第8章 第2讲 电源 闭合电路的欧姆定律(Word教参)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（江苏专版）

该高中物理讲义聚焦闭合电路欧姆定律核心考点，涵盖电源电动势、串并联电路、功率效率、动态分析及U-I图像等高考重点，按“概念梳理-规律应用-综合突破”逻辑架构知识，通过课前基础先行、微点判断、经典回练及逐点清（题点全练+精要点拨+考法全训）环节，系统帮助学生构建电路问题分析框架。 讲义突出科学思维与模型建构，如动态分析采用程序法、结论法、极限法，功率问题引入等效内阻模型，设计分层练习（基础辨析、真题改编、综合应用），结合即时反馈提升复习效率，助力学生快速突破考点，为教师把控复习节奏提供清晰教学路径。

　　　第2讲　电源　闭合电路的欧姆定律(基础落实课) 课前基础先行 　　　　　　　　　　　　　　　　 一、电源 1.电动势 (1)定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。 (2)表达式：E=。反映了电源把其他形式的能转化成电势能的本领大小。 2.内阻 电源内部的电阻，叫作电源的内阻。电动势E和内阻r是电源的两个重要参数。 二、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.公式 (1)I=，适用于纯电阻电路； (2)E=U内+U外，适用于任何电路。 3.路端电压U与外电阻R的关系 (1)R增大，则U增大； (2)断路时，I=0，U=E； (3)电源短路时，I短=，U=0。 4.路端电压U与电流I的关系：U=E-Ir。 微点判断 1.串联电路总电阻大于任何一个电阻。 (√) 2.外电路断路时，路端电压等于电源电动势。 (√) 3.闭合电路中外电阻越大，路端电压越小。 (×) 4.在闭合电路中，外电阻越大，电源的输出功率越大。 (×) 5.电源的电动势越大，电源所提供的电能就越多。 (×) 经典回练 (人教必修3 P88T2·改编)小张买了一只袖珍手电筒，里面有两节干电池。他取出手电筒中的小灯泡，看到上面标有“2.2 V，0.25 A”的字样。小张认为，产品设计人员的意图是使小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光。已知每节干电池的电动势为1.5 V，由此，他推算出了每节干电池的内阻为 (　 ) A.1.6 Ω　B.3.2 Ω 　C.4.2 Ω 　D.8.8 Ω 解析：选A　小灯泡在这两节干电池的供电下正常发光，则电路中的电流为I=0.25 A，路端电压为U=2.2 V，根据闭合电路欧姆定律，则每一节干电池的内阻为r=·= Ω=1.6 Ω，故A正确，B、C、D错误。 逐点清(一)　电路的串、并联 　　　　　　　　　　　　　　　　 |题|点|全|练| 1.[串联电路的分析与计算] 如图所示，已知R1=10 Ω，R3=5 Ω，R1两端的电压为6 V，R2两端的电压为12 V，则 (　 ) A.电路中的电流为2.4 A B.电路中的电流为1.2 A C.R2为20 Ω D.ab两端的总电压大小为24 V 解析：选C　电路中电流I==0.6 A，故A、B错误；R2==20 Ω，故C正确；ab两端的总电压为U=U1+U2+IR3=21 V，故D错误。 2.[并联电路的分析与计算] 如图，虚线框内为改装好的电表，M、N为新电表的接线柱，其中灵敏电流计G的满偏电流为200 μA，已测得它的内阻为490 Ω，图中电阻箱读数为10 Ω。现将M、N接入某电路，发现灵敏电流计G刚好满偏，则根据以上数据计算可知 (　 ) A.M、N两端的电压为1 mV B.M、N两端的电压为100 mV C.流过M、N的电流为2 μA D.流过M、N的电流为10 mA 解析：选D　 M、N两端电压U=IgRg=200×10-6×490 V=98 mV，A、B错误；流过M、N的电流为I=Ig+=200×10-6 A+ A=10 mA，C错误， D正确。 3.[混联电路分析] (2025·无锡期末)如图所示，A、B间的电压U为20 V，电阻R1=10 Ω，R2=10 Ω，R3=5 kΩ，R4=10 Ω。