第10章 第2讲 闭合电路的欧姆定律(word教师用书)-【金版新学案】2027年高考物理高三总复习大一轮复习讲义

该高中物理讲义聚焦闭合电路的欧姆定律高考核心考点，涵盖电动势、功率效率、动态分析及U-I图像等内容，按概念规律、应用方法、图像分析的逻辑层次架构知识体系。通过考点梳理、方法指导（如动态分析程序法）、真题训练（2026年模拟题）等环节，帮助学生系统突破重点难点。 资料突出科学思维与物理观念培养，采用分层练习设计（自测题、拓展变式、针对练），如动态分析中结合程序法与“串反并同”结论法，引导学生建构电路分析模型。不同层次练习配合即时反馈，确保高效复习，助力学生提升应考能力，为教师把控复习节奏提供清晰指导。

第2讲　闭合电路的欧姆定律 【学习目标】　1.理解闭合电路欧姆定律的内容、表达式及适用条件，会对直流电路进行动态分析。2.理解闭合电路的功率和效率的有关概念，会进行有关计算。3.掌握路端电压和负载的关系及电源的U -I图像。 考点一　闭合电路的欧姆定律 1.电动势 (1)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比， 定义式为E＝。 (2)物理意义：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.闭合电路的欧姆定律 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 表达式 I＝ (只适用于纯电阻电路) E＝U外＋U内或E＝U外＋Ir(适用于任意电路) 自测1.(多选)关于电动势，下列说法正确的是(　　) A.电源电动势等于电源正、负极之间的电势差 B.用电压表直接测量电源两极得到的电压数值，实际上总略小于电源电动势的准确值 C.电源电动势总等于内、外电路的电压之和，所以它的数值与外电路的组成有关 D.电源电动势越大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领越大 答案：BD 解析：电源正、负极之间的电势差为电源的路端电压，只有当电源处于断路状态时，路端电压才等于电源的电动势，故A错误；用电压表直接测量电源两极间电压时，电压表与电源构成一个闭合回路，电路中有电流，电源有内电压，则路端电压略小于电动势，即电压表的测量值略小于电动势，故B正确；电动势反映电源的特性，与外电路的组成无关，故C错误；电动势反映了电源将其他形式的能转化为电能的本领，电动势越大则转化本领越大，故D正确。故选BD。 自测2.(多选)如图所示的电路中，电源的电动势为3 V，外部电路中三个电阻的阻值均为2 Ω。当开关断开时，电阻R1上通过的电流为0.5 A。则下列说法正确的是(　　) A.电源内阻为2 Ω B.电源内阻为1 Ω C.若闭合开关，流过电阻R2的电流为0.3 A D.若闭合开关，流过电阻R2的电流为0.5 A 答案：AC 解析：根据题意，当开关断开时，由闭合电路的欧姆定律有I＝，代入数据解得r＝2 Ω，故A正确，B错误；若闭合开关，电阻R2与R3并联后与R1及电源串联，可得电路的总电阻为R总＝R1＋r＋＝5 Ω，由闭合电路的欧姆定律有I'＝＝0.6 A，可知干路电流为0.6 A，而电阻R2与R3阻值相等，根据并联电路的特点可得IR2＝I'＝0.3 A，故C正确，D错误。故选AC。 自测3.(2026·山东临沂一模)“祝融号”火星车的动力主要来源于太阳能电池。现将火星车的动力供电电路简化为如图所示，其中太阳能电池电动势E＝120 V，内阻r未知，电动机线圈电阻rM＝1.6 Ω，电热丝的电阻R＝4 Ω。当火星车正常行驶时，电动机两端电压UM＝80 V，电热丝R消耗功率P＝100 W。则(　　) A.火星车正常行驶时，通过电热丝的电流为1.25 A B.太阳能电池的内阻为3 Ω C.若电动机被卡住不动，电热丝消耗的功率为625 W D.火星车正常行驶时，电动机的效率为80％ 答案：C 解析：对电热丝，有P＝I2R，解得回路电流为I＝5 A，故A错误；根据闭合电路欧姆定律，有E＝Ir＋UM＋IR，解得太阳能电池的内阻为r＝4 Ω，故B错误；电动机被卡住不动，即可看作纯电阻电路，回路电流为I'＝＝12.5 A，电热丝消耗的功率P'＝I'2R＝625 W，故C正确；火星车正常行驶时，电动机的效率为η＝×100％＝90％，故D错误。故选C。 电动势和电势差的比较 项目 电动势E 电势差U 物理意义 非静电力做功，其他形式的能转化为电能 静电力做功，电能转化为其他形式的能 定义式 E＝，W为非静电力做功 U＝，W为静电力做功 单位 伏特(V) 联系 E＝U内＋U外，电动势等于电源未接入电路时两极间的电势差 学生用书⬇第172页 考点二　闭合电路的功率和效率 1.