為_____。（2）實驗得到的部分數據如下表所示，其中電阻R＝3.0Ω時電流表的示數如圖所示，讀出數據，完成下表。答：①_____，②________。（3）在圖的坐標紙上將所缺數據點補充完整并作圖，根據圖線求得斜率k＝___A－1·Ω－1，截距b＝____A－1。（4）根據圖線求得電源電動勢E＝________V，內阻r＝_______Ω。R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077eq\f(1,I)/A－16.998.00②10.011.011.913.0熱點三拓展創新實驗一、實驗器材及數據處理創新【題7】同學測量某干電池的電動勢和內阻。（1）如圖所示是該同學正準備接入最后一根導線（圖中虛線所示）時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處：①________；②________。（2）實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數I，以及計算的eq\f(1,I)數據見下表：R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26eq\f(1,I)/A－16.75.95.34.53.8根據表中數據，在方格紙上作出R-eq\f(1,I)關系圖象。由圖象可計算出該干電池的電動勢為________V；內阻為________Ω。（3）為了得到更準確的測量結果，在測出上述數據后，該同學將一只量程為100mV的電壓表并聯在電流表的兩端。調節電阻箱，當電流表的示數為0.33A時，電壓表的指針位置如圖所示，則該干電池的電動勢應為______V；內阻應為________Ω。二、實驗目的創新【題8】寒假期間，某課外活動小組用蘋果自制了一水果電池組。現在要測量該電池組的電動勢和內阻（電動勢約為2V，內阻在1～2kΩ之間），實驗室現有如下器材各一個：多用電表：歐姆擋（×1，×10，×100，×1k）直流電流擋（0～0.5mA,0～1mA,0～10mA,0～100mA）直流電壓擋（0～0.5V,0～2.5V,0～10V,0～50V,0～250V,0～500V）電壓表：（0～3V,0～15V）電流表：（0～0.6A,0～3A）滑動變阻器：R1（0～10Ω），R2（0～2000Ω）開關及導線若干。（1）該小組同學先用多用電表直流電壓“0～2.5V”擋，粗測了電池組的電動勢，指針穩定時如圖甲所示，其示數為________V（結果保留兩位有效數字）。甲乙（2）為了更精確地測量該電池組的電動勢和內阻，采用伏安法測量，應選________測電壓，選________測電流（填電表名稱和所選量程）；滑動變阻器應選________（填電阻符號）。（3）請設計實驗電路，并用筆畫線代替導線將圖乙中相關器材連成實物電路圖。三、實驗過程創新【題9】用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6V，電池內阻和待測電阻阻值都為數十歐。可選用的實驗器材有：電流表A1（量程0～30mA）；電流表A2（量程0～100mA）；電壓表V（量程0～6V）；滑動變阻器R1（阻值0～5Ω）；滑動變阻器R2（阻值0～300Ω）；開關S一個，導線若干條。某同學的實驗過程如下：Ⅰ．設計如圖甲所示的電路圖，正確連接電路。甲Ⅱ．將R的阻值調到最大，閉合開關，逐次調小R的阻值，測出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖乙所示的圖線。乙Ⅲ.斷開開關，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復Ⅱ的步驟，得到另一條U-I圖線，圖線與橫軸I的交點坐標為（I0,0），與縱軸U的交點坐標為（0，U0）。回答下列問題：（1）電流表應選用_______，滑動變阻器應選用_______。（2）由圖乙的圖線，得電源內阻r＝________Ω。（3）用I0、U0和r表示待測電阻的關系式Rx＝________，代入數值可得Rx。（4）若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數變化范圍________，電壓表示數變化范圍________。（選填“相同”或“不同”）12.3實驗：電池電動勢和內阻的測量學習目標1．掌握測量電池電動勢和內阻的原理和實驗方法。2．了解實驗中的誤差來源，了解用不同方法測量得出結果E和r的誤差分析。一．實驗目的1．測電源的電動勢和內電阻；2．加深對閉合電路歐姆定律的理解。二．實驗原理1．實驗依據：閉合電路歐姆定律。2．