估算干路中的电流I约为 (　 ) A.1 A B.2 A C.3 A D.4 A 解析：选B　由题图可知R1、R2并联后再与R3串联，由于R3远大于R2、R1，所以串联电阻R123近似等于R3，R123与R4并联，由于R123远大于R4，则并联电阻近似等于R4，所以电路总电阻近似为R4，根据欧姆定律可得电流I=≈= A=2 A，故选B。 |精|要|点|拨| 1.串、并联电路的电压、电流和电阻关系对比 串联电路 并联电路 电路 电压 总电压等于各部分电路两端电压之和。即U=U1+U2+U3 各支路两端的电压相等。即U=U1=U2=U3 电流 各部分的电流相等。即I=I1=I2=I3 总电流等于各支路的电流之和。即I=I1+I2+I3 电阻 总电阻等于各个部分电路电阻之和。即R=R1+R2+R3 总电阻的倒数等于各支路电阻倒数之和。即=++ 2.串、并联电路的电功率分配关系 (1)在串联电路中，电功率与电阻成正比，即： P1∶P2∶P3∶…∶Pn=R1∶R2∶R3∶…∶Rn。 (2)在并联电路中，电功率与电阻成反比，即： P1∶P2∶P3∶…∶Pn=∶∶∶…∶。 注意：无论电阻如何连接，电路消耗的总功率一定等于各个电阻消耗的功率之和。 逐点清(二)　闭合电路的功率及效率问题 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.闭合电路的功率和效率 电源总功率 任意电路：P总=EI=P出+P内 纯电阻电路：P总=I2(R+r)= 电源内部消耗的功率 P内=I2r=P总-P出 电源的 输出功率 任意电路：P出=UI=P总-P内 纯电阻电路：P出=I2R= 电源的效率 任意电路：η=×100%=×100% 纯电阻电路：η=×100% 2. 纯电阻电路中P出与外电阻R的关系 在纯电阻外电路中，电源的输出功率P出=I2R=，作出P出-R图像，如图所示。 由P出与外电阻R的关系图像可知： (1)当R=r时，电源的输出功率最大，为Pm=。 (2)当R>r时，随着R的增大输出功率越来越小。 (3)当R<r时，随着R的增大输出功率越来越大。 (4)当P出<Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2=r2。 [考法全训] 考法1　闭合电路功率问题的定性分析 1.如图所示，电源的电动势为E=6 V，内阻r=1 Ω，保护电阻R0=4 Ω，ab是一段粗细均匀且电阻率较大的电阻丝，总阻值为10 Ω，长度l=1 m，横截面积为0.2 cm2。下列说法正确的是 (　 ) A.当电阻丝接入电路的阻值为1 Ω时，电阻丝的功率最大 B.当电阻丝接入电路的阻值为4 Ω时，保护电阻的功率最大 C.电源效率的最小值为80% D.电阻丝的电阻率为1×10-4 Ω·m 解析：选C　根据推论，当外电阻与电源内阻相等时，电源的输出功率最大。将保护电阻等效为内阻，R等=R0+r=5 Ω，当电阻丝接入电路的阻值为5 Ω时，电阻丝的功率最大，A错误；电路中电流越大，保护电阻的功率越大，当电阻丝接入电路的阻值为0时，保护电阻的功率最大，B错误；外电阻越小，电源效率越小，当电阻丝接入电路的阻值为0时，电源效率的最小值为η=×100%=80%，C正确；根据电阻定律R=ρ，代入数据可得电阻丝的电阻率为ρ=2×10-4 Ω·m，D错误。 考法2　闭合电路功率问题的定量计算 2.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。 (4)若电阻箱R的最大值为3 Ω，R0=5 Ω，当电阻箱R读数为多少时，电阻箱R的功率最大，并求这个最大值。 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看成电源内阻的一部分，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)输出电功率公式P出=R外=，当R外=r时，P出最大，即R=r-R0=0.5 Ω时，P出max== W=9 W。 (4)把R0=5 Ω当作电源内阻的一部分，则等效电源内阻r等为6 Ω，而电阻箱R的最大值为3 Ω，小于6 Ω，由P=R=，可知当电阻箱R的电阻取3 Ω时，R消耗的功率最大，最大值为P=R= W。 答案：(1)0　8 W　(2)1.5 Ω　6 W　(3)9 W (4)3 Ω　 W 逐点清(三)　闭合电路的动态分析 1.