第12章 2.第1课时 闭合电路的欧姆定律（教用word）-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）

本讲义聚焦闭合电路的欧姆定律核心知识点，从电动势（非静电力、定义式、与电压区别）切入，衔接闭合电路组成（内、外电路），延伸至欧姆定律内容、表达式及能量转化，最后拓展电阻表原理，构建完整知识支架。 资料通过情境问题驱动学习，结合易错辨析、对比表格及典例（如含电动机电路分析）培养科学思维，实验原理（电阻表改装）渗透科学探究，助力物理观念形成，课中辅助教学，课后强化练习查漏补缺。

第1课时　闭合电路的欧姆定律 学习目标 1.理解电动势的概念，理解电动势与电压的区别。 2.知道外电路、内电路的概念，知道电动势等于内、外电路电势降落之和。 3.理解闭合电路欧姆定律的内容、表达式及适用条件，会进行有关计算。 知识点一　电动势 情境：若在A、B之间加一个装置P，如图所示，该装置能在B失去电子的过程中，不断地从A取走电子补充给B，使A、B始终带一定数量的正、负电荷。 问题：（1）导线H上的电流有什么特点？ 提示：由于A、B之间始终存在电势差，导线H内存在持续的电流，电流方向与电子移动方向相反。 （2）装置P具有什么作用？ 提示：装置P称为电源，A为电源的正极，B为电源的负极。电源的作用就是把负电荷在电源内部由正极搬运到负极，维持电源正极和负极之间的电势差，从而使电路中有持续电流。 1.非静电力：电源把正电荷从　负　极搬运到　正　极的力。在化学电池（干电池、蓄电池等）中，非静电力是　化学　作用；在发电机中，非静电力是　电磁　作用。 2.电源：通过　非静电力　做功把其他形式的能转化为　电势能　的装置。 3.电动势 （1）定义：在电源内部，非静电力　所做的功　与所移动的　电荷量　的比值叫电源的电动势。 （2）定义式：E＝　　。 （3）单位：　伏特　（V），1 V＝1 J/C。 （4）物理意义：反映电源把其它形式的能转化为　电能　本领的大小。 （5）决定因素：电动势由电源中　非静电力　的特性决定，跟电源的体积　无关　，跟外电路也　无关　（均选填“有关”或“无关”）。 【易错辨析】 （1）电源是通过静电力做功把其它形式的能转化为电能的装置。（　×　） （2）根据电动势定义式E＝可知E与W成正比、与q成反比。（　×　） （3）一节1号干电池（1.5 V）与一节7号干电池（1.5 V）把化学能转化为电能的本领一样大。（　√　） （4）外电路变化时，电源的电动势也变化。（　×　） 电动势与电压的比较 电动势E 电压（电势差）U 描述对象 电动势是对电源而言的 电压是对某一段电路而言的 物理意义 电动势是指非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的本领 电压表示静电力移送1 C电荷量时电势能转化为其他形式能的多少 决定因素 由电源本身决定，与其他因素无关 由电源及导体电阻、导体连接方法决定 单位 伏特（V） 伏特（V） 联系 电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差 【例1】　（电动势的理解）下列有关电动势的说法正确的是（　　） A.电源的电动势跟电源内非静电力做的功成正比，跟通过的电荷量成反比 B.电动势的单位跟电压的单位一致，所以电动势就是电源两极间的电压 C.非静电力做的功越多，电动势越大 D.电动势的大小由电源内非静电力的特性决定 答案：D 解析：E＝是电动势的定义式，不能说E和W成正比，和q成反比，电动势的大小由电源内非静电力的特性决定，与非静电力做功的多少无关，故A、C错误，D正确；虽然电动势的单位跟电压的单位一致，但电动势是和非静电力做的功所对应的物理量，而电压是和静电力做的功所对应的物理量，故B错误。 