第十二章 2 第1课时 闭合电路的欧姆定律（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理必修第三册学习笔记（人教版）

本高中物理讲义聚焦闭合电路的欧姆定律核心知识点，从闭合电路的内外电路组成入手，引入非静电力概念，通过定义式E=W/q建立电动势概念，再结合能量守恒推导得出闭合电路欧姆定律I=E/(R+r)及E=U外+U内，构建完整知识支架。 资料通过“电荷移动电势能变化”等思考题引导科学推理，结合可变电阻、电动机电路等例题建构物理模型，培养物理观念与科学思维。课中助力教师突破重难点，课后分层对点练覆盖电动势、欧姆定律应用，帮助学生查漏补缺。

2　闭合电路的欧姆定律 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。2.了解外电路、内电路，知道电动势等于内、外电路电势降落之和(重难点)。3.理解闭合电路欧姆定律的内容，掌握其表达式(重点)。 一、电动势 1.由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。闭合电路包括外电路和内电路。 (1)外电路：用电器和导线组成外电路。 (2)内电路：电源内部是内电路。内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。我们可以将电源看作一个没有电阻的理想电源与电阻的串联。 2.非静电力：电源把正电荷从负极搬运到正极的力。在干电池中，非静电力是化学作用，在发电机中，非静电力是电磁作用。 3.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。 4.电动势 (1)定义：在电源内部，非静电力所做的功W与被移动的电荷量q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：反映电源把其他形式的能转化为电能本领的大小。 (5)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”)。 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。 (1)如果把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了多少？非静电力做了多少功？如果把2 C的正电荷从3.7 V的手机电池的负极移到正极呢？ (2)以上哪个电池把其他形式能转化为电能的本领大？ 答案　(1)把5 C的正电荷从1.5 V干电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了7.5 J，非静电力做功7.5 J。把2 C的正电荷从3.7 V手机电池的负极移到正极，该电荷的电势能增加了7.4 J，非静电力做功7.4 J。 (2)假设移动同样的电荷如2 C，1.5 V干电池中非静电力做功为3.0 J，3.7 V手机电池中非静电力做功为7.4 J，说明手机电池把其他形式能转化为电能的本领大。 (1)电源是通过静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置。(　×　) (2)电动势定义式E=中的W与电压U=中的W是同种性质力所做的功。(　×　) (3)一节1.5 V的5号干电池和一节1.5 V的7号干电池把其他形式的能转化为电能的本领一样大。(　√　) (4)外电路变化时，电动势也变化。(　×　) 例1　铅蓄电池的电动势为2 V，这表示(　　) A.电源将1 C的正电荷从正极移至负极的过程中，2 J的化学能转变为电能 B.电源将1 C的正电荷从负极移至正极的过程中，2 J的化学能转变为电能 C.铅蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能 D.铅蓄电池比一节干电池(电动势为1.5 V)的体积大，故电动势大 答案　B 解析　铅蓄电池的电动势为2 V，表示非静电力将1 C的正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功为2 J，即2 J的化学能转变为电能，与时间无关，故A、C错误，B正确；电源的电动势表示电源将其他形式的能转化为电能的本领，铅蓄电池的电动势比一节干电池的电动势大，与二者的体积大小无关，故D错误。 二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1.闭合电路中的能量转化 (1)时间t内电源输出的电能(等于非静电力做功的大小)为W=Eq=EIt。 (2)在时间t内，外电路转化的内能为Q外=I2Rt。内电路转化的内能为Q内=I2rt。 (3)根据能量守恒定律，非静电力做的功W=Q外+Q内，即EIt=I2Rt+I2rt，E=IR+Ir，进一步得：I=。 说明：I=、E=IR+Ir只适用于外电路为纯电阻的闭合电路。 2.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、外电路的电阻之和成反比。 (2)表达式：I=。 (3)内、外电路中的电势变化：如图所示，外电路中电流由电源正极流向负极，沿电流方向电势降低，内电路中电流由电源负极流向正极，沿电流方向电势升高。 (4)E=U外+U内。即：电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 例2　(多选)如图所示，当可变电阻R=2 Ω时，理想电压表的示数U=4 V，已知电源的电动势E=6 V，则(　　) A.此时理想电流表的示数是2 A B.此时理想电流表的示数是3 A C.电源的内阻是1 Ω D.电源的内阻是2 Ω 答案　AC 解析　由题图可知电压表测量的是外电路电压，电流表测量的是通过可变电阻R的电流，由U=IR，得I=2 A，再由闭合电路欧姆定律有E=U+Ir，将I=2 A、U=4 V、E=6 V代入可得r=1 Ω，故选项A、C正确，B、D错误。 例3　(2025·海南省文昌中学高二期末)在如图所示的电路中，电阻R1=12 Ω，R2=6 Ω，电压表视为理想电表。当开关S断开时，电压表示数为9 V，当开关S闭合时，电压表示数为6 V。求： (1)开关S断开时，流过R1的电流； (2)开关闭合时，回路的总电流； (3)电源的电动势E和内阻r。 答案　(1)0.75 A　(2)1.5 A　(3)12 V　4 Ω 解析　(1)开关S断开时，流过R1的电流 I1== A=0.75 A (2)开关闭合时R并==4 Ω 回路的总电流I== A=1.5 A (3)根据闭合电路欧姆定律 E=I1r+U1，E=Ir+U2 联立解得E=12 V，r=4 Ω。 闭合电路问题的求解方法 1.分析电路特点：认清各元件之间的串、并联关系，特别要注意电压表测量哪一部分的电压，电流表测量哪个用电器的电流。 2.部分电路的欧姆定律应用于某部分电路，闭合电路的欧姆定律应用于全电路，研究对象不同，应加以区分。 3.开关断开、闭合对应于电路的两种形式，可列两个方程，要加强方程的思想。 例4　(2024·郴州市高二期中)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，当滑动变阻器调到R=8 Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，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)电源内阻； (2)电动机效率。 答案　(1)2 Ω　(2)75% 解析　(1)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R总==20 Ω 电源内阻为r=R总-RL-R=2 Ω (2)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 而电动机的热功率P热=I2R0=0.18 W 则电动机输出的机械功率 P机出=P入-P热=0.54 W 电动机的效率η机=×100%=×100%=75%。 课时对点练 [分值：60分] [1~5题，每题4分] 考点一　电动势 1.下列关于电压、电动势的说法正确的是(　　) A.电源的电动势与外部电路有关 B.电压与电动势的单位都是伏特，外电路电压即为电动势 C.电源的电动势越大意味着电源把其他形式的能转化为电势能的本领越强 D.由电动势公式E=可知，电动势的大小与非静电力所做功的多少成正比 答案　C 解析　电动势是电源自身的属性，与外电路无关，故A错误；电压与电动势的单位相同，但物理意义不同，是两个不同的物理量，故B错误；电源的电动势越大意味着电源把其他形式的能转化为电势能的本领越强，故C正确；电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电势能本领强弱的物理量，电动势的大小与非静电力做功无关，故D错误。 2.(2025·北京市朝阳区高二期末)已知某电源的电动势为2.4 V。下列说法正确的是(　　) A.在1 s内，该电源能把2.4 J其他形式的能转化为电能 B.在1 s内，该电源比电动势为1.5 V的电源提供的电能多 C.当1 C电荷通过电源时，该电源能把2.4 J电能转化为其他形式的能 D.当1 C电荷通过电源时，该电源比电动势为1.5 V的电源非静电力做的功多 答案　D 解析　电动势是表示电源把其他形式的能转化为电能的本领大小的物理量，根据电动势的定义式E=可知电动势为2.4 V，表示电源中每通过1 C的电荷量，非静电力做了2.4 J的功，电源把2.4 J其他形式的能转化为电能，电动势为1.5 V，表示电源中每通过1 C的电荷量，非静电力做了1.5 J的功，电源把1.5 J其他形式的能转化为电能。 考点二　闭合电路的欧姆定律 3.(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 答案　BD 4.(2024·浙江省高二模拟)随着电池技术的发展，零污染排放的锂电池电动汽车逐渐走入我们的生活。某电动汽车技术人员为了测定锂电池的电动势和内阻，用如图所示电路进行测量，已知R1=19 Ω，R2=49 Ω。当开关接通位置1时，电流表示数I1=0.6 A，当开关接通位置2时，电流表示数I2=0.24 A。