必修 第三册 第2单元 第2课时 闭合电路欧姆定律（Word教参）-【百汇大课堂】2026年高考物理总复习下册·第1轮（浙江专用）

第2课时　闭合电路欧姆定律 目标定位 1.掌握串、并联电路的特点，会分析有关问题。2.掌握闭合电路欧姆定律，会分析电路的动态问题。3.会计算闭合电路的功率问题和效率问题。4.掌握电源的U－I图像。 考点一　闭合电路欧姆定律及电路的动态分析 [对应学生用书P26] 1．电动势 (1)非静电力所做的功与所移动的电荷量之比叫电动势。 (2)物理含义：电动势表示电源把其他形式的能转化成电势能本领的大小，在数值上等于电源没有接入电路时两极间的电压。 2．闭合电路欧姆定律 (1)内容：闭合电路的电流跟电源的电动势成正比，跟内、外电路的电阻之和成反比。 (2)公式：I＝(只适用于纯电阻电路)。 (3)其他表达形式 E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir(适用于任意电路)。 1．路端电压与外电阻的关系 (1)纯电阻电路：U＝IR＝·R＝，当R增大时，U增大。 (2)特殊情况 ①当外电路断路时，I＝0，U＝E； ②当外电路短路时，I短＝，U＝0。 2．动态电路分析常用方法 (1)程序法：遵循“局部—整体—局部”的思路。 ①分析步骤(如图)： ②分析时：串联电路注意分析电压关系，并联电路注意分析电流关系。 (2)结论法：“串反并同”，应用条件为电源内阻不为零。 ①所谓“串反”，即某一电阻的阻值增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大； ②所谓“并同”，即某一电阻的阻值增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。 考向1闭合电路欧姆定律的基本应用 [典例1] 在如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2的阻值未知，R3是滑动变阻器，在其滑片从最左端滑至最右端的过程中，测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图乙所示，其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时分别得到的。求： (1)电源的电动势和内电阻； (2)定值电阻R2的阻值； (3)滑动变阻器R3的最大值。 答案：(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　(3)300 Ω 解析：(1)由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir， 将图线上A、B两点的U、I值代入得E＝16＋0.2r，E＝4＋0.8r，解得E＝20 V，r＝20 Ω。 (2)当R3的滑片自左向右滑动时，R3的有效阻值变小，电路中的总电阻变小，总电流变大，由此可知，图线上的A、B两点分别对应滑片位于最左端和最右端。当滑片位于最右端时，R3＝0，R1被短路，外电路电阻即为R2，故由B点的U、I值得R2＝＝ Ω＝5 Ω。 (3)当滑片在最左端时，R3的有效阻值最大，并对应着图线上的A点，故由A点的U、I值可求出此时外电路的电阻，再根据串、并联电路的规律求出R3的最大值，R外＝＝ Ω＝80 Ω，又R外＝＋R2， 代入数据，解得滑动变阻器的最大值R3＝300 Ω。 考向2闭合电路的动态分析 [典例2] (多选)在如图所示的电路中，电源的负极接地，其电动势为E、内电阻为r，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，A、V为理想电流表和电压表。在滑动变阻器滑片P自a端向b端滑动的过程中，下列说法正确的是(　　) A．电压表示数减小 B．电流表示数增大 C．电阻R2消耗的功率增大 D．a点的电势降低 BD　解析：方法一：程序法 P由a端向b端滑动，R3接入电路的阻值减小，则总电阻减小，总电流增大，电阻R1两端电压增大，电压表示数变大，A错误；电阻R2两端的电压U2＝E－I总(R1＋r)，I总增大，则U2减小，I2＝，则I2减小，电流表的示数IA＝I总－I2，IA增大，B正确；由P2＝I22R2知，P2减小，C错误；Uab＝φa－φb＝φa＝U2，故φa降低，D正确。 方法二：结论法 由于R3减小，R2与R3并联，则U2、I2均减小，而P2＝I22R2，知P2减小，C错误；Uab＝U2＝φa－φb＝φa，则φa减小，D正确；因为R1间接与R3串联，故I1、U1均增大，故电压表示数增大，A错误；根据IA＝I1－I2知，IA增大，B正确。 方法三：极限法 设滑片P滑至b点，则R3＝0，φa＝φb＝0，D正确；R2上电压为零，则功率也为零，C错误；当R3＝0时，总电阻最小，总电流最大，R1上电压最大，A错误；由于IA＝I1－I2，此时I1最大，I2＝0，最小，故IA增大，B正确。 考向3含容电路的动态分析 [典例3] (2024·温州联考)如图所示的电路，R1、R2、R3是定值电阻，R4是滑动变阻器，电源内阻不可忽略。