【例2】　（两个不同电池的电动势的比较）铅蓄电池的电动势为2 V，干电池的电动势为1.5 V，则下列说法正确的是（　　） A.铅蓄电池两极间的电压为2 V B.干电池能在1 s内将1.5 J的化学能转化成电能 C.铅蓄电池接入不同电路中，电动势会发生变化 D.电路中通过相同的电荷量时，铅蓄电池比干电池中非静电力做的功多 答案：D 解析：当铅蓄电池不接入电路时，两极间的电压为2 V，当接入电路时，两极间的电压小于2 V，故A错误；干电池的电动势为1.5 V，根据W＝qU知，电路中每通过1 C的电荷量，电池把1.5 J的化学能转化为电能，与时间无关，故B错误；电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，与电源接入的电路无关，故C错误；根据W＝qU可知，电路中通过相同的电荷量时，铅蓄电池比干电池中非静电力做的功多，故D正确。 知识点二　闭合电路欧姆定律及其能量分析 　情境：日常生活中我们经常接触到各种各样的电源，如图所示的干电池、手机电池，它们有的标有“1.5 V”字样，有的标有“3.7 V”字样。 问题：（1）如果把1 C的正电荷分别从1.5 V的干电池和3.7 V的手机电池的负极移到正极，非静电力分别做了多少功？ 提示：根据电动势表达式E＝，可知W＝qE，代入数据可得非静电力分别做了1.5 J和3.7 J的功。 （2）电势能分别增加多少？ 提示：根据功能关系知两次电势能分别增加了1.5 J和3.7 J。 （3）哪个电池的非静电力做功本领大？ 提示：根据电动势的物理意义知3.7 V的手机电池的非静电力做功本领大。 1.闭合电路 （1）闭合电路：由导线、　电源　和　用电器　连成的电路，如图所示。 （2）外电路：用电器和导线组成　外电路　，外电路的电阻称为外电阻。在外电路中，沿电流方向电势　降低　。 （3）内电路：如图所示，电源内部的电路叫　内电路　，内电路中的电阻叫　内电阻　，简称内阻。内阻的电势沿电流方向　降低　。 2.闭合电路中的能量转化 如图所示，电源的电动势为E，内阻为r，电路中电流为I。 在时间t内： （1）电源输出的电能（非静电力做的功）：W＝Eq＝　EIt　。 （2）外电路转化的内能：Q外＝　I2Rt　。 （3）内电路转化的内能：Q内＝　I2rt　。 （4）根据能量守恒定律，非静电力做的功：W＝Q外＋Q内，即E＝IR＋Ir，则有I＝。 3.闭合电路的欧姆定律 （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　反比。 （2）表达式：I＝　　。 （3）适用条件：外电路为　纯电阻　电路。 （4）闭合电路的欧姆定律也可写为E＝　U外＋U内　，即，电源的电动势等于内、外电路　电势降落　之和。 【易错辨析】 　（1）沿电流方向，外电阻的电势降低、内阻的电势升高。（　×　） （2）电源输出的能量一定全部转化为内能。（　×　） （3）电源电动势越大，闭合电路中的电流一定越大。（　×　） （4）表达式E＝IR＋Ir对接有电风扇的电路不成立。（　√　） 闭合电路欧姆定律及有关表达式 表达式 物理意义 适用条件 I＝ 电流与电源电动势成正比，与电路总电阻成反比 纯电阻电路 E＝I（R＋r）① E＝U外＋Ir② E＝U外＋U内③ 电源电动势在数值上等于电路中内、外电压之和 ①④式适用于纯电阻电路； ②③⑤式普遍适用 EIt＝I2Rt＋I2rt④ W＝W外＋W内⑤ 电源提供的总能量等于内、外电路中电能转化为其他形式的能的总和 【例3】　（闭合电路欧姆定律的应用）如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表（均为理想电表）的示数各为1.6 V和0.4 A。