E和r的求解：由U＝E?Ir得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U1＝E－I1r,U2＝E－I2r))，解得E=、r=。利用U、I值多求幾組E和r的值，算出它們的平均值。3．用作圖法處理數據，以路端電壓U為縱軸，以干路電流I為橫軸，作U?I圖線，如圖所示。（1）圖線與縱軸交點（在縱軸上的截距）代表電源的電動勢E；若電源內阻r＝0（理想電源），則U＝E。（2）圖線與橫軸交點，縱軸起點為零（即原點電壓為0）時，橫軸截距等于外電路短路時的電流I短＝eq\f(E,r)；（3）圖線的斜率絕對值代表電源的內阻r，即r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|＝eq\f(E,r)。三．實驗器材：電池、電壓表、電流表、滑動變阻器、開關、導線、坐標紙和刻度尺。四．基本操作1．電流表用0.6A的量程，電壓表用3V的量程，按實驗原理圖連接好電路。2．把滑動變阻器的滑片移到使阻值最大的一端。3．閉合開關，調節滑動變阻器，使電流表有明顯示數并記錄一組數據（I1，U1）。用同樣的方法再測量幾組I、U值，填入表格中。實驗序號123456I/AI1I2I3I4I5I6U外/VU1U2U3U4U5U64．斷開開關，拆除電路，整理好器材。5．以U為縱軸，I為橫軸，將記錄的電壓、電流標在坐標圖上，過這些點作一條直線，根據縱軸截距求出電動勢，根據斜率大小求出內電阻。五．注意事項1．可選用舊電池：為了使電路的路端電壓變化明顯，電池的內阻宜大些，可選用已使用過一段時間的1號干電池。閉合開關前，一定把滑動變阻器滑片移到電阻最大的一端。2．電流不要過大，讀數要快：干電池在大電流放電時，電動勢E會明顯下降，內阻r會明顯增大，故長時間放電不宜超過0.3A，短時間放電不宜超過0.5A。因此，實驗中不要將I調得過大，讀電表要快，每次讀完立即斷電。在電流表有明顯示數且穩定后，再讀出電壓表讀數U和電流表讀數I。3．計算法求E、r：要測出不少于6組I、U數據，且變化范圍要大些，用方程組求解時，要將測出的I、U數據中，第1和第4為一組、第2和第5為一組、第3和第6為一組，分別解出E、r值再求平均值。4．合理選擇標度：為使圖線分布空間大，如圖，縱坐標可以不從零開始，則圖線和橫軸的交點不再是短路電流，電源的內阻不能用r＝確定，應根據r＝|eq\f(ΔU,ΔI)|確定。5．電流表要內接（因為r很小）。六．誤差分析1．偶然誤差：用圖象法求E和r時作圖不準確。（1）由于讀數不準和電表線性不良引起誤差。（2）用圖象法求E和r時，由于作圖不準確造成誤差。（3）測量過程中通電時間過長或電流過大，都會引起E、r變化。2．系統誤差（1）如圖甲所示，在理論上E＝U＋（IV＋IA）r，其中電壓表示數U是準確的電源兩端電壓。而實驗中忽略了通過電壓表的電流IV而形成誤差，而且電壓表示數越大，IV越大。結論：①當電壓表示數為零時，IV＝0，IA＝I短，短路電流測量值＝真實值；②E測<E真；③因為r測＝，所以r測<r真。從電路的角度看，電壓表應看成內電路的一部分，故實際測出的是電池和電壓表這一整體的等效內阻和電動勢（r測和E測），如圖乙，因為電壓表和電池并聯，所以r測小于電池內阻r真，因為外電阻R斷開時，a、b兩點間電壓Uab等于電動勢E測，此時電源與電壓表構成回路，所以Uab<E真，即E測<E真。（2）若采用如圖丙所示的電路，IA為電源電流真實值，理論上有E＝U＋UA＋IAr，其中UA不可知，而造成誤差，而且電流表示數越大，UA越大，當電流為零時，UA＝0，電壓為準確值，等于E。結論：①E為真實值；②I短測<I短真；③因為r測＝，所以r測>r真，r測為r真和RA的串聯值，由于通常情況下電池的內阻較小，所以這時r測的測量誤差非常大。題型一實驗儀器的選擇及實物連線【題1】做“用電流表和電壓表測定電池的電動勢和內阻”的實驗，可供選用的器材有：A．電流表（量程：0～0.6ARA＝1Ω）B．電流表（量程：0～3ARA＝0.6Ω）C．電壓表（量程：0～3VRV＝5kΩ）D．電壓表（量程：0～15VRV＝10kΩ）E．滑動變阻器（阻值范圍：0～10Ω額定電流：1.5A）F．滑動變阻器（阻值范圍：0～2kΩ額定電流：0.2A）G．待測電源（一節一號干電池）、開關、導線若干（1）請畫出能使本實驗測量精確程度較高的實驗電路圖。（2）電路中電流表應選用__________，電壓表應選用________，滑動變阻器應選用________。（填字母代號）（3）如圖甲所示為實驗所需器材，請按電路圖連接實物圖。【答案】（1）如圖乙所示（2）ACE（3）如圖丙所示【解析】（1）電路如圖乙所示（2）考慮到待測電源只有一節干電池，所以電壓表應選C；實驗中電流又不能太大，一般不超過0.5A，所以電流表應選A；滑動變阻器不能選擇太大的阻值，從允許最大電流和減小實驗誤差來看，應選擇電阻較小而額定電流較大的滑動變阻器E。