第10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

该高中物理讲义围绕电源及闭合电路欧姆定律高考核心考点，以电动势、内阻概念为基础，串联串并联电路规律、功率效率分析、动态与故障判断、U-I图像应用等内容，通过课前基础梳理、课堂分点突破（含真题讲解与方法指导），构建系统复习框架，助力学生突破电路综合问题。 讲义突出科学思维与模型建构，如动态分析采用“局部-整体-局部”程序法，U-I图像对比表格明晰电源与电阻特性，结合微点判断、分层练习（题点全练到考法全训），高效夯实基础并提升解题能力，为教师把控复习节奏提供精准教学支持。

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.电源的定义 电源是把正电荷在电源内从负极搬到正极的一种装置;从能量转化的角度看,电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电势能的装置。 2.电动势 (1)定义:非静电力所做的功与移动的电荷量之比叫作电源的电动势,用符号E表示。 (2)表达式:E=。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。 (3)物理意义:反映了电源把其他形式的能转化成电势能的本领大小。 3.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.(鲁科必修3P115T2·改编)关于电动势,判断下列说法的正误: ①电源电动势等于电源正、负极之间的电势差。 (×) ②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。 (√) ③电源电动势总等于内、外电路上的电压之和,所以它的数值与外电路的组成有关。 (×) 2.串联电路总电阻大于任何一个电阻。 (√) 3.串联电路中某一电阻增大,总电阻增大;并联电路中某一电阻增大,总电阻减小。 (×) 4.电动势为3.8 V的电池转化电能的本领比一节干电池的大。 (√) 5.电池的容量大小反映了电池储存电荷的能力大小。 (√) 6.非静电力做的功越多,电动势就越大。 (×) 7.在闭合电路中,外电阻越大,路端电压越大。 (√) 8.在闭合电路中,路端电压增大时,电源输出功率一定变大。 (×) 9.电源内部发热功率越大,输出功率越小。 (×) 10.电源的输出功率越大,电源的效率越高。 (×) 课堂逐点清(一)　电路的串、并联 |题|点|全|练| 1.[串联电路的分析与计算] (2025·江苏南通三模)如图所示,电阻R1、R2串联,R1=2R2,流过恒定的电流,则 (　　) A.R1、R2的电压之比为1∶1 B.R1、R2的电功率之比为1∶2 C.单位时间内通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1 D.相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为1∶2 解析:选C　串联电路电流处处相等,根据U=IR,则R1、R2的电压之比为====,故A错误;根据电功率P=I2R,由于电流相等,故电功率与电阻成正比,即R1、R2的电功率之比为2∶1,故B错误;根据q=It,由于电流相等、时间相等,则单位时间内通过R1、R2横截面的电荷量之比为1∶1,故C正确;根据焦耳定律Q=I2Rt,由于电流相等,故相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比等于电阻之比,即相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为2∶1,故D错误。 2.[并联电路的分析与计算] (2025·广西高考)如图所示的电路中,材质相同的金属导体a和b,横截面积分别为S1、S2,长度分别为l1、l2。闭合开关后,a和b中自由电子定向移动的平均速率之比为 (　　) A.l1∶2l2 B.2l2∶l1 C.l2S1∶2l1S2 D.2l2S2∶l1S1 解析:选B　根据电阻定律R=ρ,可得Ra=ρ,Rb总=2ρ,两支路并联有IaRa=IbRb总,结合电流的微观表达式I=nqvS,对于同种材料n、q相同,联立可得=,故选B。 |精|要|点|拨| 　　串、并联电路的特点 串联电路 并联电路 电路 电流 I=I1=I2=…=In I=I1+I2+…+In 电压 U=U1+U2+…+Un U=U1=U2=…=Un 电阻 R=R1+R2+…+Rn =++…+ 功率分配 ==…= P1R1=P2R2=…=PnRn P总=P1+P2+…+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。 课堂 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。 3.