当S断开时，电压表的示数增加0.1 V，电流表的示数减少0.1 A，求电源的电动势及内电阻。 答案：2 V　1 Ω 解析：当S闭合时，R1、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得 U＝E－Ir，即1.6 V＝E－0.4 A×r　① 当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得U'＝E－I'r，即（1.6＋0.1）V＝E－（0.4－0.1）A×r　② 由①②得E＝2 V，r＝1 Ω。 【例4】　（含电动机的闭合电路欧姆定律的应用）如图所示，电源电动势E＝6 V，小灯泡L的规格为“3 V，0.9 W”，开关S接1、滑动变阻器接入电路的电阻为R＝8 Ω时，小灯泡L正常发光，开关S接2时，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R0＝2 Ω。求： （1）电源的内阻； 答案： 2 Ω 解析：小灯泡正常发光时的电阻为RL＝＝10 Ω 流过小灯泡的电流I＝＝0.3 A 当开关S接1时有E＝I（RL＋r＋R） 解得电源内阻r＝2 Ω。 （2）电动机的输入功率、输出功率及效率。 答案： 0.72 W　0.54 W　75％ 解析：当开关S接2时，灯泡正常发光，电路中的电流与开关S接1时的电流相同，所以电动机的正常工作电压U机＝E－I（RL＋r）＝2.4 V 电动机的输入功率P入＝U机I＝0.72 W 电动机的发热功率P热＝I2R0＝0.18 W 则电动机的输出功率P机出＝P入－P热＝0.54 W 电动机的效率η机＝×100％＝×100％＝75％。 电阻表的原理 1.电阻表的原理 （1）电路结构：如图所示。 （2）测量原理：闭合电路的欧姆定律。 （3）电阻表由电流表改装而成：通过表头的电流I＝，Rx＝－（R＋Rg＋r），Rx与电流I一一对应，如果将表盘上的电流值改为电阻值，就可以从表盘上直接读出电阻的数值，这样就制成了一个电阻表。 （4）电阻表的内阻：R内＝R＋Rg＋r。 （5）欧姆调零：式中R为变阻器，也叫调零电阻。通过调节它，可以使电阻表指针指向“0 Ω”位置。 2.刻度标注的特点 刻度 标注方法 标注位置 “0 Ω” 红、黑表笔相接，调节调零旋钮，使指针满偏，被测电阻Rx＝0 满偏电流Ig处 “∞” 红、黑表笔不接触，表头指针不偏转，被测电阻Rx＝∞ 电流为零处 中值电阻 Rx＝r＋R＋Rg 刻度盘正中央 “Rx” 红、黑表笔接Rx，Rx＝－（R＋Rg＋r），Rx与I一一对应 与Rx对应的电流I处 【典例】　如图所示为电阻表的工作原理图。 （1）若表头的满偏电流为Ig＝500 μA，干电池的电动势为1.5 V，把灵敏电流表的电流刻度值对应的电阻表电阻值填在下表中： 电流刻度 0 200 μA 300 μA 500 μA 电阻刻度 ∞ 4.5×103 Ω 2×103 Ω 0 解析：对应电流“0”刻度的电阻刻度为“∞”，对应满偏电流“500 μA”刻度的电阻刻度为“0”，所以调零时，由闭合电路欧姆定律有Ig＝， 解得电阻表总内阻R内＝Rg＋r＋R0＝＝3 000 Ω。 测量电阻Rx时有I＝， 得Rx＝－R内， 当I＝200 μA时，Rx＝－3 000 Ω＝4.5×103 Ω， 当I'＝300 μA时，Rx'＝－3 000 Ω＝2×103 Ω。 （2）这只电阻表的总内阻为3 000Ω，表针偏转到满刻度的时，待测电阻为6 000 Ω。 解析：由（1）可知这只电阻表的总内阻为3 000 Ω。当表针偏转到满刻度的处时，通过电阻表的电流I″＝＝ A。 Rx″＝－R内＝6 000 Ω。 1.