一般电路动态分析的三种方法 (1)程序法 (2)结论法 用口诀表述为“串反并同”：①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将减小，反之则增大。②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、消耗的电功率都将增大，反之则减小。 (3)极限法 因滑动变阻器滑片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，让电阻最大或为零进行讨论。 2.含容电路动态分析的三个步骤 第一步 理清电路中的串、并联关系 第二步 确定电容器两极板间的电压。在电容器充电和放电的过程中，不能应用欧姆定律等电路规律求解，但对于充电或放电完毕的电路，电容器的存在与否不再影响原电路，电容器接在某一支路两端，可根据欧姆定律及串、并联规律求解该支路两端的电压U 第三步 分析电容器所带的电荷量。针对某一状态，根据Q=CU，由电容器两端的电压U求电容器所带的电荷量Q，由电路规律分析两极板电势的高低，高电势极板带正电，低电势极板带负电 [考法全训] 考法1　一般电路的动态分析 　　　　　　　　　　　　　　　　 1.如图所示电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，各电表均为理想电表。闭合开关K后，将滑动变阻器滑片向上滑动，电压表V1、V2、V3示数变化量的绝对值分别为ΔU1、ΔU2、ΔU3，电流表A示数变化量的绝对值为ΔI，则 (　 ) A.V1、V2、V3、A示数均变小 B.ΔU2=ΔU1+ΔU3 C.和均不变，且< D.电源输出功率先增大后减小 解析：选C　闭合开关K后，将滑动变阻器滑片向上滑动，其接入电路的电阻增大，电路中总电流减小，则V1、A示数均变小，内电压减小，则V2示数增大，由于U2=U1+U3，则V3示数增大，故A错误；根据上述分析可知ΔU2=ΔU3-ΔU1，故B错误；根据闭合电路的欧姆定律有U2=E-Ir，U3=E-I(R+r)，则有=r，=R+r，且<，故C正确；定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，所以滑动变阻器滑片向上滑动，外电阻增大，电源输出功率一直减小，故D错误。 考法2　含有传感器电路的动态分析 2.(2025·苏州高三质检)“干簧管”是常见的传感器，如图所示，电流表、电压表为理想电表。闭合开关S，待电路稳定。移去磁体，与移去前相比较，下列说法正确的是 (　 ) A.电流表的示数变小，电压表的示数变大 B.电阻R1的功率变小 C.电源的输出功率一定变大 D.电源的效率变低 解析：选B　移去磁体，则干簧管内部开关断开，则相当于外电阻变大，则总电阻变大，总电流减小，路端电压变大，则电压表读数变大，R1两端的电压减小且功率减小，则R2两端电压变大，则电流表读数变大，A错误，B正确；当外电阻等于电源内阻时输出功率最大，因外电阻与内阻的关系不确定，则不能确定输出功率如何变化，C错误；电源效率为η===，因外电阻变大，则电源效率变大，D错误。 考法3　含电容器电路的动态分析 3.(2025·如皋质量检测)如图所示的电路中，光敏电阻R2的阻值随光照强度增大而减小，电表均为理想电表。闭合开关S，电路达到稳定状态后，若逐渐增大照射光强度，则 (　 ) A.电流表示数减小 B.小灯泡的功率减小 C.电容器所带电荷量减小 D.两表示数变化量的比值减小 解析：选C　当增大照射光强度时，光敏电阻R2的阻值减小，电路的总电阻减小，总电流I增大，电流表示数增大，故A错误；流过小灯泡的电流增大，则小灯泡的功率增大，故B错误；电容器板间电压UC=E-I，I增大，则UC减小，电容器所带电荷量减少，故C正确；根据欧姆定律有U=IR1，可知=R1保持不变，故D错误。 考法4　用电器故障分析 4.(2026·镇江初监)如图，电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关时，发现灯泡不发光，在闭合开关且不拆开导线的情况下，用多用电表直流电压挡进行检测，测量结果如下表。以下判断可能正确的是 (　 ) 测量点 AB AC AD AE AF 电压/V 1.45 0 0 0 1.44 A.