专题强化12.2 闭合电路欧姆定律 讲义-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理讲义以“闭合电路欧姆定律”为核心，通过结构化框架系统梳理知识体系，涵盖电源电动势与内阻、欧姆定律公式及表达式、路端电压与外电阻关系等要点，用层级化呈现突出重难点，清晰展现电动势与路端电压、功率表达式与能量守恒的内在逻辑。 讲义亮点在于“图像分析+情境应用”的练习设计，如典例通过电源与小灯泡U-I图像交点确定实际工作状态，培养科学思维中的模型建构能力。针对性训练涵盖基础电路分析、火星车供电等情境题，分层设置满足不同学生需求，教师可依托此实施精准复习教学。

高中物理（人教版）必修三专题强化 第十二章 电能 能量守恒定律 专题强化12.2 闭合电路欧姆定律 【专题解读】 1.电源 (1)电动势 ①定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量的比值，E=； 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)内阻：电源内部导体的电阻。 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 ①电势降落表达式：E=U外+U内或E=U外+Ir(适用于任意电路)； ②功率表达式：EI=UI+I2r。 3.路端电压与外电阻的关系 (1)一般情况：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。 【典例】　(2025·江苏常州市检测)在如图所示的U-I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为(1.5，0.75)，该点的切线与横轴的交点坐标为(1.0，0)，用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知(　　) A.电源电动势为2.0 V B.电源内阻为0.5 Ω C.小灯泡L接入电源时的电阻为1.5 Ω D.小灯泡L实际消耗的电功率为1.125 W 答案　D 解析　根据题意，由闭合电路欧姆定律有 U=E-Ir 代入题中数据有0.75=E-1.5r 0=E-2.0r 解得E=3.0 V，r=1.5 Ω，故A、B错误；根据题意可知，当用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路时，灯泡L两端的电压为0.75 V，流过灯泡的电流为1.5 A，由欧姆定律可得，小灯泡L接入电源时的电阻为RL==0.5 Ω 小灯泡L实际消耗的电功率为P=UI=1.125 W，故C错误，D正确。 【总结提升】 在同一坐标系中画出电源的U-I图像与电阻的U-I图像，两图像的交点表示电阻的实际工作点，即交点的纵坐标表示实际工作电压，横坐标表示实际工作电流，乘积表示实际功率。 【针对性训练】 　1.如图所示的电路中，电阻R=2 Ω。断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，电压表为理想电表，则电源的内阻r为(　　) A.1 Ω B.2 Ω C.3 Ω D.4 Ω 答案　A 解析　当S断开后，电压表读数为U=3 V， 则电动势E=3 V， 当S闭合后，由闭合电路欧姆定律知 E=U'+Ir，且I= 整理得电源内阻r==1 Ω，选项A正确。 2.如图所示为一个外电阻R和电源组成的闭合电路。在正常工作时，若1 C正电荷从负极B移到正极A的过程中，非静电力做功，将3 J的其他形式的能转化为电能，同时静电力做功0.5 J。关于此时该电路中电源电动势E、电源内电压U内、电源路端电压U外的值正确的是(　　) A.E=2.5 V，U外=0.5 V B.E=3 V，U外=0.5 V C.E=2.5 V，U内=0.5 V D.E=3 V，U外=2.5 V 答案　D 解析　电源的电动势为E== V=3 V， 内电压为U内== V=0.5 V， 路端电压为U外=E-U内=3 V-0.5 V=2.5 V，故选D。 3.(2026·黑龙江哈尔滨市期中)如图所示，在U-I图像中直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，则下列说法正确的是(　　) A.该电源的电动势为4 V B.该电源的内阻为3 Ω C.电阻R的阻值为2 Ω D.该电源的输出功率为4 W 答案　D 解析　根据闭合电路欧姆定律U=E-Ir，结合直线a可知，该电源的电动势为6 V，电源的内阻为r=||= Ω=2 Ω，故A、B错误；根据题图中直线b可知，电阻R的阻值为R== Ω=4 Ω，故C错误；交点坐标表示闭合电路的电流和电阻R两端的电压，电源的输出功率为P出=UI=4×1 W=4 W，故D正确。 