12.2 闭合电路的欧姆定律 同步练 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

高中物理人教版必修第三册 12.2 闭合电路的欧姆定律 同步练 （解析版） 【基础训练：对点层练】 知识点一、电动势 1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。 2．非静电力：在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力。 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)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领。 (2)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。 (3)定义式：E＝。 (4)单位：伏特，符号是V。(5)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。 (6)电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。 [针对训练]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． 知识点二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1．部分电路欧姆定律：I＝。 2．电势变化与电流方向的关系：正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向。所以，在外电路中，沿电流方向电势降低。 3．内电阻：电源内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。 4．闭合电路中的能量转化： 如图所示，A为电源正极，B为电源负极，设电源电动势为E，电源内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I。对于电源来说，因非静电力做功将其他形式的能转化为电能，转化的数值与非静电力做的功W相等。时间t内电源输出的电能为W＝Eq＝EIt，外电路转化的内能为Q外＝I2Rt，内电路转化的内能Q内＝I2rt。根据能量守恒定律，非静电力做的功等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即W＝Q外＋Q内，即EIt＝I2Rt＋I2rt，E＝IR＋Ir。 5．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)常见的变形公式：E＝U外＋U内＝IR＋Ir。U外是外电路总的电势降落，U内是内电路的电势降落，电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 [针对训练]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，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　电源电动势E＝3 V，闭合S后路端电压U＝IR＝，代入数据得r＝1 Ω，故A正确． 知识点三、路端电压与负载的关系 1．负载：外电路中的用电器。 2．路端电压：外电路的电势降落。 3．路端电压与电流的关系 (1)公式：U＝E－Ir。 (2)结论 ①外电阻R减小→I增大→U减小。 ②断路→I＝0→U＝E。 ③电源短路→I＝→U＝0。 [针对训练](多选)如图所示为某一电源的U－I图线，由图可知(　　) A．电源电动势为2 V B．电源内电阻为 Ω C．电源短路时电流为6 A D．电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A 答案　AD 解析　在U－I图线中，纵轴截距表示电源电动势，A正确；横轴截距表示短路电流，C错误；U－I图线斜率的绝对值表示电源的内电阻，则r＝ Ω＝0.2 Ω，B错误；当电路路端电压为1 V时，内电阻分得的电压U内＝E－U外＝2 V－1 V＝1 V，则电路中的电流I＝＝ A＝5 A，D正确． 【能力提升：同步检测】 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1．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间电压得到的数值，实际上总略大于电源电动势的准确值 C．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 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　D 解析　电源电动势等于电源没有接入电路时正、负两极间的电势差，故A错误；当用电压表直接测量电源两极时，因电源有内阻，内电路有电压，所以电压表测得的电压数值略小于电源电动势的准确值，故B错误；电源电动势是表征电源把其他形式的能转化为电能本领的物理量，只与电源本身有关，与外电路无关，电源电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越大，故C错误，D正确． 