闭合开关，在电路稳定后，将滑动变阻器的滑动触头由中点向上移动，下列说法正确的是(　　) A．电压表示数变小 B．电流从上往下通过R3 C．电源的输出功率变小 D．通过R2的电流变大 B　解析：触头由中点向上移动，R4变大，总电阻变大，所以电压表示数变大，通过R2的电流减小，A、D错误；电容器两端电压增大，所以要充电，电流从上往下通过R3，B正确；因内阻大小不确定，电源的输出功率变化情况无法判断，C错误。 解答闭合电路动态问题的基本思路 (1)“先总后分”——先判断总电阻和总电流如何变化； (2)“先干后支”——先分析干路部分，再分析支路部分； (3)“先定后变”——先分析电阻不变的支路，再分析阻值变化的支路。 考向4 电路故障分析 [典例4] 如图所示的电路中，电源的电动势为6 V，当开关S闭合后，灯泡L1和L2都不亮，用电压表测得各部分的电压分别为Uab＝6 V，Uad＝0，Ucd＝6 V，由此可断定(　　) A．L1和L2的灯丝都烧断了 B．L1的灯丝烧断了 C．L2的灯丝烧断了 D．滑动变阻器R断路 C　解析：由Uab＝6 V可知电源完好，灯泡都不亮，说明电路中出现断路故障，由Ucd＝6 V可知，灯泡L1与滑动变阻器R完好，断路故障出现在c、d之间，故灯泡L2的灯丝烧断了，C正确。 电路故障检测方法 (1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联部分短路。 (2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，可以确定故障的位置，在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程。 (3)电阻表检测：当测量值很大时，表示该处断路；当测量值很小或为零时，表示该处短路。在用电阻表检测时，应断开电源。 考点二　闭合电路的功率及效率问题 [对应学生用书P27] 1．电源的总功率 (1)任意电路：P总＝IE＝IU外＋IU内＝P出＋P内。 (2)纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝。 2．电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝IU内＝P总－P出。 3．电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝IU＝IE－I2r＝P总－P内。 (2)纯电阻电路：P出＝I2R＝。 1．电源的输出功率P出与外电阻R的函数关系 对纯电阻外电路：P出＝UI＝I2R＝R＝＝，P出－R图像如图所示。 (1)当R“接近”r时，P出增大；当R“远离”r时，P出减小。 (2)当R＝r时，电源的输出功率最大，最大值Pmax＝。 2．电源的效率 (1)表达式：η＝×100%＝×100%。 (2)纯电阻电路中η＝×100%。 [典例5] (2025·宁波模拟)硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I的关系图像，图线b是某纯电阻电器的U－I图像。则在该光照强度下，把该电池和该电器组成一个电路时，电池的(　　) A．内阻为6.5 Ω B．输出功率为12.5 W C．内耗功率为0.22 W D．效率为69.2% C　解析：根据闭合电路欧姆定律得U＝E－Ir，当I＝0时，E＝U，由a与纵轴的交点读出电动势为E＝3.6 V，根据两图线交点处的状态可知，该电池与该电器组成电路时，电器两端的电压为2.5 V，电流为0.2 A，则电池内阻r＝ Ω＝5.5 Ω，A错误；电池的路端电压为2.5 V，电流为0.2 A，则输出功率为P＝2.5×0.2 W＝0.5 W，B错误；电池内阻消耗的功率为Pr＝EI－UI＝3.6×0.2－2.5×0.2 W＝0.22 W，C正确；电池的效率为η＝×100%＝69.4%，D错误。 [典例6] 如图所示，已知电源电动势E＝6 V，内阻r＝1 Ω，保护电阻R0＝0.5 Ω。 (1)当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大？并求这个最大值； (2)当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大？并求这个最大值； (3)求电源的最大输出功率。 答案：(1)0　8 W　(2)1.5 Ω　6 W　(3)9 W 解析：(1)保护电阻消耗的电功率为P0＝， 因R0和r是常量，而R是变量，故R最小时，P0最大，即R＝0时，P0max＝＝ W＝8 W。 (2)把保护电阻R0看作电源内阻的一部分，当R＝R0＋r， 即R＝0.5 Ω＋1 Ω＝1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大，PRmax＝＝ W＝6 W。 (3)由P出＝()2R外＝可知，当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω时， P出max＝＝ W＝9 W。 