（3）如圖丙所示注意：閉合開關前，要使滑動變阻器接入電路的電阻最大，即滑到最左端。【題2】某同學用伏安法測一節干電池的電動勢E和內電阻r，所給的其他器材有：A．電壓表V：0～3V～15VB．電流表A：0～0.6A～3AC．變阻器R1：（20Ω，1A）D．變阻器R2：（1000Ω，0.1A）E．電鍵S和導線若干（1）實驗中電壓表應選用的量程為________（填“0～3V”或“0～15V”）；電流表應選用的量程為________________（填“0～0.6A”或“0～3A”）；變阻器應選用________；（2）根據實驗要求連接實物電路圖；（3）實驗測得的6組數據已在U－I圖中標出，如圖所示，請你根據數據點位置完成U－I圖線，并由圖線求出該電池的電動勢E＝________V，電阻r＝________Ω。【答案】（1）0～3V0～0.6AR1（2）（3）U－I圖線如圖所示1.50.50【解析】（1）一節干電池的電動勢為1.5V，故電壓表選擇0～3V即可；流經干電池的電流不允許過大，故電流表選擇0～0.6A即可；變阻器選擇R1，調節時連續性較好；（3）由閉合電路歐姆定律E＝U＋Ir得，U＝－rI＋E，在U－I圖象中，縱截距表示電源電動勢，斜率絕對值代表電源內阻。題型二對實驗原理的理解及數據處理【題3】利用如圖（a）所示電路，可以測量電源的電動勢和內阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R（最大阻值999.9Ω），電阻R0（阻值為3.0Ω），電阻R1（阻值為3.0Ω），電流表A（量程為200mA，內阻為RA＝6.0Ω），開關S。實驗步驟如下：①將電阻箱阻值調到最大，閉合開關S；②多次調節電阻箱，記下電流表的示數I和電阻箱相應的阻值R；③以eq\f(1,I)為縱坐標，R為橫坐標，作eq\f(1,I)－R圖線（用直線擬合）；④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。回答下列問題：（1）分別用E和r表示電源的電動勢和內阻，則eq\f(1,I)與R的關系式為________。（2）實驗得到的部分數據如下表所示，其中電阻R＝3.0Ω時電流表的示數如圖（b）所示，讀出數據，完成下表，答：①________，②________。R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077I－1/A－16.998.00②10.011.011.913.0（3）在圖（c）的坐標紙上將所缺數據點補充完整并作圖，根據圖線求得斜率k＝_______A－1·Ω－1，截距b＝________A－1。（4）根據圖線求得電源電動勢E＝________V，內阻r＝________Ω。【答案】（1）eq\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)（5.0＋r）（2）①0.110A②9.09A－1（3）如圖所示1.0（0.96～1.04）6.0（5.9～6.1）（4）3.0（2.7～3.3）1.0（0.8～1.2）【解析】本題考查測量電動勢和內電阻的實驗原理和圖象問題。解決關鍵是要找出eq\f(1,I)與R的關系。（1）由閉合電路歐姆定律可知E＝I0（R＋R0＋r＋R并）根據并聯電路電流的分配關系可得I＝eq\f(I0R1,R1＋RA)由此可得eq\f(1,I)＝eq\f(RA＋R1,ER1)R＋eq\f(1,E)[RA＋eq\f(RA＋R1,R1)（r＋R0）]即eq\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)（5.0＋r）對應圖象可以求出電動勢和內電阻解決本題必需要了解實驗原理，并在此基礎上，找出表達式和圖象之間的關系。（2）從讀數上，有效數字要一致，即讀數是0.110A，倒數是9.09A－1。（3）由eq\f(1,I)－R關系式可知k＝eq\f(3.0,E)，截距b＝eq\f(3.0,E)（5.0＋r）；由給出的數據作出圖象，連線時盡可能使多的點在同一直線上，不在直線上的點要均勻分布在直線兩側。由圖象可知，k＝1.0A－1·Ω－1，b＝6.0A－1。（4）電源電動勢E＝3.0V，電源內阻r＝1.0Ω。熱點一伏安法測電源電動勢和內阻【題4】利用電流表和電壓表測定一節干電池的電動勢和內電阻。要求盡量減小實驗誤差。（1）應該選擇的實驗電路是圖中的________（選填“甲”或“乙”）。（2）現有電流表（0～0.6A）、開關和導線若干，以及以下器材：A．電壓表（0～15V）B．