对等效电源的理解 把含有电源、电阻的部分电路等效为新的“电源”,其“电动势”“内阻”如下: (1)两点间断路时的电压为等效电动势E'。 (2)两点间短路时的电流为等效短路电流I短',等效内电阻r'=。 常见电路等效电源如下: [考法全训] 考法1　闭合电路功率问题的定性分析 1.如图所示的电路中,电源电动势E和内阻r恒定不变,R0为定值电阻。闭合开关S后,滑动变阻器的滑片从右端逐渐向左端滑动的过程中,下列说法正确的是 (　　) A.路端电压保持不变 B.电源的效率逐渐降低 C.电源的输出功率一定逐渐增大 D.滑动变阻器的功率一定先增大后减小 解析:选B　闭合开关S后,滑动变阻器的滑片从右端逐渐向左端滑动的过程中,滑动变阻器接入电路的电阻逐渐减小,外电路的总电阻逐渐减小,由闭合电路的欧姆定律得I=,电路中总电流I逐渐增大,由U=E-Ir,可知路端电压U逐渐减小,A错误;由电源的效率公式η=,路端电压U逐渐减小,电动势E不变,可知电源的效率逐渐降低,B正确;当外电路的总电阻与电源内阻相等时,电源输出功率最大,由于在初始时刻外电路的总电阻与电源内阻的大小关系不清楚,因此电源的输出功率不一定逐渐增大,也可能逐渐减小,C错误;将R0等效为电源的一部分,则滑动变阻器的功率等于等效电源的输出功率,当滑动变阻器接入电路的阻值等于等效电源的内阻时,即R=R0+r时,滑动变阻器的功率最大,因R和R0+r的数值关系不确定,故不能判定滑动变阻器功率的变化情况,D错误。 考法2　闭合电路功率问题的定量计算 2.如图所示,A为电解槽,N为电炉。当S、S1闭合,S2断开时,电流表示数I1=5 A;当S、S2闭合,S1断开时,电流表示数I2=3 A。已知电源电动势E=15 V,电源内阻r=1 Ω,电解槽内阻RA=2 Ω,求: (1)电炉N的电阻RN; (2)当S、S2闭合,S1断开时,电能转化为化学能的功率P化。 解析:(1)根据闭合电路欧姆定律得I1= 解得RN=2 Ω。 (2)电源总功率P电=EI2 整个电路的热功率P热= 电能转化为化学能的功率P化=P电-P热 解得P化=18 W。 答案:(1)2 Ω　(2)18 W 　 课堂 逐点清(三)　电路的动态分析　故障分析 细作1　一般电路的动态分析 1.(2025·重庆西南大附中模拟)某次实验电路如图所示。现闭合开关,将滑动变阻器的滑片向a端滑动,则 (　　) A.电池正负极间电压不变 　　　B.A1示数变大 C.V示数变大 　　　D.A2示数变小 解析:选D　根据题意可知,将滑动变阻器的滑片向a端滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,则外电路总电阻变大,由闭合电路欧姆定律可知,回路中总电流减小,即A1示数变小,路端电压变大,即电池正负极间电压变大,故A、B错误;由于总电流减小,则左侧电阻元件两端电压减小,即V示数变小,由于路端电压增大,可得右侧电阻元件两端电压变大,则通过右侧电阻元件的电流增大,可知通过滑动变阻器的电流减小,即A2示数变小,故C错误,D正确。 一点一过　动态电路的特点及分析方法 1.动态电路的特点 断开或闭合开关、滑动变阻器的滑片移动、电阻增大或减小,导致电路中电压、电流、功率等的变化。 2.一般电路动态分析常用方法 (1)程序法:遵循“局部—整体—局部”的思路。 ①分析步骤(如图所示): ②分析时:串联电路注意分析电压关系,并联电路注意分析电流关系。 (2)结论法:“串反并同”,应用条件是电源内阻不为零。 ①所谓“串反”,即某一电阻的阻值增大时,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,反之则增大。 ②所谓“并同”,即某一电阻的阻值增大时,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,反之则减小。 细作2　含电容器电路的动态分析 2.(2025·北京门头沟一模)如图所示,当开关S闭合后,若将滑动变阻器的滑片P向下移动,下列说法正确的是 (　　) A.灯L变亮,电压表示数减小 B.灯L变暗,电流表的示数增大 C.灯L变暗,电容器两极板上电荷量增加 D.灯L变亮,电容器两极板间的电压增大 解析:选A　由题图可知,若将滑动变阻器的滑片P向下移动,则滑动变阻器接入电路的电阻变小,根据闭合电路的欧姆定律I=可知流过电源的电流变大,电流表示数变大,流过灯L的电流变大,则灯L变亮,故B错误;根据U=E-Ir可知路端电压变小,即电压表示数减小,故A正确;电容器两极板间的电压U'=E-I(r+RL),可知电容器两极板间的电压减小,根据Q=CU'可知电容器两极板上电荷量减少,故C、D错误。 一点一过　含容电路的处理 1.电路的简化:不分析电容器的充、放电过程时,把电容器所处的支路视为断路,简化电路时可以去掉此支路,求电荷量时再在相应位置补上。 2.电路稳定时电容器的处理方法:电路稳定后,与电容器串联的电路中没有电流,同支路的电阻相当于导线,即电阻不起降低电压的作用,与电容器串联的电阻视为等势体。电容器的电压等于与之并联的电阻两端的电压。 3.