2022-2023學(xué)年高二物理人教必修三備課必備講義 閉合電路的歐姆定律（解析版）

第十二章電能能量守恒定律

12.2閉合電路的歐姆定律

課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀

1.知道電源是通過(guò)非靜電力做功將其他形式的

1知.道電源是提供電能的裝置，通過(guò)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，知道電動(dòng)勢(shì)的定義式。

非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為2.經(jīng)歷閉合電路歐姆定律的理論推導(dǎo)過(guò)程，理解

電能。內(nèi)、外電路的能量轉(zhuǎn)化，體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定

2.理解電動(dòng)勢(shì)概念，知道公式中各律在電路中的具體應(yīng)用。

物理量的含義和單位。3.理解閉合電路的歐姆定律，通過(guò)探究電源兩端

3.通過(guò)閉合電路歐姆定律的理論推電壓與電流的關(guān)系，體會(huì)圖像法在研究物理問(wèn)題

導(dǎo)過(guò)程，體驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化和守恒定律在中的作用。

電路中的具體應(yīng)用。理解內(nèi)、外電路4.能根據(jù)閉合電路歐姆定律解釋路端電壓與負(fù)

的能量轉(zhuǎn)化。載的關(guān)系。

4.理解內(nèi)、外電路的電勢(shì)降落，理解5.知道歐姆表測(cè)量電阻的原理。

閉合電路的歐姆定律。6.了解電源短路可能會(huì)帶來(lái)的危害，加強(qiáng)安全用

電意識(shí)。

般知識(shí)精講

知識(shí)點(diǎn)01電動(dòng)勢(shì)

1.非靜電力：電源把正電荷從負(fù)極搬運(yùn)到正極的力.

2.電源：通過(guò)非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電勢(shì)能的裝置.

3.電動(dòng)勢(shì)：

(1)定義：非靜電力所做的功與所移動(dòng)的電荷量之比叫作電動(dòng)勢(shì).

(2)公式：￡=7.

(3)單位：伏特，用“丫”表示.

(4)電動(dòng)勢(shì)與電源的體積無(wú)關(guān)，跟外電路的組成及變化無(wú)(選填“有”或“無(wú)”)關(guān).

【即學(xué)即練1】鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2V,這表示()

A.電源將1C的正電荷從正極移至負(fù)極的過(guò)程中，2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

B.電源將1C的正電荷從負(fù)極移至正極的過(guò)程中，2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

C.鉛蓄電池在Is內(nèi)將2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?/p>

D.鉛蓄電池比干電池(電動(dòng)勢(shì)為1.5V)的體積大，故電動(dòng)勢(shì)大

【答案】B

【解析】鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為2V,表示非靜電力將1C正電荷從電源的負(fù)極通過(guò)電源內(nèi)部移

送到正極時(shí)所做的功為2J,即2J的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，與時(shí)間無(wú)關(guān)，故A、C錯(cuò)誤，B正

確；電源的電動(dòng)勢(shì)表示電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)，鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)比一節(jié)干

電池的電動(dòng)勢(shì)大，與二者的體積大小無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤.

知識(shí)點(diǎn)02閉合電路歐姆定律及其能量分析

如圖所示電路：

R

E

1.閉合電路中的能量轉(zhuǎn)化

(1)時(shí)間r內(nèi)電源輸出的電能(等于非靜電力做功的大小)為W=Eq==EIt.

(2)在時(shí)間，內(nèi)，外電路轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為Q內(nèi)電路轉(zhuǎn)化的內(nèi)能為Q內(nèi)=區(qū).

P

⑶根據(jù)能量守恒定律，非靜電力做的功W=Q外+。內(nèi)，即EIt=PRt±frt,進(jìn)一步得：，=而?

2.閉合電路的歐姆定律

⑴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：/=舟.

(3)另一種表達(dá)形式：E=U外+U內(nèi).即:電源的電動(dòng)勢(shì)等于內(nèi)、外電路電勢(shì)降落之和.