（电动势的理解）〔多选〕对于电动势的定义式E＝的理解，下列说法正确的是（　　） A.E与W成正比 B.E与q成反比 C.E的大小与W、q无关 D.W表示非静电力做的功 解析：CD　电动势的定义式E＝中，E与W、q无关，E反映的是电源的属性，由电源内部非静电力的特性决定，W为非静电力做的功，故A、B错误，C、D正确。 2.（闭合电路的欧姆定律的理解）〔多选〕纯电阻电路中，若E表示电动势，U表示外电压，U'表示内电压，R表示外电路的总电阻，r表示内电阻，I表示干路电流，则下列各式正确的是（　　） A.U'＝IR B.U'＝E－U C.U＝E＋Ir D.U＝E 解析：BD　内电压U'＝Ir，故A错误；根据闭合电路欧姆定律E＝IR＋Ir＝U＋U'及公式U＝IR可知B、D正确，C错误。 3.（闭合电路的欧姆定律的应用） （2025·湖南常德月考）某同学利用如图所示的电路来探究闭合电路中总电流与电源电动势的关系，其中定值电阻R1＝10 Ω、R2＝8 Ω，电源的内阻r＝2 Ω。当单刀双掷开关接1时电流表的示数为I1＝0.2 A；则当单刀双掷开关接2时，电流表的示数I2为（　　） A.0.24 A B.0.2 A C.0.18 A D.0.3 A 解析：A　根据闭合电路的欧姆定律知，当单刀双掷开关接1时，I1＝，当单刀双掷开关接2时，I2＝，代入数据，由以上两式解得I2＝0.24 A，故选A。 4.（电阻表的原理）如图所示为一个将电流表改装成电阻表的示意图，此电阻表已经调零，用该电阻表测量一阻值为R的电阻时，指针偏转至满刻度的处。现用该电阻表测一阻值未知的电阻Rx的阻值，指针偏转到满刻度的处，可知该电阻的阻值为（　　） A.4R B.3R C.9R D.27R 解析：C　设改装后的电阻表电动势为E，内阻为R内，电流表的满偏电流为Ig，电阻表调零时有Ig＝，测量阻值为R的电阻时，有Ig＝，测量阻值未知的电阻Rx时有Ig＝，解得Rx＝9R，选项C正确。 知识点一　电动势 1.关于电源及电动势，下列说法中正确的是（　　） A.电源的电动势和电压单位相同，因此电动势就是电压 B.电动势是描述电源通过静电力做功把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量 C.电源的电动势E＝表明，电源的电动势大小与非静电力做的功成正比 D.电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功使电荷的电势能增加 解析：D　电源的电动势和电压单位相同，但是电动势与电压是不同的概念，故A错误；电动势是描述电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量，故B错误；E＝是定义式，电源的电动势由电源本身的性质决定，与非静电力做的功无关，所以C错误；电源把正电荷从负极搬运到正极的过程中，非静电力做功使电荷的电势能增加，所以D正确。 2.某电源的电动势为6 V，这表示（　　） A.该电源在每秒内把6 J其他形式的能转化为电势能 B.电路通过1 C的电荷量，该电源把6 J其他形式的能转化为电势能 C.该电源比电动势为1.5 V的电源做功多 D.该电源与电动势为1.5 V的电源相比，通过1 C电荷量时转化的电势能相同 解析：B　该电源的电动势为6 V，这表示电路通过1 C的电荷量，电源把6 J其他形式的能转化为电势能，故A错误，B正确；该电源比电动势为1.5 V的电源非静电力做功的本领强，但在通过电荷量未知的情况下无法比较做功的多少，故C错误；通过1 C电荷量时，该电源比电动势为1.5 V的电源转化的电势能多，故D错误。 3.如图所示为两节某品牌的不同型号干电池，其上均标有“1.5 V”字样，下列说法正确的是（　　） A.两种型号的电池都有内阻而且一定相同 B.两种型号的电池储存的能量一定相同 C.