电流表为理想电表，则该锂电池的电动势E和内阻r分别为(　　) A.14 V　1.2 Ω B.12 V　1 Ω C.10 V　0.8 Ω D.8 V　0.6 Ω 答案　B 解析　由闭合电路的欧姆定律可得，开关处于1时E=I1(R1+r)，开关处于2时E=I2(R2+r)，代入数据联立解得E=12 V，r=1 Ω，故A、C、D错误，B正确。 5.(2024·天津市红桥区高二月考)如图所示的电路中，电源电动势E=6 V，电源的内阻r=2 Ω，电阻R1=3 Ω，电阻R2=6 Ω，当闭合开关S后，流过R2的电流为(　　) A. A B.1 A C. A D. A 答案　A 解析　外电阻为R== Ω=2 Ω，总电流I== A=1.5 A，路端电压U=E-Ir=3 V，流过R2的电流为I2== A= A。 [6~8题，每题5分] 6.(2024·西安交通大学附属中学高二期中)锂离子电池主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作，如图为锂电池的内部结构。电池中的Li+正从负极通过隔膜返回正极。已知该锂电池的电动势为3.7 V，则(　　) A.电池处于充电状态 B.电源内部每移动一个锂离子，需要消耗电能3.7 eV C.“毫安·时”(mA·h)是电池储存能量的单位 D.锂离子电池放电时，电池内部非静电力做功，化学能转化为电能 答案　D 解析　锂离子电池放电时，Li+从负极通过隔膜返回正极，电池内部非静电力做功，化学能转化为电能，A错误，D正确；根据公式E=可知，电源内部将一个锂离子由电源负极移动到正极，需要消耗化学能3.7 eV，B错误；根据q=It可知，“毫安·时”(mA·h)是电量的单位，C错误。 7.(多选)在如图所示的电路中，R1=10 Ω，R2=8 Ω，当a、b两点间接理想电流表时，其读数为0.5 A，当a、b两点间接理想电压表时，其读数为2.5 V，则该电源的电动势和内电阻分别为(　　) A.E=2.5 V B.E=5 V C.r=1 Ω D.r=2 Ω 答案　BD 解析　当a、b两点间接理想电流表时，R1被理想电流表短路，根据闭合电路的欧姆定律有I==0.5 A；当a、b两点间接理想电压表时，电压表读数即为R1两端电压，可得U=R1=2.5 V，联立两式解得E=5 V，r=2 Ω，故选B、D。 8.小明同学买了一只手电筒，串联上两节1号干电池(1节干电池的电动势为1.5 V)，小灯泡正常发光。他取出小灯泡看到上面标有“2.5 V　0.25 A”的字样，则可推算出每节干电池的内阻为(　　) A.2.5 Ω B.2.0 Ω C.1.0 Ω D.0.5 Ω 答案　C 解析　设每节干电池的内阻为r，电动势为E，根据闭合电路欧姆定律可得2E=UL+I·2r，其中E=1.5 V，UL=2.5 V，I=0.25 A，代入解得r=1.0 Ω，故选C。 9.(8分)(2024·临沂市高二期中)如图所示的电路中，R1=10 Ω，R2=12 Ω，R3=6 Ω，电压表为理想电表。当开关S断开时电压表示数为11 V；当开关S闭合时，电压表示数为7.5 V，求电源的电动势和内电阻。 答案　12 V　2 Ω 解析　当开关S断开时，电阻R3不分担电压，则有U1=(R1+R2) 当开关S闭合时，则有U2=R1 联立解得E=12 V，r=2 Ω。 10.(8分)(2025·上海市高二期中)如图，一电动自行车动力电源上的铭牌标有“48 V，12 Ah”字样。它正常工作时电源输出电压为40 V，额定输出功率为240 W。由于电动机发热造成损耗，电动机的效率为80%，不考虑其他部件的摩擦损耗。已知电动自行车运动时受到阻力恒为38.4 N，求： (1)(2分)电动机的额定电流I； (2)(2分)电源的内阻r； (3)(2分)电动机的线圈电阻R； (4)(2分)此电动自行车加速运动的最大速度v。 答案　(1)6 A　(2)1.33 Ω　(3)1.33 Ω　(4)5 m/s 解析　(1)正常工作时电源输出电压为40 V，额定输出功率240 W，则电动机的额定电流I==6 A (2)电源内阻r== Ω≈1.33 Ω (3)电动机的效率为80%，则有P-0.8P=I2R 解得R= Ω≈1.33 Ω (4)当合力为零时，速度最大，此时0.8P=Ffv 解得v=5 m/s。 11.(9分)(2025·湖北省部分名校高二期中联考)在如图所示的电路中，电源电动势E=6 V，内阻r=1 Ω，R1=R4=4 Ω，R2=R3=6 Ω，闭合开关S。 (1)(3分)理想电压表的示数U； (2)(3分)A、B两点的电压UAB； (3)(3分)A、B间用导线连接后，电路的总电流I总。 答案　(1)5 V　(2)-1 V　(3)1.03 A 解析　(1)外电路总电阻 R总= 解得R总=5 Ω 根据闭合电路欧姆定律，电路总电流为I= 解得I=1 A 理想电压表的示数为U=E-Ir 解得U=5 V (2)由于R1+R2=R3+R4 所以流过每个支路的电流均为I'==0.5 A R2两端的电压为U2=·R2=3 V R4两端的电压为U4=·R4=2 V 所以有UAB=-1 V (3)连接A、B后，外电路总电阻 R总'=+ 解得R总'=4.8 Ω 电路的总电流为I总= 解得I总≈1.03 A。 学科网（北京）股份有限公司 $