【即學(xué)即練2】在如圖所示的電路中，電源的內(nèi)電阻為1。，外電路電阻為9。，閉合開關(guān)

后，電流表的示數(shù)為0.3A,電流表的內(nèi)阻不計(jì)。電源的電動(dòng)勢(shì)E等于()

I—1=)—<A)-

R7

ErS

1—^1——cr-一

A.1VB.2V

C.3VD.5V

【答案】C

【解析】根據(jù)閉合電路歐姆定律得電源的電動(dòng)勢(shì)為E=/(R+r)=0.3X(9+l)V=3V,故C正

確。

知識(shí)點(diǎn)03路端電壓與負(fù)載的關(guān)系

1.路端電壓的表達(dá)式：U=E—lro

2.路端電壓隨外電阻的變化規(guī)律

E

(1)當(dāng)外電阻R減小時(shí)，由/=而可知電流/增大，路端電壓U=E—〃減小。

(2)當(dāng)外電阻R增大時(shí)，由/=前可知電流/減小,路端電壓U=E-Ir增大。

(3)兩種特殊情況

①斷路：當(dāng)外電路斷開時(shí)，電流/為。，U=E.即斷路時(shí)的路端電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)。

②短路：當(dāng)電源兩端短路時(shí)，外電阻H=0,止匕時(shí)/=，。

【即學(xué)即練3](多選)如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=9V、內(nèi)阻r=3Q,R=15Q,下列

說(shuō)法中正確的是()

A_____□--------,____B

A.當(dāng)S斷開時(shí)，UAC=9V

B.當(dāng)S閉合時(shí)，UAC=9V

C.當(dāng)S閉合時(shí)，〃B=7.5V,UBC=0

D.當(dāng)S斷開時(shí)，UAB=0,UBC=0

【答案】AC

【解析】

當(dāng)S斷開時(shí)，UAC與Use都等于電源電動(dòng)勢(shì)，A正確，D錯(cuò)誤；當(dāng)S閉合時(shí)，UAC=UAB

E

錯(cuò)誤，正確。

=-R^+Tr"/?=7.5V,UBC=0,BC

Q能力拓展

考法01對(duì)電動(dòng)勢(shì)的理解

i.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。

w

2.公式E=]是電動(dòng)勢(shì)的定義式而不是決定式，E的大小與W和夕無(wú)關(guān)，是由電源自身

的性質(zhì)決定的，不同種類的電源電動(dòng)勢(shì)大小不同。

【典例1】(多選)關(guān)于電動(dòng)勢(shì)，下列說(shuō)法正確的是()

A.電源兩極間的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)

B.電動(dòng)勢(shì)越大的電源，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能就越多

C.電源電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值等于內(nèi)、外電壓之和

D.電源電動(dòng)勢(shì)由電源本身決定，與外電路的組成無(wú)關(guān)

【答案】CD

【解析】電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓等于電源電動(dòng)勢(shì)，在閉合電路中電源兩極間的電

壓是路端電壓，電源電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值等于內(nèi)、外電壓之和，故A錯(cuò)誤，C正確；電動(dòng)勢(shì)越大的

電源，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越大，但不是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能就越多，

故B錯(cuò)誤；電動(dòng)勢(shì)是表征電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，大小由電源本身決

定，與外電路的組成無(wú)關(guān)，故D正確.

考法02閉合電路歐姆定律的應(yīng)用

1.內(nèi)、外電路中的電勢(shì)變化

如圖所示，外電路中電流由電源正極流向負(fù)極，沿電流方向電勢(shì)降低，內(nèi)電路中電流由

電源負(fù)極流向正極，沿電流方向電勢(shì)升高。

外電路

C=1

——R——(I

__I

內(nèi)電路

2.閉合電路歐姆定律的幾種表達(dá)形式

E

(1"=鬲、E=/R+/z■只適用于外電阻為純電阻的閉合電路。

(2)。外=七一〃，E=U外+U內(nèi)適用于任意的閉合電路。

【典例2】在如圖所示的電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=L5V,內(nèi)阻r=0.6Q,電阻凡=3。，電阻

&=4Q,求:

⑴通過(guò)電源的電流大小;

⑵電源的內(nèi)電壓和電壓表的示數(shù).