关于电源功率和效率问题的两点提醒 (1)当电源的输出功率最大时，电源的效率并不是最大，只有50%；当R→∞时，η→100%，但此时P出→0，无实际意义。 (2)对于电路中的定值电阻，其消耗的功率根据P＝I2R来判断，与电源输出功率大小的判断方法不同。 考点三　电源U－I图像的理解及应用 [对应学生用书P28] 1．闭合电路的路端电压U与电流I的关系式：U＝E－Ir。 2．电源的U－I图像 图像 截距 (1)纵截距表示电源电动势E； (2)横截距表示电源的短路电流，I短＝ 斜率 电源内阻r＝||＝ 面积 电源的输出功率P出＝UI(P总＝EI，P内＝P总－P出＝EI－UI) 点坐标U、I的比值 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 [典例7] (多选)某电源的路端电压与电流的关系图像如图所示，下列结论正确的是(　　) A．电源的电动势为6.0 V B．电源的内阻为12 Ω C．电源的短路电流为0.5 A D．电流为0.3 A时的外电阻是18 Ω AD　解析：虽然该电源的U－I图像的纵轴坐标不是从0开始的，但纵轴上的截距仍为电源的电动势，即E＝6.0 V，横轴上的截距0.5 A不是电源的短路电流，故内阻应用斜率的绝对值计算，即r＝||＝|| Ω＝2 Ω，由闭合电路欧姆定律可得，电流I＝0.3 A时，外电阻R＝－r＝18 Ω，A、D正确，B、C错误。 [典例8] (2025·金华检测)如图甲是连接电动机的电路，闭合开关，当滑动变阻器的触头从一端滑到另一端的整个过程中，两电压表的读数随电流表读数的变化情况如图乙所示，已知当电流小于0.2 A时，电动机不会发生转动，若不考虑电表对电路的影响，则(　　) A．该电动机的内阻为2 Ω B．该电路中电源的电动势为3.4 V C．此电路中，电动机的最大输出功率为0.9 W D．若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于12 Ω D　解析：当电流小于0.2 A时，电动机不会发生转动，此时为纯电阻元件，则该电动机的内阻为rM＝ Ω＝4 Ω，A错误；当U2＝3.4 V时I＝0.1 A，当U2＝3.0 V时I＝0.3 A，代入方程E＝U2＋Ir，解得该电路中电源的电动势为E＝3.6 V，内阻r＝2 Ω，B错误；此电路中，电动机的最大输出功率为P＝IU1－I2rM＝3×0.3 W－0.32×4 W＝0.54 W，C错误；当电动机两端电压超过U1＝0.8 V时电动机开始转动，此时电路中的电流为I＝0.2 A，则由电路可知E＝U1＋I(R＋r)，解得R＝12 Ω，即若电动机能转动，需要调节滑动变阻器阻值小于12 Ω，D正确。 1．如图电路由两部分组成，一部分由电阻丝AB、滑动变阻器、不计内阻的电源、开关及导线组成，电阻丝总长度为L，总电阻为R，滑动变阻器总电阻R1＝R；另一部分由悬挂摆球的较长金属细导线、理想电压表及导线组成。金属细导线与水平固定的电阻丝AB无摩擦接触，摆球在竖直平面内做周期为T的简谐运动，不计金属细导线电阻及与电阻丝的接触电阻，理想电压表一端接悬点，另一端接电阻丝中点O且不影响金属细导线运动，已知摆球悬点在电阻丝中点正上方，则(　　) A．当摆球运动到最左边时，理想电压表示数最小 B．当摆球运动到最低点时，理想电压表示数最大 C．R1取最大值时，金属导线与电阻丝接触点到O点的最远距离为l，则理想电压表两端电压随时间变化的规律可表示为U＝·sin D．减小滑动变阻器接入电路的阻值，理想电压表示数最大值变小 C　解析：电阻丝AB、滑动变阻器、电源串联，电压表测量金属细导线与电阻丝的接触点与O点之间的电压(点拨：理想电压表在电路中相当于断路，分析时先将电压表去除，确定电路连接情况，再连上电压表确定电压表测量哪部分两端电压)，故摆球运动到最低点时，电压表示数为零，运动到最左边时，电压表示数最大，A、B错误；R1取最大值时，串联电路中电流I＝，金属细导线与电阻丝接触点到O点的最远距离为l，则电压表最大示数为IR＝，若从摆球过平衡位置开始计时，则电压表两端电压随时间变化的规律可以表示为U＝ sin ，C正确；减小滑动变阻器接入电路的阻值，总电阻减小，由闭合电路欧姆定律可知，总电流增大，理想电压表示数最大值变大，D错误。 2．有一个电动势为3 V、内阻为1 Ω的电源。下列电阻与其连接后，使电阻的功率大于2 W，且使该电源的效率大于50%的是(　　) A．0.5 Ω B．1 Ω C．1.5 Ω D．2 Ω 答案：C 3．(多选)某实验小组用如图甲所示的电路完成了蓄电池的电动势E和内阻r的测量，该小组的同学测量了多组数据，并根据测量的数据描绘了如图乙所示的图线。已知两电表均为理想电表，则下列说法正确的是(　　) 　 A．E＝1.40 V B．r＝3.50 Ω C．调节滑动变阻器使其阻值为零时，流过电源的电流为0.40 A D．调节滑动变阻器使电压表的示数为1.20 V时，电流表的示数I′＝0.20 A 答案：AD 学科网（北京）股份有限公司 $$