电池没电了 B.开关接触不良 C.灯泡和灯泡座接触不良 D.灯泡短路 解析：选C　闭合开关时，发现灯泡不发光，由表格数据UAB=1.45 V可知电池有电，所以故障是其中一处发生了断路；由表格数据UAC=0，UAD=0，UAE=0，UAF=1.44 V，可知从A到E没有断路，EF间发生断路，所以可能是灯泡和灯泡座接触不良。故选C。 逐点清(四)　两类U-I图像的比较与应用 　　电源与电阻的U-I图像的对比 图形 图像表述的物理量间的变化关系 图线与坐标轴的交点 图线上每一点坐标的乘积UI 图线上每一点对应的U、I比值 图线的斜率的大小 电阻 U-I 图像 电阻中的电流随电阻两端电压的变化关系 过坐标轴原点，表示没有电压时电流为零 表示电阻消耗的功率 每一点对应的比值均等大，表示此电阻的大小 电阻的大小 电源 U-I 图像 电源的路端电压随电路电流的变化关系 与纵轴交点表示电源电动势E，与横轴交点表示电源短路电流(注意坐标数值是否从零开始) 表示电源的输出功率 表示外电阻的大小，不同点对应的外电阻大小不同 图线斜率的绝对值等于内电阻r的大小 　　　　　　　　　　　　　　　　 [考法全训] 考法1　电源的U-I图像的理解及应用 1.在一次分组实验的教学活动中，某小组用如图甲所示电路做实验，电路中R1是滑动变阻器，R2是定值电阻，滑动变阻器的滑片从左端往右滑动，分别记录多组电流表和电压表的示数，用这些数据在坐标纸上描点作图，得到的U-I图像如图乙中的AB所示，下列说法中正确的是 (　 ) A.R1的最大阻值为20 Ω　 B.R2的阻值为5 Ω C.电源电动势为2 V D.电源内阻为5 Ω 解析：选A　由题图乙可知，当R1的阻值最大时，对应电压和电流分别为2 V、0.1 A，则R1的最大阻值为R1== Ω=20 Ω，故A正确；根据闭合电路的欧姆定律有E=U+I(R2+r)，根据数学方法可知图像的纵轴截距为2.5，斜率的绝对值为|k|==5，则电源电动势为E=2.5 V，R2+r=5 Ω，所以电源内阻和R2的阻值都小于5 Ω，故B、C、D错误。 考法2　两类U-I图像的综合应用 2.(2025·扬州阶段检测)图甲为某电源的U-I图线，图乙为某小灯泡的U-I图线，则下列说法正确的是 (　 ) A.电源的内阻为5 Ω B.小灯泡的电阻随着功率的增大而减小 C.电源和小灯泡组成闭合回路，小灯泡的功率约为0.3 W D.小灯泡两端电压为0.5 V时，它的电阻为2.5 Ω 解析：选C　根据闭合电路欧姆定律变形得U=E-Ir，可知题图甲的纵截距表示电动势，斜率的大小表示内阻，即电源电动势为E=1.5 V，内阻为r=Ω= Ω，故A错误；根据题图乙可知电流越大，小灯泡功率越大，根据欧姆定律变形得R=，可知图线乙上某点与原点连线的斜率表示电阻，所以小灯泡的电阻随着功率的增大而增大，故B错误；把电源和小灯泡组成闭合回路，在题图乙中作该电源的U-I图像，如图所示，两U-I图线的交点即小灯泡的电压、电流，根据图像读数U=0.5 V，I=0.6 A，所以小灯泡的功率为P=UI=0.5×0.6 W=0.3 W，小灯泡的电阻为R== Ω= Ω，故C正确，D错误。 3.(2025·高邮学情调研)如图甲所示的电路中，使滑动变阻器的滑片位置从最右端滑动到最左端，测得电压表V随电流表A的示数变化的图像如图乙所示，不计电表内阻的影响。求： (1)定值电阻R0的阻值和滑动变阻器的最大阻值Rm； (2)电源的电动势E和内阻r； (3)电源输出功率的最大值与最小值。 解析：(1)当滑动变阻器的滑片在最左端时，回路电流最大，根据欧姆定律可得R0===1 Ω 滑动变阻器的滑片在最右端时，回路电流最小，此时R0+Rm===6 Ω，因此Rm=5 Ω。 (2)根据U=E-Ir 可知图线斜率的绝对值等于内阻 r== Ω=4 Ω 将滑动变阻器滑到最左端时，由闭合电路欧姆定律可得E=I2(R0+r)=0.6×(1+4)V=3 V。 (3)当R0+R=r时，电源的输出功率最大，此时Pmax=×(R0+R)=×4 W= W 内电阻与外电阻差距越大，输出功率越小，因此当R=0时，电源的输出功率最小，最小功率为 Pmin=×R0=×1 W= W。 答案：(1)1 Ω　5 Ω　(2)3 V　4 Ω (3) W　 W 36 / 78 $