電壓表（0～3V）C．滑動變阻器（0～50Ω）D．滑動變阻器（0～500Ω）實驗中電壓表應選用____；滑動變阻器應選用____。（選填相應器材前的字母）（3）某位同學記錄的6組數據如下表所示，其中5組數據的對應點已經標在圖的坐標紙上，請標出余下一組數據的對應點，并畫出U?I圖線。序號123456電壓U/V1.451.401.301.251.201.10電流I/A0.0600.1200.2400.2600.3600.480（4）根據（3）中所畫圖線可得出干電池的電動勢E＝____V，內電阻r＝___Ω。（5）實驗中，隨著滑動變阻器滑片的移動，電壓表的示數U及干電池的輸出功率P都會發生變化。下圖的各示意圖中正確反映P－U關系的是______。【答案】（1）甲（2）B，C（3）作圖過程略，圖見答案（4）1.50V，0.83Ω（5）C【解析】（1）干電池內電阻較小，遠小于電壓表內阻，選用甲電路時電源內電阻的測量值相對誤差小。（2）一節干電池的電動勢只有1.5V左右，故電壓表應選用量程較小的B，干電池的內電阻一般只有零點幾歐或幾歐，為調節方便，滑動變阻器應選用總阻值與之相差較小的C。（3）作圖過程略，圖見答案。（4）由U＝E－Ir知U－I圖線在U軸上的截距表示E、斜率的絕對值表示r，由圖線可得E＝1.50V，r＝0.83Ω。（5）由P＝IU＝eq\f(E－U,r)×U＝eq\f(1,r)（UE－U2）可知，P－U圖線是一條開口向下的拋物線，故選C。【題5】在測定一節干電池的電動勢和內電阻的實驗中，實驗室備有下列器材選用A．干電池（電動勢E約1.5V、內電阻r約1.0Ω）；B．電流表G（滿偏電流2.0mA、內阻Rg＝10Ω）；C．電流表A（量程0～0.6A、內阻約0.5Ω）；D．滑動變阻器R（0～20Ω，10A）；E．定值電阻R0（限值990Ω）；F．開關和導線若干。（1）一組同學設計的實驗電路如圖甲所示，并利用以上器材正確連接好電路，進行了實驗測量。根據他們的實驗設計，完成下列問題：閉合開關S，移動滑動變阻器的滑動端P至某一位置，記錄電流表G的示數I1和電流表A的示數I2。多次改變滑動端P的位置，得到多組數據。在圖乙所示的坐標紙上建立I1、I2坐標系，并已標出了與測量數據對應的4個坐標點。還有一組數據如圖丙中的電表所示，請將此組數據的對應點標在圖乙的坐標系中，并依據所標各點在圖中描繪出I1?I2圖線。利用所畫圖線求得電源的電動勢E＝________V，電源的內電阻r＝________Ω。（結果要求保留兩位小數）（2）另一組同學采用滑動變阻器和一個多用電表來測定電池的電動勢和內阻。實驗原理如圖所示。當變阻器為某一阻值時，用多用電表的直流電壓擋測出變阻器兩端的電壓U，再卸去變阻器一個接線柱的導線，把多用電表串聯在電路中，用直流電流擋測出通過變阻器的電流I。隨后改變變阻器的電阻，重復上述操作，獲得多組U、I數據，并計算得出實驗結果。這個實驗方案在測量原理上的主要缺點是______。【答案】（1）1.48V，0.59Ω（2）見解析【解析】（1）根據所描的點連線，讓直線通過盡可能多的點，偏離較大的點舍去；圖線與縱軸的截距乘1000是電動勢，是1.48V；圖線斜率的絕對值乘1000是內阻，內阻約為0.59Ω。（2）電流表和電壓表也有內阻，將路端電壓和電流分兩次測量，改變了電路。將路端電壓和電流分兩次測量（說明：表達出測量的電流、電壓不是同一狀態即可）熱點二測定電源電動勢和內阻的其他方法探究高考命題視角，以本實驗為背景，通過改變實驗條件、實驗儀器設置題目，不脫離教材而又不拘泥教材，體現開放性、探究性、設計性等特點。安阻法伏阻法eq\f(1,I)＝eq\f(1,E)R＋eq\f(r,E)eq\f(1,U)＝eq\f(r,E)·eq\f(1,R)＋eq\f(1,E)縱軸截距為eq\f(R,E)，斜率為eq\f(1,E)縱軸截距為eq\f(1,E)，斜率為eq\f(r,E)視角1實驗方法、方案的選擇根據題目所給儀器→確定實驗方案（伏安法、安阻法、伏阻法等）。視角2實驗器材的靈活選用如：①定值電阻可以作為保護電阻②定值電阻可以當電壓表使用③定值電阻可以當電流表使用④電壓表可以當小量程的電流表使用【題6】利用如圖所示電路，可以測量電源的電動勢和內阻，所用的實驗器材有：待測電源，電阻箱R（最大阻值為999.9Ω），電阻R0（阻值為3.0Ω），電阻R1（阻值為3.0Ω），電流表（量程為200mA，內阻為RA＝6.0Ω），開關S。實驗步驟如下：①將電阻箱阻值調到最大，閉合開關S；②多次調節電阻箱，記下電流表的示數I和電阻箱相應的阻值R；③以eq\f(1,I)為縱坐標，R為橫坐標，作eq\f(1,I)－R圖線（用直線擬合）；④求出直線的斜率k和在縱軸上的截距b。回答下列問題：（1）分別用E和r表示電源的電動勢和內阻，則eq\f(1,I)與R的關系式為_____。