2.电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是(　　) A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大 C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小 D．若外电路断开，则路端电压为零 答案　C 解析　路端电压U＝IR＝E－Ir，因为I增大时，R减小，所以不能用U＝IR判断路端电压的变化情况，根据U＝E－Ir可知，当I增大时，路端电压减小，所以选项A、B错误，C正确；当外电路断开时，路端电压为E，选项D错误． 3.如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是(　　) A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变 D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 答案　D 解析　由题图可知，电灯均为并联；当点亮的电灯数目增多时，并联的支路增多，由并联电路的电阻规律可知，外电路总电阻减小，由闭合电路欧姆定律知，干路电流增大，由U＝E－Ir知路端电压减小，电灯两端的电压变小，故D正确． 4.小明家的太阳能电池如图所示，因户外使用时间较久，厂家标记的参数已模糊不清。为了解相关参数，小明测量出此电池不接负载时两极间电压为22.0 V，接上10 Ω的电阻时两极间电压为16.1 V，则此电池的电动势和内阻分别为(　　) A.22.0 V和3.7 Ω B．16.1 V和3.7 Ω C.22.0 V和10 Ω D．16.1 V和10 Ω A 解析：不接负载时两极间电压为22.0 V，则电池的电动势为22.0 V，根据闭合电路欧姆定律有E＝·r＋U，代入数据解得r＝3.7 Ω。 5.一电池外电路断开时的路端电压为 ，接上 的负载电阻后路端电压降为 ，则可以判定电池的电动势 和内阻 为( ) A. ， B. ， C. ， D. ， B [解析]电池外电路断开时的路端电压为 ，则电池的电动势 ，当电源接上 的负载电阻后路端电压降为 ，电路中的电流为 ，电源的内阻 ，故 正确。 6.如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1 Ω.当开关S闭合后，理想电压表的读数为1 V；当开关S断开后，理想电压表的读数为0.8 V，则电源的电动势等于(　　) A．1 V　　　　　　　　 B．1.2 V C．2 V D．4 V 答案　C 解析　当S闭合时，I＝＝ A＝1 A，故有E＝I(1.5 Ω＋r)；当S断开时，I′＝＝0.8 A，故有E＝I′(2 Ω＋r)，解得E＝2 V，C正确． 7.如图所示的 图像中，直线①为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线②为某一电阻 的 图线，用该电源直接与电阻 连接成闭合电路。由图像可知( ) A. 此状态下 的阻值为 B. 电源电动势为 ，内阻为 C. 电源的输出功率为 D. 电源内部消耗功率为 D [解析]由图像交点坐标，可得此状态下 的阻值为 ，故 错误；根据 图像可得，电源电动势为纵截距 ，根据闭合电路欧姆定律可得 ，解得内阻 ，故 错误；电源的输出功率为 ，故 错误；电源内部消耗功率为 ，故 正确。 二、多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.关于电动势E的说法正确的是(　　) A．电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比 B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关 C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量 D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同 答案　BC 解析　电动势是一个用比值定义的物理量，这个物理量与这两个相比的项没有关系，它是由电源本身决定的，是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量．电动势和电势差尽管单位相同，但本质上是不相同的，故选B、C. 9.在闭合电路中，下列叙述正确的是( ) A. 外接电阻增大时，电源的输出功率可能减小 B. 当外电路断开时，路端电压等于电源电动势 C. 当电源短路时，电路中的电流趋近于 D. 当外电阻增大时，路端电压可能减小 [解析]选 。根据电源输出功率随外电阻变化图像可知外接电阻增大时，电源的输出功率可能减小，故 正确； 路端电压表达式为 ，当外电路断开时，电流 变为0，则 ，故 正确；当电源短路时，外电阻 ，此时 ，故 错误；当外电阻 增大时，由 ， ，可知电流 减小，路端电压增大，故 错误。 10.如图所示，直线为电源的图线，直线为电阻丝的图线，用该电源和电阻丝组成闭合电路，下列说法正确的是（ ）。 