电容器所带电荷量的变化的计算:如果变化前后极板带电的电性相同,那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差;如果变化前后极板带电的电性相反,那么通过所连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量的绝对值之和。 细作3　用电器故障分析 3.将电池、开关和灯泡组成串联电路,如图所示。闭合开关时,发现灯泡不发光。为了寻找故障原因,某同学在闭合开关且不拆开导线的情况下,用多用电表2.5 V直流电压挡进行检测。他将红表笔与接线柱A接触并保持不动,用黑表笔分别接触接线柱B、C、D、E、F。他发现,当黑表笔接触B、C、D时,示数为1.50 V;黑表笔接触E、F时,示数为0。若该电路中只存在一处故障,则灯泡不发光的原因可能是 (　　) A.灯泡短路　　　　　 B.开关接触不良 C.DE间导线断路 D.AF间导线断路 解析:选C　若灯泡短路,黑表笔接触B、C时示数为0,A错误;若开关接触不良,黑表笔接触E时示数为1.5 V,B错误;若DE间导线断路,黑表笔接触B、C、D时示数为1.50 V,黑表笔接触E、F时示数为0,符合题意,C正确;若 AF间导线断路,黑表笔接触E、F时,示数为1.5 V,D错误。 一点一过　电路的故障分析 1.利用电流表、电压表判断电路故障的方法 电表示数 故障解读 原因分析 正常 无示数 “电流表示数正常”表明电流表所在电路为通路,“电压表无示数”表明无电流通过电压表 故障原因可能是: a.电压表损坏; b.电压表接触不良; c.与电压表并联的用电器短路 正常 无示数 “电压表有示数”表明电压表有电流通过,“电流表无示数”说明没有或几乎没有电流流过电流表 故障原因可能是: a.电流表短路; b.和电压表并联的用电器断路 均无示数 “两表均无示数”表明无电流通过两表 除了两表同时被短路外,可能是干路断路导致无电流 2.电阻表检测:当测量值很大时,表示该处断路;当测量值很小或为零时,表示该处短路。在用电阻表检测时,应断开电源。 课堂逐点清(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 图像 图像表述的物理量间的变化关系 图像与坐标轴的交点 图像上每一点坐标的乘积UI 图像上每一点对应的U、I比值 图像的斜率的大小 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 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.(多选)在如图甲所示的电路中,R1、R2均为定值电阻,且R1=100 Ω,R2的阻值未知,R3是滑动变阻器,在其滑片从最左端滑至最右端的过程中,测得电源的路端电压U随电流I的变化图线如图乙所示,其中图线上的A、B两点是滑片在滑动变阻器的两个不同端点时分别得到的,则以下说法正确的是 (　　) A.电源的电动势为20 V B.电源的内阻为20 Ω C.定值电阻R2的阻值为4 Ω D.滑动变阻器R3的最大值为300 Ω 解析:选ABD　由闭合电路的欧姆定律得E=U+Ir,将图线上A、B两点的U、I值代入可得E=16+0.2r,E=4+0.8r,解得E=20 V,r=20 Ω,故A、B正确;当R3的滑片自左向右滑动时,R3接入电路的阻值变小,电路的总电阻变小,总电流变大,由此可知,图线上的A、B两点分别对应滑片位于最左端和最右端,当滑片位于最右端时,有R3=0,R1被短路,外电路电阻即为R2,故由B点的U、I值得R2== Ω=5 Ω,故C错误;当滑片在最左端时,R3的阻值最大,并对应着图线上的A点,故由A点的U、I值可求出此时外电路的电阻,再根据串、并联电路的规律求出R3的最大值,则R外== Ω=80 Ω,R外=+R2,代入数据解得滑动变阻器的最大值R3m=300 Ω,故D正确。 考法2　两类U⁃I图像的综合应用 2.太阳能电池板在光照时将光能转化为电能即为光伏发电。太阳能电池板作为电源,其路端电压与干路电流的关系如图中的曲线所示,太阳能电池板负载的U⁃I图线为图中倾斜直线。当太阳能电池板给负载供电时,下列说法正确的是 (　　) A.太阳能电池板的效率约为50% B.太阳能电池板的输出功率约为3.24×10-3 W C.太阳能电池板的内阻约为1 kΩ D.太阳能电池板的内阻消耗的功率约为1.8 W 解析:选B　由题图可知,太阳能电池板的电动势为2.80 V,两图线交点坐标为负载工作时的电压和电流,则太阳能电池板路端电压为1.80 V,则太阳能电池板的效率为η=×100%≈64.3%,故A错误;由题图可知,太阳能电池板路端电压为1.80 V,电路中电流为1.80 mA,则太阳能电池板的输出功率约为P输出=UI=3.24×10-3 W,故B正确;由题图可知,负载的电阻为R==1 000 Ω,由闭合电路欧姆定律可得E=U+Ir,解得太阳能电池板给负载供电时,太阳能电池板的内阻r≈556 Ω,消耗的功率为Pr=I2r=1.8×10-3 W,故C、D错误。 69 / 69 $