（2）實驗得到的部分數據如下表所示，其中電阻R＝3.0Ω時電流表的示數如圖所示，讀出數據，完成下表。答：①_____，②________。（3）在圖的坐標紙上將所缺數據點補充完整并作圖，根據圖線求得斜率k＝___A－1·Ω－1，截距b＝____A－1。（4）根據圖線求得電源電動勢E＝________V，內阻r＝_______Ω。R/Ω1.02.03.04.05.06.07.0I/A0.1430.125①0.1000.0910.0840.077eq\f(1,I)/A－16.998.00②10.011.011.913.0【答案】（1）eq\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)（5.0＋r）（2）①由題意知該電流表的最小分度為2mA，由題圖可得讀數為110mA，考慮到表格內各組數據的單位及有效數字位數，故結果應為0.110A。②eq\f(1,I)＝9.09A－1。（3）描點作圖如圖所示，由圖線可得k＝eq\f(13.0－6.0,7.0－0)A－1·Ω－1＝1.0A－1Ω－1，b＝6.0A－1。（4）由eq\f(1,I)＝eq\f(3.0,E)R＋eq\f(3.0,E)（5.0＋r）可知k＝eq\f(3.0,E)，b＝eq\f(3.0,E)（5.0＋r），將k＝1.0A－1Ω－1、b＝6.0A－1代入可得E＝3.0V，r＝1.0Ω。熱點三拓展創新實驗一、實驗器材及數據處理創新【題7】同學測量某干電池的電動勢和內阻。（1）如圖所示是該同學正準備接入最后一根導線（圖中虛線所示）時的實驗電路。請指出圖中在器材操作上存在的兩個不妥之處：①________；②________。（2）實驗測得的電阻箱阻值R和電流表示數I，以及計算的eq\f(1,I)數據見下表：R/Ω8.07.06.05.04.0I/A0.150.170.190.220.26eq\f(1,I)/A－16.75.95.34.53.8根據表中數據，在方格紙上作出R-eq\f(1,I)關系圖象。由圖象可計算出該干電池的電動勢為________V；內阻為________Ω。（3）為了得到更準確的測量結果，在測出上述數據后，該同學將一只量程為100mV的電壓表并聯在電流表的兩端。調節電阻箱，當電流表的示數為0.33A時，電壓表的指針位置如圖所示，則該干電池的電動勢應為______V；內阻應為________Ω。【答案】（1）①開關未斷開②電阻箱阻值為零（2）圖象如圖所示1.37（1.30～1.44都算對）1.20（1.00～1.40都算對）（3）1.37[結果與（2）問第一個空格一致]1.00[結果比（2）問第二個空格小0.2]【解析】（1）連接電路時電源應與電路斷開，所以開關要斷開；另一錯誤是電阻箱接入電路的電阻是零，這樣容易燒壞電流表和電源。（2）將數據描點連線，作出一條傾斜的直線。根據閉合電路歐姆定律E＝I（R＋r）得R＝E·eq\f(1,I)－r，所以圖線的斜率表示電源電動勢E＝eq\f(8－－1.2,6.7－0)V≈1.37V，截距絕對值表示r＝1.20Ω。（3）用電壓表與電流表并聯，可測得電流表的內阻RA＝eq\f(UV,IA)＝eq\f(66×10－3,0.33)Ω＝0.20Ω，考慮電表內阻對實驗的影響，則E＝I（R＋RA＋r），得R＝E·eq\f(1,I)－（RA＋r），所以圖線的斜率仍表示電動勢，電動勢的準確值為1.37V，圖線的截距的絕對值表示（RA＋r），所以內阻精確值為r＝（1.20－0.20）Ω＝1.00Ω。二、實驗目的創新【題8】寒假期間，某課外活動小組用蘋果自制了一水果電池組。現在要測量該電池組的電動勢和內阻（電動勢約為2V，內阻在1～2kΩ之間），實驗室現有如下器材各一個：多用電表：歐姆擋（×1，×10，×100，×1k）直流電流擋（0～0.5mA,0～1mA,0～10mA,0～100mA）直流電壓擋（0～0.5V,0～2.5V,0～10V,0～50V,0～250V,0～500V）電壓表：（0～3V,0～15V）電流表：（0～0.6A,0～3A）滑動變阻器：R1（0～10Ω），R2（0～2000Ω）開關及導線若干。（1）該小組同學先用多用電表直流電壓“0～2.5V”擋，粗測了電池組的電動勢，指針穩定時如圖甲所示，其示數為________V（結果保留兩位有效數字）。甲乙（2）為了更精確地測量該電池組的電動勢和內阻，采用伏安法測量，應選________測電壓，選________測電流（填電表名稱和所選量程）；滑動變阻器應選________（填電阻符號）。（3）請設計實驗電路，并用筆畫線代替導線將圖乙中相關器材連成實物電路圖。【答案】（1）1.8（2）電壓表（0～3V）多用電表直流電流擋（0～1mA）R2（3）連線圖見解析【解析】（1）多用電表讀數為1.8V。