“1.5 V”表示电池供电时正负极之间的电压为1.5 V D.“1.5 V”表示电池供电时每通过1 C的电荷量，有1.5 J的化学能转化为电能 解析：D　不同型号的电池均有内阻，但内阻不一定相同，故A错误；不同型号的电池所储存的电能不一定相同，故B错误；“1.5 V”表示电池断路时，正负两极间电压为1.5 V，而在实际供电时正负极之间的电压均要小于1.5 V，故C错误；根据W＝Eq可知，“1.5 V”表示电池供电时每通过1 C的电荷量，有1.5 J的化学能转化为电能，故D正确。 知识点二　闭合电路欧姆定律及其能量分析 4.某电路如图所示，已知电源的内阻r＝1 Ω，外电路电阻R＝6 Ω，理想电压表的示数U＝3.0 V。则电源的电动势E等于（　　） A.3.0 V B.3.2 V C.3.5 V D.4.0 V 解析：C　由U外＝IR可知I＝＝＝ A＝0.5 A，根据闭合电路欧姆定律得电源电动势E＝U外＋Ir＝U＋Ir＝3.0 V＋0.5×1 V＝3.5 V，故C正确。 5.如图所示是手电筒的电路图。老式的手电筒是把两节1号干电池串联起来作为电源，一节1号干电池的电动势是1.5 V。手电筒内的小灯泡的额定电压为2.5 V，额定电流为0.3 A，按下开关后，小灯泡正常发光。（提示：两节电池串联时，电池组的电动势、内阻分别等于两节电池电动势、内阻之和），则下列说法正确的是（　　） A.手电筒不工作时电源两端电压是2.5 V B.小灯泡正常工作时的电阻为10 Ω C.电池组的内电阻约为1.7 Ω D.手电筒长时间使用后，仍然能保证小灯泡正常发光 解析：C　手电筒不工作时，电源两端的电压为电源的电动势，即3.0 V，故A错误；根据小灯泡的额定电压、额定电流结合部分电路欧姆定律，可知小灯泡正常工作时的电阻R＝＝ Ω≈8.3 Ω，故B错误；由闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir，得电池组的内电阻r＝＝ Ω≈1.7 Ω，故C正确；手电筒长时间使用后，电池组的电动势会减小、内阻会增大，给灯泡提供的电压会小于其额定电压，小灯泡不能正常发光，故D错误。 6.在如图所示的电路中R1＝4 Ω，R2＝6 Ω，电源电动势E＝3 V。当S闭合时，理想电压表的示数为U＝1 V。则流过电源的电流和电源的内阻分别为（　　） A.0.25 A　2 Ω B.0.5 A　2 Ω C.0.25 A　4 Ω D.0.5 A　4 Ω 解析：A　流过电源的电流与流过R1的电流相同，根据部分电路欧姆定律得I＝＝ A＝0.25 A，根据闭合电路欧姆定律I＝，代入数据可得电源内阻r＝2 Ω，故选A。 知识点三　电阻表的原理 7.以下是电阻表原理的电路示意图，正确的是（　　） 解析：C　由于要保证电流在表头中由红进黑出，故红表笔应接电源的负极，黑表笔接电源的正极；并且在测量电阻时要进行欧姆调零；故应串接滑动变阻器，故C正确，A、B、D错误。 8.〔多选〕（2025·河北唐山期末）在如图所示的电路中，电源的电动势为3.2 V，电阻R的阻值为30 Ω，小灯泡L的额定电压为3.0 V，额定功率为4.5 W。当开关S接位置1时，理想电压表的读数为3 V，假如小灯泡电阻阻值不变，下列说法正确的是（　　） A.电源的内阻为4 Ω B.小灯泡的电阻为2 Ω C.当开关S接到位置2时，小灯泡不能正常发光 D.当开关S接到位置2时，小灯泡两端的电压为3 V 解析：BC　当开关S接1时，通过电阻R的电流I＝＝ A＝0.1 A，根据闭合电路欧姆定律知E＝U＋Ir，代入数据得r＝2 Ω，故A错误；灯泡的额定电流IL＝＝ A＝1.5 A，电阻RL＝＝ Ω＝2 Ω，B正确；当开关S接2时，通过灯泡的电流IL'＝＝ A＝0.8 A，小于灯泡的额定电流，实际功率小于其额定功率，则灯泡L不能正常发光，此时灯泡两端的电压为UL'＝IL'RL＝0.8×2 V＝1.6 V，故C正确，D错误。 