【答案】（1）0.25A（2）0.15V0.6V

【解析】

（1）閉合開關(guān)S時(shí)，及、B并聯(lián)后與R串聯(lián)，則心、凡并聯(lián)電阻

R13-~1n~2.4Q

火n2十及3

￡

干路電流/-1nle-=0.25A

照+A23

（2）電源的內(nèi)電壓Ur=〃=0.15V,

電壓表的示數(shù)即為治、&的并聯(lián)電壓，U=/R23=0.6V.

考法03路端電壓與負(fù)載的關(guān)系

1.路端電壓與負(fù)載的關(guān)系：U=E—U內(nèi)=后一溫丁,隨著外電阻增大，路端電壓增大;

當(dāng)外電路開路時(shí)（外電阻無(wú)窮大），路端電壓。=氏這也提供了一種粗測(cè)電動(dòng)勢(shì)的方法，即用

電壓表直接接在電源兩端測(cè)電源電動(dòng)勢(shì)。

2.路端電壓與電流的關(guān)系：U=E-Iro

3.電源

的。一/圖像：如圖所示，電源的。一/圖像是一條傾斜的直線，圖像中U軸截距E表示

電源電動(dòng)勢(shì)，/軸截距/。等于短路電流（縱、橫坐標(biāo)都從零開始），斜率的絕對(duì)值表示電源的內(nèi)

阻。

【典例3】（多選）如圖所示，這是某一電源的U—/圖像，由圖可知（）

A.電源電動(dòng)勢(shì)為2V

B.電源內(nèi)阻為:。

C.電源短路時(shí)電流為6A

D.電路路端電壓為1V時(shí)，電路中電流為5A

【答案】AD

【解析】

由閉合電路歐姆定律U=E-"得知，當(dāng)/=0時(shí)，U=E,由圖讀出電源的電動(dòng)勢(shì)E=2

△U2—08

故正確；電源的內(nèi)阻等于圖線斜率的絕對(duì)值，為r=。，故

V,A-△T7/=—O7—Q=0.2B

E2

錯(cuò)誤；電源短路時(shí)/?=0,電流/瓶=：=踵A=10A,故C錯(cuò)誤；當(dāng)路端電壓U=1V時(shí)，由

E~U2—1

E=U+〃可行,/=—^=正A=5A,故D正確。

M分層提分

題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練

w

1.(多選)對(duì)于電動(dòng)勢(shì)的定義式￡=亍的理解，正確的是()

A.E與W成正比

B.E與q成反比

C.E的大小與W、夕無(wú)關(guān)

D.W表示非靜電力做的功

【答案】CD

W

【解析】電動(dòng)勢(shì)的定義式石=亍中，E與W、q無(wú)關(guān)，E反映的是電源的屬性，由電源內(nèi)部非

靜電力的特性決定，W為非靜電力做的功，故A、B錯(cuò)誤，C、D正確。

2.在如圖所示的電路中，閉合開關(guān)S后，把R由2Q變?yōu)?。時(shí)，電流減小為原來(lái)的一半,

則電源的內(nèi)電阻應(yīng)為()

C.6QD.2Q

【答案】D

【解析】根據(jù)閉合電路歐姆定律E=/(R+r),當(dāng)R=2Q時(shí)，E=/(2Q+r)：當(dāng)R=6Q時(shí)，E

/

=2(6Q+r),聯(lián)立解得r=2Q,故選D.

3.（多選）如圖所示，當(dāng)可變電阻H=2Q時(shí)，理想電壓表的示數(shù)U=4V,已知電源的電動(dòng)勢(shì)E

=6V,則（）

A.此時(shí)理想電流表的示數(shù)是2A

B.此時(shí)理想電流表的示數(shù)是3A

C.電源的內(nèi)阻是1Q

D.電源的內(nèi)阻是2Q

【答案】AC

【解析】

由題圖可知電壓表測(cè)量的是路端電壓，電流表測(cè)的是通過(guò)可變電阻R的電流，則U=1R,

得1=2A,再由閉合電路歐姆定律有E=U+/r,將/=2A、U=4V、E=6V代入可得r=l

C,故選項(xiàng)A、C正確，選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤.