A. 电源的电动势为，内阻为 B. 电阻丝的电阻为 C. 电路的路端电压为 D. 电阻丝的电功率为 【答案】BC 【解析】根据电源的 图像可知，电源的电动势，内阻 ，项错误；电阻丝的电阻 ，项正确；由图像的交点坐标可知，电路的路端电压，电路的电流，则电阻丝的电功率，项正确，项错误。 三、填空题（共计1题，第11题12分，共计12分） 11.如图所示，这是某一电源的 图像，由图可知： （1）电源电动势为 ； （2） 电源内阻为 ； （3）电源短路时电流为 ； （4）电路路端电压为 时，电路中电流为 。 [解析]（1）由闭合电路欧姆定律 得知，当 时， ，由题图读出电源的电动势 ； （2） 电源的内阻等于图线斜率的绝对值，为； （3） 电源短路时 ，电流 ； （4）当路端电压 时，由 可得， 。 四、解答题（共计3题，第13题12分，第14题15分，第15题18分，共计45分） 12.在如图所示的电路中， ， ，当开关 扳到位置1时，电流表的示数为 ；当开关 扳到位置2时，电流表的示数为 ，求电源的电动势和内电阻。 [答案] [解析]设电源的电动势为 ，内阻为 ，当开关分别扳到1、2两个位置时，根据闭合电路欧姆定律列出方程 ① ② 代入数据解得，。 13.在如图所示的电路中，电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.6 Ω，电阻R1＝3 Ω，电阻R2＝4 Ω，电阻R3＝6 Ω.电压表为理想电表，闭合开关S，求： (1)通过电源的电流大小； (2)电源的内电压和电压表的示数． 答案　(1)0.25 A　(2)0.15 V　0.6 V 解析　(1)闭合开关S时，R2、R3并联后与R1串联，则R2、R3并联电阻 R23＝＝2.4 Ω 干路电流I＝＝0.25 A (2)电源的内电压Ur＝Ir＝0.15 V， 电压表的示数即为R2、R3的并联电压，U＝IR23＝0.6 V. 14.如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在滑动变阻器的两个不同端点得到的．求： (1)电源的电动势和内阻； (2)定值电阻R2的阻值； 答案　(1)20 V　20 Ω　(2)5 Ω　 解析　(1)由闭合电路欧姆定律可得U＝E－Ir， 结合题图乙可知UA＝E－IAr，UB＝E－IBr， 代入数据，联立解得E＝20 V，r＝20 Ω. (2)当滑片P滑到R3的右端时，R1被短路，电路中总电阻最小，电流最大，对应题图乙中的B点，此时R2两端的电压U2＝UB＝4 V，通过R2的电流I2＝IB＝0.8 A， 可得R2＝＝5 Ω. 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版必修第三册 12.2 闭合电路的欧姆定律 同步练 【基础训练：对点层练】 知识点一、电动势 1．闭合电路：由导线、电源和用电器连成的电路叫作闭合电路。用电器和导线组成外电路，电源内部是内电路。 2．非静电力：在电源内部把正电荷从负极搬运到正极的力。 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)物理意义：表征电源把其他形式的能转化为电势能的本领。 (2)定义：非静电力所做的功与所移动的电荷量之比。 (3)定义式：E＝。 (4)单位：伏特，符号是V。(5)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。 (6)电动势由电源中非静电力的特性决定，跟外电路无关。对于常用的干电池来说，电动势跟电池的体积无关。 [针对训练]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．铅蓄电池比干电池(电动势为1.5 V)的体积大，故电动势大 知识点二、闭合电路欧姆定律及其能量分析 1．部分电路欧姆定律：I＝。 2．电势变化与电流方向的关系：正电荷在静电力的作用下从电势高的位置向电势低的位置移动，电路中正电荷的定向移动方向就是电流的方向。所以，在外电路中，沿电流方向电势降低。 3．内电阻：电源内电路中的电阻叫内电阻，简称内阻。 4．闭合电路中的能量转化： 如图所示，A为电源正极，B为电源负极，设电源电动势为E，电源内阻为r，外电路电阻为R，闭合电路的电流为I。对于电源来说，因非静电力做功将其他形式的能转化为电能，转化的数值与非静电力做的功W相等。时间t内电源输出的电能为W＝Eq＝EIt，外电路转化的内能为Q外＝I2Rt，内电路转化的内能Q内＝I2rt。根据能量守恒定律，非静电力做的功等于内、外电路中电能转化为其他形式能的总和，即W＝Q外＋Q内，即EIt＝I2Rt＋I2rt，E＝IR＋Ir。 5．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)常见的变形公式：E＝U外＋U内＝IR＋Ir。U外是外电路总的电势降落，U内是内电路的电势降落，电源的电动势等于内、外电路电势降落之和。 [针对训练]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，则电源的内阻r为(　　) A．1 Ω B．2 Ω C．3 Ω D．4 Ω 知识点三、路端电压与负载的关系 1．