4 (2025·北京市朝阳区期末)如图甲所示的电路中，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻，电流表、电压表均为理想电表。改变滑动变阻器R1的滑片位置，两电压表的示数随电流变化的图线a、图线b分别画在图乙所示的坐标系中。下列选项正确的是(　　) A.图线a对应电压表 V1 B.定值电阻为4 Ω C.电源电动势大小为12 V D.电源内阻为2 Ω 答案　C 解析　电压表 V1测量路端电压，则图线b对应电压表 V1，图线a对应电压表 V2，选项A错误；由图线a可得定值电阻R2==2 Ω，选项B错误；由图线b可得电源内阻为r=||= Ω=4 Ω，选项D错误；由题图乙可知，a、b两图线相交时R1=0，I=2 A，路端电压U=4 V，此时E=U+Ir=(4+2×4) V=12 V，故选项C正确。 5 .(2025·江苏宿迁市三模)如图所示，电源电动势为E，内阻不计，定值电阻的阻值分别为R1、R2，电容器的电容为C。闭合开关S，电路稳定后(　　) A.通过电阻R1的电流为零 B.电容器所带电荷量为CE C.断开S的瞬间，通过电阻R2的电流为 D.断开S后，通过电阻R2的电荷量为 答案　C 解析　电路稳定后，根据闭合电路欧姆定律可知通过电阻R1的电流为I=，故A错误；电容器两端电压等于电阻R2两端电压，则有U2=IR2=，电容器所带电荷量为Q=CU2=，故B错误；断开S的瞬间，电容器与电阻R2构成回路进行放电，通过电阻R2的电流为I2==，故C正确；断开S后，电容器与电阻R2构成回路进行放电，则通过电阻R2的电荷量为，故D错误。 6.“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，电热丝定值电阻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，通过电热丝电流为1.25 A B.太阳能电池的内阻为3 Ω C.若电动机的转子被卡住不动，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；电动机的转子被卡住不动，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。 7.(多选)(2025·四川雅安市二模)控制体内脂肪积累可有效控制体重，图甲为脂肪测量仪，被测试者手握把手P、Q，通过测量流经双手的微弱电流来测量电阻，从而测定身体脂肪率，其简化原理如图乙所示。体型相近的测试者，脂肪率越高的，电阻越大。则两体型相近者参加测试时(　　) A.脂肪率高者测试时，R1消耗功率较大 B.脂肪率高者测试时，电源效率较高 C.脂肪率高者测试时，电压表示数和电流表示数比值较小 D.电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定 答案　BD 解析　脂肪率高者测试时，电阻较大，回路中电流较小，所以R1消耗功率较小，故A错误；电源的效率为η=×100%=×100%=×100%，由此可知，外电阻越大，电源效率越高，故B正确；脂肪率高者测试时，电阻较大，则电压表示数和电流表示数比值较大，故C错误；根据闭合电路欧姆定律可得U=E-I(r+R1+R2)，所以||=r+R1+R2，即电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定，故D正确。 8.(多选)如图所示，电源电动势为E，内阻r=R，外电路的电阻均为R。开关S断开时，在平行板电容器中间的一点P悬浮着一带电液滴，已知重力加速度为g。现在闭合开关S，则下列说法正确的是(　　) A.液滴带正电 B.液滴将会向上加速运动，且加速度大小为g C.电源的输出功率增加 D.电源的效率增加 答案　BC 解析　电容器的上极板带正电，带电液滴受到的静电力和重力平衡，因此静电力方向竖直向上，故液滴带负电，A错误；闭合开关S后回路的总电阻减小，干路电流增大，与电容器并联的电阻的电压增大，故电容器的电压增大，电容器两板间的电场强度增大，液滴所受静电力增大，液滴向上加速运动。开关闭合前I干=，电容器的电压为U=I干R=，=mg，开关闭合后=，电容器的电压为U1=R=，a==，B正确；当外电阻从小于电源内阻逐渐增大到大于内电阻的过程中，电源的输出功率先增大后减小，当外电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，开关闭合前，外电阻大于内电阻，开关闭合后，外电阻等于内电阻，故电源的输出功率增加，C正确；电源的效率为η=×100%=×100%=×100%，闭合开关S，外电阻减小，电源的效率减小，D错误。 