电源的总功率 (1)任意电路：P总＝EI＝U外I＋U内I＝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＝U内I＝P总－P出。 3.电源的输出功率 (1)任意电路：P出＝UI＝EI－I2r＝P总－P内。 (2)纯电阻电路：P出＝I2R＝。 4.电源的效率 (1)任意电路：η＝×100％＝×100％。 (2)纯电阻电路：η＝×100％。 【正误辨析】 (1)电源的电动势越大，电源的总功率一定越大。(×) (2)外电阻越大，电源的输出功率越大。(×) (3)电源的输出功率越大，电源的效率不一定越高。(√) (4)路端电压增大时，电源的输出功率一定变大。(×) 电源的输出功率P出与外电阻R的关系(外电路为纯电阻电路) 1.表达式：P出＝UI＝I2R＝R＝＝。 2.P出 -R图像：如图所示，由图像可知P出随R的增大先增大后减小。 (1)当R＝r时，电源的输出功率最大，为Pm＝。 (2)当R＞r时，随着R的增大P出越来越小。 (3)当R＜r时，随着R的增大P出越来越大。 (4)当P出＜Pm时，每个P出对应两个可能的外电阻R1和R2，且R1R2＝r2(可转化为关于R的一元二次方程，利用根与系数的关系得出)。 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)求当电阻箱R读数为多少时，保护电阻R0消耗的电功率最大？最大功率是多少？ (2)求当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R消耗的功率PR最大？最大功率是多少？ (3)求当电阻箱R读数为多少时，电源的输出功率最大？最大功率是多少？ 答案：(1)0　8 W　(2)1.5 Ω　6 W　(3)0.5 Ω　9 W 解析：(1)保护电阻消耗的电功率为P0＝ 因E、R0和r是常量，而R是变量，所以R最小时，P0最大，即R＝0时，P0max＝＝ W＝8 W。 (2)将电阻R0当作电源内阻的一部分，当R＝r＋R0，即R＝1 Ω＋0.5 Ω＝1.5 Ω时，电阻箱R消耗的功率最大，为＝＝ W＝6 W。 (3)由电功率公式P出＝R外＝，可知当R外＝r时，P出最大，即R＝r－R0＝0.5 Ω 时，P出最大，为＝＝ W＝9 W。 拓展变式.例1中，若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0＝5 Ω，求当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大？最大功率是多少？ 答案：3 Ω　 W 解析：把R0＝5 Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等＝R0＋r＝6 Ω，而电阻箱R的最大值为3 Ω，小于6 Ω，由P＝R＝，可知不能满足R＝ r等，所以当电阻箱R的电阻最接近r等，即R＝3 Ω时，R消耗的功率最大，最大值为Pmax＝R＝ W。 学生用书⬇第173页 针对练.(多选)某同学将一直流电源的总功率PE、电源内部的发热功率Pr和输出功率PR随电流I变化的图线画在同一坐标系中，如图中的a、b、c所示。以下判断正确的是(　　) A.在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC B.b、c图线的交点与a、b图线的交点的横坐标之比一定为1∶2，纵坐标之比一定为1∶4 C.电源的最大输出功率PRmax＝9 W D.电源的电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω 答案：ABD 解析：在a、b、c三条图线上分别取横坐标相同的A、B、C三点，因为直流电源的总功率PE等于输出功率PR和电源内部的发热功率Pr之和，所以这三点的纵坐标一定满足关系PA＝PB＋PC，故A正确；图线c表示电源的输出功率与电流的关系图线，很显然，电源的最大输出功率小于3 W，故C错误；当内阻和外电阻相等时，电源的输出功率最大，电流最大，即为b、c图线的交点处的电流，此时电流的大小为＝，输出功率的大小为，a、b图线的交点表示电源的总功率PE和电源内部的发热功率Pr相等，此时电源短路，所以此时电流的大小为，功率的大小为，所以横坐标之比为1∶2，纵坐标之比为1∶4，故B正确；当I＝3 A时，PE＝9 W，PR＝0，说明外电路短路，根据PE＝EI知电源的电动势E＝3 V，内阻r＝＝1 Ω，故D正确。