4.如圖所示，已知R=R2=H3=1Q.當(dāng)開關(guān)S閉合后，理想電壓表的讀數(shù)為IV；當(dāng)開關(guān)S

斷開后，理想電壓表的讀數(shù)為0.8V,則電源的電動(dòng)勢(shì)等于（）

A.1VB.1.2V

C.2VD.4V

【答案】C

u_1ir_

【解析】當(dāng)S閉合時(shí)，/=/?|=TA=1A,故有E=/（L5Q+r）;當(dāng)S斷開時(shí)，廠=R=0.8

A,故有E=/'（2。+）解得E=2V,C正確.

5.（多選）在如圖所示的電路中，電源的電動(dòng)勢(shì)為3.2V,電阻R的阻值為30Q,小燈泡L的額

定電壓為3.0V,額定功率為4.5W.當(dāng)開關(guān)S接位置1時(shí)，理想電壓表的讀數(shù)為3V,假如

小燈泡電阻阻值不變，下列說(shuō)法正確的是（）

A.電源的內(nèi)電阻為4Q

B.小燈泡的電阻為2Q

C.當(dāng)開關(guān)S接到位置2時(shí)，小燈泡不能正常發(fā)光

D.當(dāng)開關(guān)S接到位置2時(shí)，小燈泡兩端的電壓為3V

【答案】BC

【解析】

燈泡的額定電流兒=2=熬A=1.5A,電阻&=佚=梨。=2。，當(dāng)開關(guān)接1時(shí)，通過(guò)

UL3.01L1.5

U3

電阻的電流/=不=而根據(jù)閉合電路歐姆定律知〃,代入數(shù)據(jù)得

RKJUA=0.1A,E=U+r=2Q,

E32

故A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)開關(guān)接2時(shí)，通過(guò)燈泡的電流=弁匚=工A=0.8A,小于燈

KL-rr2+2

泡的額定電流，實(shí)際功率小于其額定功率，則燈泡L不能正常發(fā)光，此時(shí)燈泡兩端的電壓為

UL'=IL'RL=0.8X2V=L6V,故C正確，D錯(cuò)誤.

6.如圖所示，當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí)，電壓表示數(shù)為3V,當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電壓表示數(shù)為1.8V,

則外電阻A與電源內(nèi)阻/?之比為（）

A.5：3B.3：5

C.2：3D.3：2

【答案】D

【解析】

S斷開時(shí)，電壓表的示數(shù)等于電源的電動(dòng)勢(shì)，即E=3V°S閉合時(shí)，U?=1.8V,所以[/內(nèi)=

E-U外=1.2V。因U*=/R,U^=Ir,所以R：r=U外：U內(nèi)=1.8：1.2=3：2。

7.有兩個(gè)相同的電阻R,串聯(lián)起來(lái)接在電動(dòng)勢(shì)為E的電源上，電路中的電流為/；將它們并

聯(lián)起來(lái)接在同一電源上，此時(shí)流過(guò)電源的電流為與，則電源的內(nèi)阻為（）

R

A.RB.2

R

C.47?D.[

o

【答案】C

【解析】由串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的特點(diǎn)及閉合電路的歐姆定律得E=/（2/?+r）,E=|/（7+r],

由以上兩式可得r=4/?o

8.（多選）如圖所示，這是兩個(gè)閉合電路中兩個(gè)電源的U—/圖像，下列說(shuō)法中正確的是（）

A.電動(dòng)勢(shì)EI=E2,內(nèi)阻

B.電動(dòng)勢(shì)昂=及，內(nèi)阻ri>m

C.電動(dòng)勢(shì)Ei=及，發(fā)生短路時(shí)的電流力>/2

D.當(dāng)兩電源的工作電流變化相同時(shí)，電源2的路端電壓變化較大

【答案】ACD

【解析】

電源的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻的測(cè)定可以通過(guò)。一/圖線來(lái)完成，由圖線可知，El=E2,兩電源的

E

短路電流人>/2（圖線的橫截距），故內(nèi)阻r=7，n<r2,A、C正確，B錯(cuò)誤；因圖線I的斜率的

絕對(duì)值小于圖線2的斜率的絕對(duì)值，由圖線可以得到△U=rA/=>ZkU2>^Ui,D正確。

題組B能力提升練

9.如圖所示，電阻R、R2、R3的阻值相等，電池的內(nèi)阻不計(jì)，開關(guān)S接通后流過(guò)R2的電流

是S接通前的（）

1

-

2

AC.

1

-

3

【答案】B

..￡1￡

【解析】設(shè)電源電動(dòng)勢(shì)為E,R1—R2—R3—R,則S接通時(shí)，，2=----pX-=—,S斷開時(shí)，/2‘

_,AZJI\

R+]

Eh2

=6，所以曰故B正確。

ZKhJ

10.酒精測(cè)試儀用于機(jī)動(dòng)車駕駛?cè)藛T是否飲酒及其他嚴(yán)禁酒后作業(yè)人員的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，它利用

的是一種二氧化錫半導(dǎo)體型酒精氣體傳感器。這種酒精氣體傳感器的電阻的倒數(shù)與酒精氣體

的濃度成正比，在如圖所示的電路中，電壓表示數(shù)U與酒精氣體濃度c之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系正確

的是(）

A.U越大,表示C越大,

B.U越大,表示c越大,但是c與。不成正比

C.U越大,表示c越小,c與U成反比

D.U越大,表示c越小,但是c與U不成反比

【答案】B

【解析】

E

由閉合電路歐姆定律可得：電壓表示數(shù)。=Ro:酒精氣體傳感器的電阻的

〃+/?（）+/?+/?」

1F

倒數(shù)與酒精氣體的濃度成正比，即寸=h；整理得U=----------『Ro。則U越大，表示c越

&r+Ro+R+；

KC

大，但是c與U不成正比，故B正確，A、C、D錯(cuò)誤。

11.如圖所示的閉合電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=6V,燈泡A標(biāo)有“4.5V3W"，燈泡B標(biāo)有

“3V3W”.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)A、B兩燈均正常發(fā)光.求：

(1)R的阻值；

⑵電源的內(nèi)阻匚

【答案】(1)1.5。(2)0.9Q

【解析】

PR3

(1)流過(guò)/?及B燈的電流.=UB=,A=1A

..U\—UB

所以F/?=—;——=1.5Q

/B

PA32

(2)流過(guò)A燈的電流/A=〃=4,qA=1A

由閉合電路歐姆定律得：E=UA+(/A+/B)「

解得r=0.9Q

12.在如圖所示的電路中，電阻Hi=9Q,7?2=15Q,R3=30Q,電源內(nèi)電阻r=lQ,閉合開

關(guān)S,理想電流表的示數(shù)/2=0.4A.求：

(1)電阻用兩端的電壓U3-,

(2)流過(guò)電阻用的電流1\的大??；

(3)電源的總功率P.

【答案】(1)6V(2)0.6A(3)7.2W

【解析】

(1)電阻/?3兩端的電壓U3=/2/?2=0.4X15V=6V：

(2)通過(guò)電阻r的電流大小/3=,=O.2A

流過(guò)電阻R的電流大小/I=/2+；3=0.4A+0.2A=0.6A：

(3)電源的電動(dòng)勢(shì)為：E=/ir+7i/?i4-(/3=0.6XlV+0.6X9V+6V=12V

電源的總功率為P=/iE=7.2W或P=/i2(r+R+/受)=7.2W.

A2IA3

13.如圖所示，電源電動(dòng)勢(shì)E=10V,內(nèi)阻/'=0.5。，閉合開關(guān)S后標(biāo)有“8V16W”的燈

泡L恰好能正常發(fā)光，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻Ho=lQ,求：

(1)電源的總功率；

(2)電動(dòng)機(jī)的輸出功率.

【答案]⑴40W(2)12W

【解析】

(1)燈泡L正常發(fā)光，則路端電壓等于燈泡的額定電壓8V

內(nèi)電壓t/rt=10V-8V=2V

則總電流/=半=4A

電源總功率P=1E=4X10W=40W

(2)流經(jīng)電動(dòng)機(jī)的電流/M=I-U[-2A

電動(dòng)機(jī)的總功率PM=[7I./M=8X2W=16W

電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻消耗的功率PO=/M2R)=4W

故電動(dòng)機(jī)的輸出功率P±UPM—POU%W.

題組C培優(yōu)拔尖練

14.如圖所示電路中，電源電動(dòng)勢(shì)E=12V,內(nèi)阻r=2Q,Ri=4Q,&=6Q,7