9.(14分)如图甲所示电路中，R1是滑动变阻器，R2是定值电阻。实验时从最左端向最右端拨动滑片调节R1的阻值，得到各组理想电压表和理想电流表的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图乙所示。求： (1)(3分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R2消耗的功率最大； (2)(7分)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R1消耗的功率最大； (3)(4分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大。 答案　(1)0　(2) Ω　(3) Ω 解析　(1)由闭合电路欧姆定律得电阻R2消耗的功率P2=I2R2=R2， 即R1=0时，流过R2的电流最大，此时R2消耗的功率最大 (2)根据题意可知，当滑动变阻器滑片在最右端时有R2== Ω 滑动变阻器滑片在最左端时有R1m+R2= 解得R1m= Ω 由题图乙可知E=U1+I1r E=U2+I2r 联立解得r=5 Ω，E=2.5 V R1消耗的功率最大，此时可将R2看成电源的内电路中的电阻，此时的等效内阻为 r'=R2+r= Ω 当R1=r'时，等效电源的输出功率最大， 则R1= Ω (3)由输出功率有 P出=R外= 由此可知，当R外=r时，电源的输出功率最大，此时滑动变阻器阻值为R1=r-R2 解得R1= Ω。 10　(2025·辽宁大连市期中)在如图所示的电路中，定值电阻R1=2 Ω、R2=3 Ω、R3=1 Ω、R4=3 Ω、R5=4 Ω，电容器的电容C=4 μF，电源的电动势E=10 V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，求： (1)若保持开关S1、S2闭合，电阻R3突然断路，电路稳定后，电阻R2的电功率； (2)若保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，流过R5的电荷量。 答案　(1)12 W　(2)1.6×10-5 C 解析　(1)若保持开关S1、S2闭合，电阻R3突然断路， 电路稳定后的电流I1=， 电阻R2的电功率P1=R2， 解得P1=12 W。 (2)开关S1、S2闭合时，由于电源内阻不计，则通过R2的电流与I1相等， 令电源负极电势为0，则有φa-0=I1R2， 解得φa=6 V， 通过R4的电流I2=， 则有φb-0=I2R4，解得φb=7.5 V， 电容器下极板带正电，根据电容的定义式有C=， 若保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，通过电路的电流等于I2， 此时电容器两端电压U2=I2R3， 电容器下极板带负电，根据电容的定义式有C=， 则流过R5的电荷量Q=Q1+Q2，解得Q=1.6×10-5 C。 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理（人教版）必修三专题强化 第十二章 电能 能量守恒定律 专题强化12.2 闭合电路欧姆定律 【专题解读】 1.电源 (1)电动势 ①定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量的比值，E=； 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)内阻：电源内部导体的电阻。 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 ①电势降落表达式：E=U外+U内或E=U外+Ir(适用于任意电路)； ②功率表达式：EI=UI+I2r。 3.路端电压与外电阻的关系 (1)一般情况：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。 【典例】　(2025·江苏常州市检测)在如图所示的U-I图像中，直线Ⅰ为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线Ⅱ为某一小灯泡L的伏安特性曲线，曲线Ⅱ与直线Ⅰ的交点坐标为(1.5，0.75)，该点的切线与横轴的交点坐标为(1.0，0)，用该电源直接与小灯泡L连接成闭合电路，由图像可知(　　) A.电源电动势为2.0 V B.