负载：外电路中的用电器。 2．路端电压：外电路的电势降落。 3．路端电压与电流的关系 (1)公式：U＝E－Ir。 (2)结论 ①外电阻R减小→I增大→U减小。 ②断路→I＝0→U＝E。 ③电源短路→I＝→U＝0。 [针对训练](多选)如图所示为某一电源的U－I图线，由图可知(　　) A．电源电动势为2 V B．电源内电阻为 Ω C．电源短路时电流为6 A D．电路路端电压为1 V时，电路中电流为5 A 【能力提升：同步检测】 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 姓名： 班级： 考号： 成绩： 一、单项选择题（共计7题，每小题4分，共计28分） 1．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间电压得到的数值，实际上总略大于电源电动势的准确值 C．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 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 2.电源电动势为E，内阻为r，向可变电阻R供电，关于路端电压，下列说法正确的是(　　) A．因为电源电动势不变，所以路端电压也不变 B．因为U＝IR，所以当I增大时，路端电压也增大 C．因为U＝E－Ir，所以当I增大时，路端电压减小 D．若外电路断开，则路端电压为零 3.如图所示，电源的内阻不能忽略，当电路中点亮的电灯的数目增多时，下面说法正确的是(　　) A．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压逐渐变小 B．外电路的总电阻逐渐变大，电灯两端的电压不变 C．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压不变 D．外电路的总电阻逐渐变小，电灯两端的电压逐渐变小 4.小明家的太阳能电池如图所示，因户外使用时间较久，厂家标记的参数已模糊不清。为了解相关参数，小明测量出此电池不接负载时两极间电压为22.0 V，接上10 Ω的电阻时两极间电压为16.1 V，则此电池的电动势和内阻分别为(　　) A.22.0 V和3.7 Ω B．16.1 V和3.7 Ω C.22.0 V和10 Ω D．16.1 V和10 Ω 5.一电池外电路断开时的路端电压为 ，接上 的负载电阻后路端电压降为 ，则可以判定电池的电动势 和内阻 为( ) A. ， B. ， C. ， D. ， 6.如图所示，已知R1＝R2＝R3＝1 Ω.当开关S闭合后，理想电压表的读数为1 V；当开关S断开后，理想电压表的读数为0.8 V，则电源的电动势等于(　　) A．1 V　　　　　　　　 B．1.2 V C．2 V D．4 V 7.如图所示的 图像中，直线①为某电源的路端电压与电流的关系图线，曲线②为某一电阻 的 图线，用该电源直接与电阻 连接成闭合电路。由图像可知( ) A. 此状态下 的阻值为 B. 电源电动势为 ，内阻为 C. 电源的输出功率为 D. 电源内部消耗功率为 二、多项选择题（共计3题，每小题5分，选对但不全得3分，错选不得分，共计15分） 8.关于电动势E的说法正确的是(　　) A．电动势E的大小，与非静电力所做的功W的大小成正比，与移送电荷量q的大小成反比 B．电动势E是由电源本身决定的，跟电源的体积和外电路均无关 C．电动势E是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量 D．电动势E的单位与电势差的单位相同，故两者在本质上相同 9.在闭合电路中，下列叙述正确的是( ) A. 外接电阻增大时，电源的输出功率可能减小 B. 当外电路断开时，路端电压等于电源电动势 C. 当电源短路时，电路中的电流趋近于 D. 当外电阻增大时，路端电压可能减小 10.如图所示，直线为电源的图线，直线为电阻丝的图线，用该电源和电阻丝组成闭合电路，下列说法正确的是（ ）。 A. 电源的电动势为，内阻为 B. 电阻丝的电阻为 C. 电路的路端电压为 D. 电阻丝的电功率为 三、填空题（共计1题，第11题12分，共计12分） 11.如图所示，这是某一电源的 图像，由图可知： （1）电源电动势为 ； （2） 电源内阻为 ； （3）电源短路时电流为 ； （4）电路路端电压为 时，电路中电流为 。 四、解答题（共计3题，第12题12分，第14题15分，第15题18分，共计45分） 12.在如图所示的电路中，，，当开关 扳到位置1时，电流表的示数为 ；当开关 扳到位置2时，电流表的示数为 ，求电源的电动势和内电阻。 13.在如图所示的电路中，电源电动势E＝1.5 V，内阻r＝0.6 Ω，电阻R1＝3 Ω，电阻R2＝4 Ω，电阻R3＝6 Ω.电压表为理想电表，闭合开关S，求： (1)通过电源的电流大小；(2)电源的内电压和电压表的示数． 14．如图甲所示的电路中，R1、R2均为定值电阻，且R1＝100 Ω，R2阻值未知，R3为一滑动变阻器．当其滑片P从左端滑至右端时，测得电源的路端电压随电源中流过的电流变化图线如图乙所示，其中A、B两点是滑片P在滑动变阻器的两个不同端点得到的．求： (1)电源的电动势和内阻； (2)定值电阻R2的阻值； 1 学科网（北京）股份有限公司 $