故选ABD。 考点三　闭合电路的动态分析 路端电压与外电阻的关系(外电路为纯电阻电路) 表达式 U＝IR＝·R＝ 变化关系 当R增大时，U增大；当R减小时，U减小 特殊情况 当外电路断路时，I＝0，U＝E 当外电路短路时，I短＝，U＝0 【正误辨析】 (1)路端电压与外电阻的大小成正比。(×) (2)路端电压就是电源的电动势。(×) (3)路端电压不可能大于电动势。(√) 闭合电路动态分析的三种方法 1.程序法 (1)思路：局部电路⇒整体电路⇒局部电路。 (2)具体步骤： 2.结论法——“串反并同” (适用条件：电源内阻不为零的电路) (1)所谓“串反”，即某一电阻增大(或减小)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(或增大)。 (2)所谓“并同”，即某一电阻增大(或减小)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(或减小)。 3.极限法 因滑动变阻器滑片的滑动引起电路变化的问题，可将滑动变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或电阻为零，然后再讨论有关问题。 常规电路的动态分析 (多选)(2026·河南信阳一模)在如图所示的电路中，四个理想电表V、A、V1、V2的示数分别用U、I、U1、U2表示，ΔU、ΔI、ΔU1、ΔU2分别表示对应物理量的变化量，闭合开关S，当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，下列判断正确的是(　　) A.I减小，U1增大 B.I减小，U2增大 C.＝R1，＝R2 D.不变 答案：BD 解析：当滑动变阻器的滑片P向下滑动时，R2接入电路的阻值变大，外电路总电阻变大，由闭合电路欧姆定律可知，总电流I变小，路端电压U变大，R1两端的电压U1＝IR1减小，R2两端的电压U2＝U－U1增大，故A错误，B正确；根据U1＝IR1，可知＝R1，由于R2变化，则＝＝R1＋r≠R2，故C错误；根据U＝E－Ir，可知＝－r，故D正确。故选BD。 1.对于定值电阻R，其电压U的变化量与电流I的变化量之比满足＝R。 2.对于可变电阻Rx，其电压U的变化量与电流I的变化量之比满足≠Rx。 3.对于电源，其路端电压U的变化量与电流I的变化量之比满足＝－r。 学生用书⬇第174页 含容电路的动态分析 (多选)(2026·重庆九龙坡模拟)在如图所示的电路中，电源电动势E、内阻r恒定，R1、R2是定值电阻。闭合开关S，平行板电容器两板间有一带电液滴刚好处于静止状态。将滑动变阻器R3的滑片滑动一小段距离使得理想电流表A示数变小，理想电压表V1、V2、V3的示数变化量的绝对值为ΔU1、ΔU2、ΔU3。下列说法正确的是(　　) A.电容器所带电荷量变大 B.ΔU2＝ΔU1＋ΔU3 C.定值电阻R2中有从b流向a的瞬间电流，带电液滴将向上运动 D.电源效率减小 答案：AC 解析：电压表V2测的是路端电压，电压表V1、V3分别测的是R1、R3两端的电压，因ΔU1＝ΔI·R1，ΔU2＝ΔI·r，ΔU3＝ΔI·，所以ΔU3＝ΔU1＋ΔU2，故B错误；理想电流表A示数变小，则R3接入的阻值变大，R3两端电压增大，电容器两极板间电压也增大，电容器充电，定值电阻R2中有从b流向a的瞬间电流，电荷量增大，场强增大，带电液滴所受静电力增大，所以带电液滴向上运动，故A、C正确；电源的效率为η＝×100％＝×100％，由于U2增大，所以电源的效率增大，故D错误。故选AC。 分析含容电路的两点注意 1.电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，因此电容器两极板间的电压就等于该支路两端的电压。在电路稳定后，与电容器串联的电阻中无电流通过，与电容器串联的电阻阻值变化，不影响电路中其他元件。 2.电路中的电流、电压变化时，将会引起电容器的充、放电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电，电荷量增大；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电，电荷量减小。 电路的故障分析 某同学按如图所示的电路进行实验，电压表内阻可看作无限大，电流表内阻可看作零。实验中由于电路发生故障，发现两电压表示数相同(但不为零)，若这种情况的发生是由于某一电阻引起的，则可能的故障是(　　) A.RP断路 B.R2断路 C.R1短路 D.R3短路 答案：B 解析：电压表V2测R2两端的电压，若R3短路，则电压表V2的示数为零；若RP断路，则电压表V2示数为零；若R1短路，则电压表V1测滑动变阻器和R2串联的总电压，两电压表示数不同；若R2断路，则两电压表均测R3两端电压，两电压表示数相同且不为零。故选B。 两种电路故障的特点 1.断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零。 2.短路特点：表现为有电流通过电路但用电器或电阻两端电压为零。 考点四　 电源的U -I图像问题 1.关系式：U＝E－Ir。 2.U -I图像(如图所示) (1)当电路断路时，即I＝0时，纵截距为电源的电动势。 (2)当外电路电压U＝0时，横截距为短路电流。 (3)图线斜率的绝对值为电源的内阻。 【正误辨析】 (1)电源的路端电压与电流成反比。(×) (2)电源U -I图像的斜率表示电源的内阻。(×) (3)电源U -I图像与纵轴交点的纵坐标一定表示其电动势。(×) (4)电源U -I图像与横轴交点的横坐标一定表示短路电流。(×) 电源的U -I图像与电阻的U -I图像的比较 电源的U -I图像 电阻的U -I图像 图像 学生用书⬇第175页 续表 电源的U -I图像 电阻的U -I图像 截距 纵轴截距表示电源电动势E，横轴截距表示电源短路电流 过坐标原点，表示电阻两端电压为零时，电阻中的电流为零 坐标U、I的乘积 表示电源的输出功率 表示电阻消耗的功率 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 表示电阻的大小 斜率的绝对值 电源内阻r 电阻大小 电源的U -I图像的理解 (2026·安徽巢湖一模)如图所示，甲、乙为两个独立电源的路端电压U与通过它们的电流I的关系图线，下列说法正确的是(　　) A.路端电压都为U0时，它们的外电阻相等 B.电流都是I0时，两电源的内电压相等 C.电源甲的电动势小于电源乙的电动势 D.电源甲的内阻小于电源乙的内阻 答案：A 解析：根据闭合电路欧姆定律可知，电路的外电阻为R＝，由题图可知路端电压都为U0时，电路中电流都为I0，所以此时它们的外电阻相等，A正确；电源的U -I图像的斜率的绝对值表示电源的内阻，则由题图可知电源甲的内阻大于电源乙的内阻，而电源的内电压为U内＝Ir，所以电流都是I0时， 电源甲的内电压大于电源乙的内电压，B、D错误；电源的U -I图像的纵截距表示电源的电动势，则由题图可知电源甲的电动势大于电源乙的电动势，C错误。故选A。 电源U -I图像与电阻U -I图像的综合 (多选) (2026·河北秦皇岛期末)如图所示，图线a是太阳能电池在某光照强度下路端电压U和干路电流I的关系图像，电池内阻不是常量。图线b是某光敏电阻的U -I图像，虚直线c为图线a过P点的切线，在该光照强度下将它们组成闭合回路时(　　) A.太阳能电池的电动势为5 V B.光敏电阻的功率为1 W C.光敏电阻的阻值为40 Ω D.太阳能电池的内阻为5 Ω 答案：AD 解析：由闭合电路欧姆定律可得，当电流为0时，图线a的纵截距表示电源电动势，所以E＝5 V，故A正确；由题图可知在该光照强度下将它们组成闭合回路时，光敏电阻两端电压为4 V，通过光敏电阻的电流为0.2 A，则此时光敏电阻的阻值为R＝＝ Ω＝20 Ω，故C错误；光敏电阻的功率为P＝UI＝4×0.2 W＝0.8 W，故B错误；太阳能电池的内阻为r＝＝ Ω＝5 Ω，故D正确。故选AD。 针对练.(多选)(2026·山东泰安模拟)如图所示的U -I图像中，直线a表示某电源的路端电压U与电流I的关系，直线b、c分别表示电阻R1、R2的电压U与电流I的关系。下列说法正确的是(　　) A.电阻R1、R2的阻值之比为4∶3 B.该电源的电动势为6 V，内阻为2 Ω C.只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为6 W D.只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率之比为1∶1 答案：BD 解析：根据题图得R1＝ Ω＝4 Ω，R2＝ Ω＝2 Ω，电阻R1、R2的阻值之比为2∶1，A错误；该电源的电动势为6 V，内阻为r＝ Ω＝2 Ω ，B正确；只将R1与该电源组成闭合电路时，电源的输出功率为P1＝4×1 W＝4 W，C错误；只将R2与该电源组成闭合电路时，内、外电路消耗的电功率分别为P内＝I2r，P外＝I2R2，解得P内∶P外＝1∶1，D正确。故选BD。 学科网（北京）股份有限公司 $