电源内阻为0.5 Ω C.小灯泡L接入电源时的电阻为1.5 Ω D.小灯泡L实际消耗的电功率为1.125 W 【总结提升】 在同一坐标系中画出电源的U-I图像与电阻的U-I图像，两图像的交点表示电阻的实际工作点，即交点的纵坐标表示实际工作电压，横坐标表示实际工作电流，乘积表示实际功率。 【针对性训练】 　1.如图所示的电路中，电阻R=2 Ω。断开S后，电压表的读数为3 V；闭合S后，电压表的读数为2 V，电压表为理想电表，则电源的内阻r为(　　) A.1 Ω B.2 Ω C.3 Ω D.4 Ω 2.如图所示为一个外电阻R和电源组成的闭合电路。在正常工作时，若1 C正电荷从负极B移到正极A的过程中，非静电力做功，将3 J的其他形式的能转化为电能，同时静电力做功0.5 J。关于此时该电路中电源电动势E、电源内电压U内、电源路端电压U外的值正确的是(　　) A.E=2.5 V，U外=0.5 V B.E=3 V，U外=0.5 V C.E=2.5 V，U内=0.5 V D.E=3 V，U外=2.5 V 3.(2026·黑龙江哈尔滨市期中)如图所示，在U-I图像中直线a为某电源的路端电压与电流的关系，直线b为某电阻R的电压与电流的关系。现用该电源直接与电阻R连接成闭合电路，则下列说法正确的是(　　) A.该电源的电动势为4 V B.该电源的内阻为3 Ω C.电阻R的阻值为2 Ω D.该电源的输出功率为4 W 4 (2025·北京市朝阳区期末)如图甲所示的电路中，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻，电流表、电压表均为理想电表。改变滑动变阻器R1的滑片位置，两电压表的示数随电流变化的图线a、图线b分别画在图乙所示的坐标系中。下列选项正确的是(　　) A.图线a对应电压表 V1 B.定值电阻为4 Ω C.电源电动势大小为12 V D.电源内阻为2 Ω 5 .(2025·江苏宿迁市三模)如图所示，电源电动势为E，内阻不计，定值电阻的阻值分别为R1、R2，电容器的电容为C。闭合开关S，电路稳定后(　　) A.通过电阻R1的电流为零 B.电容器所带电荷量为CE C.断开S的瞬间，通过电阻R2的电流为 D.断开S后，通过电阻R2的电荷量为 6.“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，电热丝定值电阻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，通过电热丝电流为1.25 A B.太阳能电池的内阻为3 Ω C.若电动机的转子被卡住不动，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% 7.(多选)(2025·四川雅安市二模)控制体内脂肪积累可有效控制体重，图甲为脂肪测量仪，被测试者手握把手P、Q，通过测量流经双手的微弱电流来测量电阻，从而测定身体脂肪率，其简化原理如图乙所示。体型相近的测试者，脂肪率越高的，电阻越大。则两体型相近者参加测试时(　　) A.脂肪率高者测试时，R1消耗功率较大 B.脂肪率高者测试时，电源效率较高 C.脂肪率高者测试时，电压表示数和电流表示数比值较小 D.电压表示数变化量和电流表示数变化量比值的绝对值恒定 8.(多选)如图所示，电源电动势为E，内阻r=R，外电路的电阻均为R。开关S断开时，在平行板电容器中间的一点P悬浮着一带电液滴，已知重力加速度为g。现在闭合开关S，则下列说法正确的是(　　) A.液滴带正电 B.液滴将会向上加速运动，且加速度大小为g C.电源的输出功率增加 D.电源的效率增加 9.(14分)如图甲所示电路中，R1是滑动变阻器，R2是定值电阻。实验时从最左端向最右端拨动滑片调节R1的阻值，得到各组理想电压表和理想电流表的数据，用这些数据在坐标纸上描点、拟合，作出的U-I图像如图乙所示。求： (1)(3分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电阻R2消耗的功率最大； (2)(7分)当滑动变阻器的阻值为多大时，滑动变阻器R1消耗的功率最大； (3)(4分)当滑动变阻器的阻值为多大时，电源的输出功率最大。 10　(2025·辽宁大连市期中)在如图所示的电路中，定值电阻R1=2 Ω、R2=3 Ω、R3=1 Ω、R4=3 Ω、R5=4 Ω，电容器的电容C=4 μF，电源的电动势E=10 V，内阻不计。闭合开关S1、S2，电路稳定后，求： (1)若保持开关S1、S2闭合，电阻R3突然断路，电路稳定后，电阻R2的电功率； (2)若保持开关S1闭合，断开开关S2，电路稳定后，流过R5的电荷量。 1 学科网（北京）股份有限公司 $