（2）用伏安法測量該電池組的電動勢及內阻，應選用0～3V的電壓表測量電壓，因為通過水果電池組的最大電流約為I＝eq\f(U,R)＝eq\f(1.8V,R)，即為0.9～1.8mA，故選擇多用電表直流電流（0～1mA）擋；因為電池組內阻在1～2kΩ之間，所以滑動變阻器選擇R2；（3）實物連線如圖所示。三、實驗過程創新【題9】用實驗測一電池的內阻r和一待測電阻的阻值Rx。已知電池的電動勢約6V，電池內阻和待測電阻阻值都為數十歐。可選用的實驗器材有：電流表A1（量程0～30mA）；電流表A2（量程0～100mA）；電壓表V（量程0～6V）；滑動變阻器R1（阻值0～5Ω）；滑動變阻器R2（阻值0～300Ω）；開關S一個，導線若干條。某同學的實驗過程如下：Ⅰ．設計如圖甲所示的電路圖，正確連接電路。甲Ⅱ．將R的阻值調到最大，閉合開關，逐次調小R的阻值，測出多組U和I的值，并記錄。以U為縱軸，I為橫軸，得到如圖乙所示的圖線。乙Ⅲ.斷開開關，將Rx改接在B、C之間，A與B直接相連，其他部分保持不變。重復Ⅱ的步驟，得到另一條U-I圖線，圖線與橫軸I的交點坐標為（I0,0），與縱軸U的交點坐標為（0，U0）。回答下列問題：（1）電流表應選用_______，滑動變阻器應選用_______。（2）由圖乙的圖線，得電源內阻r＝________Ω。（3）用I0、U0和r表示待測電阻的關系式Rx＝________，代入數值可得Rx。（4）若電表為理想電表，Rx接在B、C之間與接在A、B之間，滑動變阻器滑片都從最大阻值位置調到某同一位置，兩種情況相比，電流表示數變化范圍________，電壓表示數變化范圍________。（選填“相同”或“不同”）【答案】（1）A2R2（2）25（3）eq\f(U0,I0)－r（4）相同不同【解析】（1）由題圖乙的U-I圖線可知電流表量程應為0～100mA，故選A2。路端電壓大于5.5V，而電源電動勢E約為6V，故R外?r，則滑動變阻器選R2。（2）由題圖得：r＝eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(\f(ΔU,ΔI)))＝eq\f(5.5－4.0,0.06)Ω＝25Ω。（3）Rx＋r＝eq\f(U0,I0)，Rx＝eq\f(U0,I0)－r。（4）電流I＝eq\f(E,R＋r＋Rx)，r＋Rx一定，R從300Ω變到某同一阻值，電流變化范圍相同。Rx接A、B之間時，U＝eq\f(E,R＋Rx＋r)（R＋Rx），Rx接B、C之間時，U′＝eq\f(E,R＋Rx＋r)R，故兩種情況下電壓變化不同。12.4能源與可持續發展學習目標：1．了解什么是能量耗散和品質降低。2．了解能源與人類社會、環境的關系。3．了解幾種新能源的發展。知識點一、能量守恒定律1．內容：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。這個規律叫做能量守恒定律。2．確立能量守恒定律的兩類重要事實（1）確認了永動機的不可能性；（2）發現了各種自然現象之間能量的相互聯系與轉化。3．意義：能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍。它是最普遍、最重要、最可靠的自然規律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現形式。【題1】行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下來；流星在夜空中墜落并發出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流。上述不同現象中所包含的相同物理過程是A．物體的動能轉化為其他形式的能B．物體的勢能轉化為其他形式的能C．物體的機械能轉化為其他形式的能D．其他形式的能轉化為物體的機械能【答案】C【解析】四個運動過程中的能量轉化為：汽車制動，動能→內能；流星墜落，重力勢能→光能、內能；降落傘勻速下降，重力勢能→內能；磁鐵穿過線圈，重力勢能→電能。由此可知，四個運動過程中均是物體的機械能轉化為其他形式的能，C正確。【題2】我國人民有在房前種樹的習慣，夏天大樹長出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天葉子又會全部掉光，使溫暖的陽光照入屋內，可以起到冬暖夏涼的作用。炎熱的夏天，我們在經過有樹的地方時，也會感到很明顯的涼意，關于樹木周圍比較涼爽的現象，下列說法中正確的是A．樹木把大部分太陽光反射出去，使地面溫度降低B．樹木吸收陽光，使自己溫度升高，周圍溫度降低C．樹木吸收陽光，將陽光的能量轉化為化學能，使環境溫度變低D．白天大樹將熱量存起來，晚上再將熱量放出來，所以白天在樹林里感覺涼爽而晚上感覺到熱【答案】C【解析】植物發生光合作用，消耗掉太陽能轉化成化學能，根據能量守恒，陽光的能量被轉化成化學能，所以樹木下會比較涼爽，故C正確。知識點二、能量轉移或轉化的方向性1．能量耗散：自然界中集中度較高（即有序度較高）的能量，如機械能、電能、化學能，當他們變為環境的內能后，就成為更加分散也就是無序度更大的能量，沒有辦法把這些分散的無序度更大的內能重新變成有序度較高的能量加以利用，這樣的轉化過程叫做能量耗散。2．能量轉移或轉化的方向性：能量耗散從能量轉化的角度反映出自然界中的自發變化過程具有方向性。各種形式的能量向內能的轉化，是無序程度較小的狀態向無序程度較大的狀態轉化，是能夠自動發生、全額發生的，能量耗散是從能量轉化的角度反映出自然界中的宏觀過程具有方向性。一切與熱現象有關的宏觀自然過程都是不可逆的。【題3】下列對能量耗散的理解正確的有A．能量耗散說明能量在不斷減少B．能量耗散遵守能量守恒定律C．能量耗散說明能量不能憑空產生，但可以憑空消失D．能量耗散從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性【答案】【解析】在發生能量轉化的宏觀過程中，其他形式的能量最終會轉化為流散到周圍環境的內能，無法再回收利用，這種現象叫能量耗散。能量耗散并不違反能量守恒定律，宇宙的能量既沒有減少，也沒有消失，它只從能量角度反映出自然界的宏觀過程具有方向性，故A、C錯。【題4】下列關于能量耗散的說法，正確的是A．能量耗散使能的總量減少，違背了能量守恒定律B．能量耗散是指散失在環境中的內能再也不能收集起來被人類利用C．各種形式的能量向內能的轉化，是能夠全額發生的D．能量耗散導致能量品質降低【答案】BCD【解析】能量耗散是能量在轉化的過程中有一部分以內能的形式被周圍環境吸收，能量耗散遵守能量守恒定律，但使得能量品質降低，故A錯誤，D正確；耗散的內能無法再被收集起來利用，B正確；其他形式的能在一定的條件下可以全部轉化為內能。C正確，故選B、C、D。3．品質降低：能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式叫品質降低。能量在利用過程中，總是由高品質的能量最終轉化為低品質的能量。能量耗散雖然不會使能量減少，卻會導致能量品質的降低，它實際上將能量從高度有用的形式降級為不大可用的形式。煤、石油、天然氣等能源儲存著高品質的能量，在利用它們的時候，高品質的能量釋放出來并最終轉化為低品質的內能。內能較之機械能、電能、光能、核能等是一種低品質能量。能量的耗散表明，在能源的利用過程中，能量在數量上雖未減少，但在可利用的品質上降低了，從便于利用的能源變成不便于利用的能源。這是能源危機的深層次的含義，也是自然界的能量雖然守恒，但還是要節約能源的根本原因。4．各種形式的能量向內能的轉化，都是無序程度較小的狀態向無序程度較大的狀態轉化，是能夠自動發生、全額發生的。內能向機械能的轉化過程，由熱力學第二定律知道，這種轉化是有條件的，即環境中必須存在著溫度差，而且內能不能全額轉化為機械能。因此從利用價值來看，內能相對于機械能、電能，是一種低品質的能量。【題5】下列說法中正確的是A．某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加B．能量耗散表明，能量的總量并不守恒C．隨著科技的發展，能量是可以憑空產生的D．隨著科技的發展，永動機是可以制成的【答案】A【解析】根據能量守恒定律，某種形式的能量減少，一定有其他形式的能量增加，故A正確；能量耗散表明，能量的總量雖然守恒，但其轉化和轉移具有方向性，故B錯誤；根據能量守恒定律，能量是不能創生的，故C錯誤；永動機違背了熱力學第一、第二定律，是不可能制造成功的，故D錯誤。知識點二、能源的分類與應用1．分類（1）化石能源——不可再生能源：煤炭、石油和天然氣是目前人類生產、生活中使用的主要能源，這類能源又叫作化石能源。化石能源無法在短時間內再生，所以這類能源被叫作不可再生能源。（2）可再生能源：水能、風能、潮汐能等能源，歸根結底來源于太陽能這些能源在自然界可以再生，叫作可再生能源。3．太陽能發電、風能發電、核能發電。知識點三、能源與人類社會發展、環境1．能源：能源是指能夠提供可利用能量的物質，它是現代社會生活的重要物質基礎。2．常規能源：常規能源是指已被廣泛應用的能源，如煤、石油、天然氣、水力等。人類消耗的能源主要是常規能源。化石能源的資源是有限的。3．能源危機：按目前的消耗量，石油、天然氣最多只能維持半個世紀，煤炭尚可維持一二百年。4．環境污染：能源利用的過程也直接污染著地球環境，主要有溫室效應、酸雨污染、臭氧層的破壞等。5．能源與社會發展：能源是社會存在與發展永遠不可或缺的必需品，是國民經濟運行的物質基礎，它與材料、信息構成現代社會的三大支柱。能源科技的每一次突破，都會帶來生產力的巨大飛躍和社會的進步。6．能源對環境的影響（1）常規能源對環境的影響：石油和煤燃燒產生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量，產生了“溫室效應”，引發了一系列問題，如兩極的冰雪融化、海平面上升，海水倒灌、耕地鹽堿化……這些都是人類過度開發自然所產生的嚴重問題。（2）做好環境保護工作：目前的任務是采用環境能源技術，解決突出的環境污染問題，例如：城市生活垃圾問題，變垃圾為能源；提高汽車發動機效率，解決尾氣問題，達到廢氣“零”排放；環境污染的綜合治理問題，解決廢物、廢水、廢氣等，變廢為寶。7．開發新能源（1）化石能源的短缺和利用常規能源帶來的環境污染，使得新能源的開發成為當務之急。（2）新能源主要有下列幾種：太陽能、生物質能、風能、水能等。太陽能、風能、水能是清潔能源，也是“可再生能源”。【題6】（多選）下面關于能源的說法中正確的是A．能源是取之不盡，用之不竭的B．能源是有限的，特別是常規能源，如煤、石油、天然氣等C．大量消耗常規能源會使環境惡化，故提倡開發利用新能源D．核能的利用對環境的影響比燃燒石油、煤炭大【答案】BC【解析】盡管能量守恒，但耗散的內能無法重新收集利用，所以能源是有限的，特別是常規能源，A項錯，B項對。常規能源的利用比核能的利用對環境的影響大，C項對，D項錯。【題7】關于“溫室效應”，下列說法正確的是A．太陽能源源不斷地輻射到地球上，由此產生了“溫室效應”B．石油和煤炭燃燒時產生的二氧化碳增加了大氣中的二氧化碳的含量，由此產生了“溫室效應”C．“溫室效應”使得地面氣溫上升、兩極冰雪融化D．“溫室效應”使得土壤酸化【答案】BC【解析】“溫室效應”的產生是由于石油和煤炭燃燒時產生的二氧化碳增加了大氣中二氧化碳的含量。它的危害是使地面氣溫上升、兩極冰雪融化、海平面上升，淹沒沿海城市、海水向河流倒灌、耕地鹽堿化等，故B、C選項正確。【題8】在研究性學習的過程中，同學們提出了以下四個活動方案，哪些從理論上講是可行的A．制作一個內能回收器，將散失在周圍環境中的內能全部收回再利用B．發明一種制冷設備，使溫度降至絕對零度C．汽車尾氣中各類有害氣體排入大氣后嚴重污染了空氣，想辦法使它們自發地分離，既清潔了空氣，又變廢為寶D．將房屋頂蓋上太陽能板，可直接用太陽能來解決照明和熱水問題【答案】D【解析】系統的內能流失到周圍環境中，不可能全部收回再利用，A錯；溫度不能無限降低，絕對零度不可能達到，B錯；擴散現象具有方向性，逆過程不可能自發進行，C錯；太陽能可以用來發電和進行加熱，D正確。12.4能源與可持續發展學習目標：1．了解什么是能量耗散和品質降低。2．了解能源與人類社會、環境的關系。3．了解幾種新能源的發展。知識點一、能量守恒定律1．內容：能量既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變。這個規律叫做能量守恒定律。2．確立能量守恒定律的兩類重要事實（1）確認了永動機的不可能性；（2）發現了各種自然現象之間能量的相互聯系與轉化。3．意義：能量守恒定律的建立，是人類認識自然的一次重大飛躍。它是最普遍、最重要、最可靠的自然規律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現形式。【題1】行駛中的汽車制動后滑行一段距離，最后停下來；流星在夜空中墜落并發出明亮的光焰；降落傘在空中勻速下降；條形磁鐵在下落過程中穿過閉合線圈，線圈中產生電流。上述不同現象中所包含的相同物理過程是A．物體的動能轉化為其他形式的能B．物體的勢能轉化為其他形式的能C．物體的機械能轉化為其他形式的能D．其他形式的能轉化為物體的機械能【題1】四個運動過程中的能量轉化為：汽車制動，動能→內能；流星墜落，重力勢能→光能、內能；降落傘勻速下降，重力勢能→內能；磁鐵穿過線圈，重力勢能→電能。由此可知，四個運動過程中均是物體的機械能轉化為其他形式的能，C正確。【題2】我國人民有在房前種樹的習慣，夏天大樹長出茂密的葉子，為人們擋住炎炎烈日，冬天葉子又會全部掉光，使溫暖的陽光照入屋內，可以起到冬暖夏涼的作用。炎熱的夏天，我們在經過有樹的地方時，也會感到很明顯的涼意，關于樹木周圍比較涼爽的現象，下列說法中正確的是A．樹木把大部分太陽光反射出去，使地面溫度降低B．樹木吸收陽光，使自己溫度升高，周圍溫度降低C．樹木吸收陽光，將陽光的能量轉化為化學能，使環境溫度變低D．白天大樹將熱量存起來，晚上再將熱量放出來，所以白天在樹林里感覺涼爽而晚上感覺到熱【題2】植物發生光合作用，消耗掉太陽能轉化