9.〔多选〕（2025·北京市第二中学期中）超导限流器由超导部件和限流电阻并联组成，如图所示。超导部件有一个超导临界电流IC，当通过限流器的电流I＞IC时，将造成超导部件失超，从超导态（本题认为电阻为零）转变为正常态（本题认为是一个纯电阻）。以此来限制电力系统的故障电流。已知超导部件的正常电阻为R1＝3 Ω，超导临界电流IC＝1.2 A，限流电阻R2＝6 Ω，小灯泡L上标有“6 V，6 W”字样，电源电动势E＝8 V，内阻r＝2 Ω。原来电路正常工作，现小灯泡L突然发生短路。则（　　） A.小灯泡L短路前，通过R1的电流为 A B.小灯泡L短路后，超导部件将由超导态转为正常态 C.小灯泡L短路后，通过R1的电流为2 A D.小灯泡L短路后，通过R1的电流为 A 解析：BD　电路正常工作时，超导部件的电阻为0，故外电路只有灯泡L，经计算此时通过R1的电流为IL＝＝ A＝1 A，故A错误；当灯泡L突然发生短路时，外电路突然短路，电路中的电流为I＝＝＝4 A＞1.2 A，所以超导部件将由超导态转为正常态，故B正确；当由超导态转为正常态时，此时超导部件的电阻变为3 Ω，由于限流电阻为6 Ω，故其并联后的总电阻为2 Ω，由闭合电路欧姆定律可得，电路中的电流为I＝＝2 A，则通过R1的电流为I1＝I·＝2× A＝ A，故C错误，D正确。 10.〔多选〕如图所示，电源电动势E为9 V，内阻r为1 Ω，“4 V　2 W”的灯泡与一个线圈电阻为0.4 Ω的电动机串联。当电动机正常工作时，灯泡也正常发光，下列说法正确的是（　　） A.电动机两端的电压为0.2 V B.电路中的电流为2 A C.电源的路端电压为8.5 V D.电动机的输出功率为2.15 W 解析：CD　电路中的电流为I＝IL＝＝ A＝0.5 A，把电源、灯泡看作一个等效电源，根据U＝E－Ir，得电动机两端的电压为UM＝E－Ir－UL＝4.5 V，故A、B错误；电源的路端电压U＝E－Ir＝9 V－0.5×1 V＝8.5 V，故C正确；电动机的输出功率为P出＝UMI－I2rM＝2.15 W，故D正确。 11.随着无人机应用的普及，低空经济走进大众视野。图甲为一款新型航拍无人机，它的一个直流电动机的额定电压为U＝3.8 V，额定电流为I＝0.5 A，内阻为R＝2 Ω。图乙为无人机电路图，将电动机接在电动势为E＝4.2 V的电源两端，闭合开关S，电动机恰好能正常工作。求： （1）电源的内阻r； （2）电动机正常工作时的输出功率P出。 答案：（1）0.8 Ω　（2）1.4 W 解析：（1）由闭合电路欧姆定律得E＝U＋Ir 解得r＝0.8 Ω。 （2）电动机的输入功率P入＝UI＝1.9 W 电动机的热功率P热＝I2R＝0.5 W 电动机的输出功率P出＝P入－P热 解得P出＝1.4 W。 12.如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300 μA，内阻r0＝100 Ω，调零电阻最大阻值为R＝50 kΩ，串联的定值电阻R0＝50 Ω，电池电动势E＝1.5 V，用它测量电阻Rx的阻值，能准确测量的阻值范围是（　　） A.30～80 kΩ B.3～8 kΩ C.300～800 kΩ D.3 000～8 000 kΩ 解析：B　电阻表的中值电阻附近刻度最均匀，读数误差最小；电阻表的中值电阻R中等于电阻表的内阻R内，根据闭合电路欧姆定律，满偏时Ig＝，半偏时Ig＝，联立解得R中＝R内＝＝ Ω＝5 kΩ，故选B。 1 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $