12.2.1 电动势与闭合电路欧姆定律 讲义-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

12.2　闭合电路的欧姆定律 第一讲　电动势与闭合电路欧姆定律 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.2 闭合电路的欧姆定律　·　学生版 知识点范围　1．电源、电动势的定义，电动势与电势差的对比 2．常见的电源种类及其电动势　3．电源内部带电粒子的移动方向与能量转化 4．闭合电路欧姆定律的内容及公式 班级________　姓名________　学号________　得分________ 知识点 4 讲　例题 4 道　巩固练习 9 题　判断速查表 10 条　建议用时 60 分钟 这一讲讲电源和闭合电路。电源的作用是把其他形式的能变成电能，衡量这个本领的物理量是电动势；把电源和外电路接成回路，电流由电动势和内外电阻共同决定。做题时先分清哪个量是电源本身的，哪个量随外电路变化。 本讲内容 知识点 1　电动势的定义 知识点 2　常见的电源及其电动势 知识点 3　电源内部粒子的移动与能量转化 知识点 4　闭合电路欧姆定律 第一部分　知识点精讲 知识点 1　电动势的定义 原理　电源的作用是把其他形式的能转化为电能。在电源内部，非静电力把正电荷从负极搬到正极，这个搬运过程克服静电力做功。搬运的电荷量越多，做的功越多，两者成正比，比值由电源本身决定，这个比值就叫电动势： 结论　电动势是标量，单位是伏特，1 V 的物理意义是电源把 1 C 正电荷从负极搬到正极时，把 1 J 其他形式的能转化为电能。它由电源本身决定，与外电路无关；断路时两极间的电压在数值上等于电动势。 易错　把电动势当成两极间的电压。接上外电路以后，内阻上分掉一部分电压，路端电压小于电动势，只有断路时两者相等。也不能说电动势是电场力做功与电荷量之比，做功的是非静电力。 知识点 2　常见的电源及其电动势 原理　干电池的电动势是 1.5 V，铅蓄电池是 2 V，手机上的锂电池是 3.7 V。电池把化学能转化为电能，发电机把机械能转化为电能，光电池把光能转化为电能。电池铭牌上标的 V 是电动势，标的 mA·h 或 A·h 是容量，容量就是电荷量，由 q＝It 换算： 结论　储存的电能用电荷量乘工作电压估算，W＝qU。手机上标的 4.2 V 是充电器的输出电压，比电池的电动势高，充电时才能把电送进电池。 易错　把 mA·h 说成能量单位；把充电电压当成电池的电动势；把容量直接当成储存的电能。 知识点 3　电源内部粒子的移动与能量转化 原理　电源内部同时存在非静电力和静电力。非静电力把正电荷从负极推向正极，对电子则是从正极搬到负极；电荷被搬到电势高处，其他形式的能转化为电能。内阻上的电流做功，电能转化为内能。 结论　闭合电路里，电源内部电流由负极流向正极，外电路由正极流向负极，整个回路的电流方向首尾相接。电源内部推动电荷的是非静电力，静电力在那里起阻碍作用。 易错　认为正电荷在电源内部是靠静电力从负极到正极；把内阻上的能量转化方向写反，或者认为电源内部只发生一种转化。 知识点 4　闭合电路欧姆定律 原理　闭合电路分内外两部分。电动势等于内、外电压之和，由此得到闭合电路欧姆定律，路端电压则等于电动势减掉内电压： 结论　外电阻增大时电流减小，内电压 Ir 减小，路端电压增大。断路时 I＝0，U＝E；短路时外电阻为零，短路电流由电动势和内阻决定： 易错　算电流时只除以 R，漏掉内阻；把路端电压当成电动势；认为短路电流无穷大，或者拿电动势除以某个外电阻去算短路电流。 第二部分　判断速查表 题里的现象 判断 依据 电源标“3.7 V　2000 mA·h” E＝3.7 V，q＝2000 mA·h V 是电动势，A·h 是电荷量 求电动势 E＝ 非静电力做功与电荷量之比 电动势的单位 1 V＝ 不是焦耳 电源内部电子往哪走 由正极被搬到负极 搬运电荷的是非静电力 电源内部的能量转化 电势升高处得电能，内阻处生热 两处转化方向相反 闭合电路求电流 I＝ 分母是内外电阻之和 求路端电压 U＝E－Ir 比电动势小 外电路断开 I＝0，U＝E 内电压为零 外电路短路 I短＝ 电流由电动势和内阻决定，不是无穷大 外电阻增大 I 减小，U 增大 内电压随电流减小 第三部分　例题精讲 例1．（知识点 1）铅蓄电池的电动势为2V，这表示（　　） A．电路中每通过1C电荷量，电源把2J的化学能转变为电能 B．蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能 C．蓄电池工作时两极间的电压总是2V D．蓄电池将化学能转变为电能的本领与两节干电池（电动势为1.5V）相同 例2．（知识点 2）老吴在电器商场买了一只手机，说明书上写着最长待机时间为80 h，拆开手机后盖，可以看到手机电池板上的说明如图所示，以下判断电池正确的是（　　） A．该手机长期待机时消耗的电功率0.0925 W B．该电池的电动势为4.2 V C．电池板充满电时的最大电能为7.4 kJ D．电池板充电效率为70% 例3．（知识点 3）电流流过电源的电势升高部分（即对应电动势）和内阻部分时，分别发生的能量转化为（     ） A．电势升高部分：电能其他能；内阻：其他能电能 B．均为电能其他能 C．电势升高部分：其他能电能；内阻：电能其他能 D．均为其他能电能 例4．（知识点 4）如图所示，电路中电源电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω，R2＝6 Ω。闭合S1、断开S2时，理想电压表的示数为2.25 V。则： (1)R1的阻值___________Ω； (2)闭合S2后，电压表的示数为__________V。 第四部分　巩固练习 1．如图电路中，电阻R＝2Ω。断开S后，理想电压表的读数为4V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻为（　　） A．4Ω B．3Ω C．2Ω D．1Ω 2．一只蓄电池的电动势为 2 V。电源内部非静电力把 3 C 的正电荷从负极移到正极，做的功为________J；若电源内部非静电力做功 10 J，则有________C 的正电荷从负极移到了正极。 3．常用电源中，一节干电池的电动势约为________V，一节铅蓄电池的电动势约为________V，手机锂电池的电动势约为________V。 4．在电源内部，正电荷在________（填“静电力”或“非静电力”）的作用下由负极移向正极，该力做正功，把________能转化为电势能；在外电路中，正电荷由________极流向________极。 5．电源的电动势为 6 V，内阻为 0.5 Ω，外接一个 2.5 Ω 的定值电阻。电路中的电流为________A，路端电压为________V，电源内部的内电压为________V。 6．电源的电动势为 12 V，内阻为 1 Ω，外接一个 5 Ω 的电阻。求通电 1 s 内： (1) 电源内部非静电力做的功； (2) 内阻上产生的热量； (3) 外电阻上消耗的电能，并说明三者之间的关系。 7．某铅蓄电池的电动势为 2 V，容量为 100 A·h，内阻为 0.05 Ω。把它接在放电电路上，以 20 A 的电流放电。求： (1) 放电时蓄电池的路端电压； (2) 把这只蓄电池由完全放电状态充满，非静电力至少要做多少功。 8．某电源先后与阻值为 4 Ω、6 Ω 的定值电阻单独连接，测得路端电压分别为 4.0 V、4.5 V。求这只电源的电动势和内阻。 9．甲电源的电动势为 1.5 V、内阻为 0.5 Ω，乙电源的电动势为 1.5 V、内阻为 2 Ω。把两只电源分别接在阻值为 1 Ω 的同一电阻上，求两次的路端电压；并说明为什么内阻小的电源供电时路端电压更接近电动势。 学科网（北京）股份有限公司 $ 12.2　闭合电路的欧姆定律 第一讲　电动势与闭合电路欧姆定律 高二上学期物理人教版必修第三册　第十二章 电能 能量守恒定律　12.2 闭合电路的欧姆定律　·　教师版 知识点范围　1．电源、电动势的定义，电动势与电势差的对比 2．常见的电源种类及其电动势　3．电源内部带电粒子的移动方向与能量转化 4．闭合电路欧姆定律的内容及公式 班级________　姓名________　学号________　得分________ 知识点 4 讲　例题 4 道　巩固练习 9 题　判断速查表 10 条　建议用时 60 分钟 这一讲讲电源和闭合电路。电源的作用是把其他形式的能变成电能，衡量这个本领的物理量是电动势；把电源和外电路接成回路，电流由电动势和内外电阻共同决定。做题时先分清哪个量是电源本身的，哪个量随外电路变化。 本讲内容 知识点 1　电动势的定义 知识点 2　常见的电源及其电动势 知识点 3　电源内部粒子的移动与能量转化 知识点 4　闭合电路欧姆定律 第一部分　知识点精讲 知识点 1　电动势的定义 原理　电源的作用是把其他形式的能转化为电能。在电源内部，非静电力把正电荷从负极搬到正极，这个搬运过程克服静电力做功。搬运的电荷量越多，做的功越多，两者成正比，比值由电源本身决定，这个比值就叫电动势： 结论　电动势是标量，单位是伏特，1 V 的物理意义是电源把 1 C 正电荷从负极搬到正极时，把 1 J 其他形式的能转化为电能。它由电源本身决定，与外电路无关；断路时两极间的电压在数值上等于电动势。 易错　把电动势当成两极间的电压。接上外电路以后，内阻上分掉一部分电压，路端电压小于电动势，只有断路时两者相等。也不能说电动势是电场力做功与电荷量之比，做功的是非静电力。 知识点 2　常见的电源及其电动势 原理　干电池的电动势是 1.5 V，铅蓄电池是 2 V，手机上的锂电池是 3.7 V。电池把化学能转化为电能，发电机把机械能转化为电能，光电池把光能转化为电能。电池铭牌上标的 V 是电动势，标的 mA·h 或 A·h 是容量，容量就是电荷量，由 q＝It 换算： 结论　储存的电能用电荷量乘工作电压估算，W＝qU。手机上标的 4.2 V 是充电器的输出电压，比电池的电动势高，充电时才能把电送进电池。 易错　把 mA·h 说成能量单位；把充电电压当成电池的电动势；把容量直接当成储存的电能。 知识点 3　电源内部粒子的移动与能量转化 原理　电源内部同时存在非静电力和静电力。非静电力把正电荷从负极推向正极，对电子则是从正极搬到负极；电荷被搬到电势高处，其他形式的能转化为电能。内阻上的电流做功，电能转化为内能。 结论　闭合电路里，电源内部电流由负极流向正极，外电路由正极流向负极，整个回路的电流方向首尾相接。电源内部推动电荷的是非静电力，静电力在那里起阻碍作用。 易错　认为正电荷在电源内部是靠静电力从负极到正极；把内阻上的能量转化方向写反，或者认为电源内部只发生一种转化。 知识点 4　闭合电路欧姆定律 原理　闭合电路分内外两部分。电动势等于内、外电压之和，由此得到闭合电路欧姆定律，路端电压则等于电动势减掉内电压： 结论　外电阻增大时电流减小，内电压 Ir 减小，路端电压增大。断路时 I＝0，U＝E；短路时外电阻为零，短路电流由电动势和内阻决定： 易错　算电流时只除以 R，漏掉内阻；把路端电压当成电动势；认为短路电流无穷大，或者拿电动势除以某个外电阻去算短路电流。 第二部分　判断速查表 题里的现象 判断 依据 电源标“3.7 V　2000 mA·h” E＝3.7 V，q＝2000 mA·h V 是电动势，A·h 是电荷量 求电动势 E＝ 非静电力做功与电荷量之比 电动势的单位 1 V＝ 不是焦耳 电源内部电子往哪走 由正极被搬到负极 搬运电荷的是非静电力 电源内部的能量转化 电势升高处得电能，内阻处生热 两处转化方向相反 闭合电路求电流 I＝ 分母是内外电阻之和 求路端电压 U＝E－Ir 比电动势小 外电路断开 I＝0，U＝E 内电压为零 外电路短路 I短＝ 电流由电动势和内阻决定，不是无穷大 外电阻增大 I 减小，U 增大 内电压随电流减小 第三部分　例题精讲 例1．（知识点 1）铅蓄电池的电动势为2V，这表示（　　） A．电路中每通过1C电荷量，电源把2J的化学能转变为电能 B．蓄电池在1s内将2J的化学能转变成电能 C．蓄电池工作时两极间的电压总是2V D．蓄电池将化学能转变为电能的本领与两节干电池（电动势为1.5V）相同 【答案】A 【详解】A．铅蓄电池的电动势为2V，由，知非静电力将1C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2J，即电源把2 J的化学能转变为电能，故A正确； B．由 W=EIt 由于电流未知，则蓄电池在1 s内将化学能转变为电能的数值不一定是2J，还与电流有关，故B错误； C．电源两极间的电压与电源和外电路均有关系，满足 在闭合电路中电源两极间的电压要小于2V，故C错误； D．电源的电动势是表示电源将其它形式的能转化为电能的本领。两节干电池和一节干电池，其电动势相同，本领也相同。蓄电池将化学能转变为电能的本领比两节干电池（电动势为1.5V）大。故D错误。 故选A。 例2．（知识点 2）老吴在电器商场买了一只手机，说明书上写着最长待机时间为80 h，拆开手机后盖，可以看到手机电池板上的说明如图所示，以下判断电池正确的是（　　） A．该手机长期待机时消耗的电功率0.0925 W B．该电池的电动势为4.2 V C．电池板充满电时的最大电能为7.4 kJ D．电池板充电效率为70% 【答案】A 【详解】AB．由图可知，电池的电动势为E=3.7V；充电电压为4.2V；该电源的容量（电量）为q=2000mA•h=2000×3.6C=7200C；最长待机时间为80h，则手机长期待机时的电流 手机长期待机时消耗的电功率 故A正确，B错误； C．电池板充满电时的最大电能 故C错误； D．给电池板充电的效率除与充电电压有关外，还与充电电流的大小有关，已知充电电压与电池的电动势，不能求出充电的效率，故D错误。 故选A。 例3．（知识点 3）电流流过电源的电势升高部分（即对应电动势）和内阻部分时，分别发生的能量转化为（     ） A．电势升高部分：电能其他能；内阻：其他能电能 B．均为电能其他能 C．电势升高部分：其他能电能；内阻：电能其他能 D．均为其他能电能 【答案】C 【详解】电流流过电源的电势升高部分时，非静电力做功，其他形式的能转化为电能；流过内阻部分时，电能转化为内能。故选 C。 例4．（知识点 4）如图所示，电路中电源电动势E＝3 V，内阻r＝1 Ω，R2＝6 Ω。闭合S1、断开S2时，理想电压表的示数为2.25 V。则： (1)R1的阻值___________Ω； (2)闭合S2后，电压表的示数为__________V。 【答案】(1)3　(2)2 【详解】（1）由闭合电路欧姆定律，可得 由部分电路欧姆定律得 （2）闭合后有 其中 可得 电压表的示数为 第四部分　巩固练习 1．如图电路中，电阻R＝2Ω。断开S后，理想电压表的读数为4V；闭合S后，电压表的读数为2V，则电源的内阻为（　　） A．4Ω B．3Ω C．2Ω D．1Ω 【答案】C 【详解】断开 S 时外电路断路，电压表的读数就是电源两极间的电压，数值上等于电动势，。 闭合 S 后，通过 R 的电流 ，代入数值 ，路端电压为 2 V，内电压 。 由 得 ，故选 C。 2．一只蓄电池的电动势为 2 V。电源内部非静电力把 3 C 的正电荷从负极移到正极，做的功为________J；若电源内部非静电力做功 10 J，则有________C 的正电荷从负极移到了正极。 【答案】6　5 【详解】由电动势的定义式得 。 反过来由 得 。 3．常用电源中，一节干电池的电动势约为________V，一节铅蓄电池的电动势约为________V，手机锂电池的电动势约为________V。 【答案】1.5　2　3.7 【详解】干电池的电动势约为 1.5 V，铅蓄电池约为 2 V，手机锂电池约为 3.7 V。电动势由电源内部非静电力的性质决定，与电源的体积、外电路的结构无关。 4．在电源内部，正电荷在________（填“静电力”或“非静电力”）的作用下由负极移向正极，该力做正功，把________能转化为电势能；在外电路中，正电荷由________极流向________极。 【答案】非静电力　其他形式的　正　负 【详解】电源内部的正电荷受到的静电力指向负极，非静电力克服静电力把正电荷由负极搬到正极，非静电力做正功，把其他形式的能转化为电势能。外电路中电场力做正功，正电荷由正极经外电路流向负极。 5．电源的电动势为 6 V，内阻为 0.5 Ω，外接一个 2.5 Ω 的定值电阻。电路中的电流为________A，路端电压为________V，电源内部的内电压为________V。 【答案】2　5　1 【详解】由闭合电路欧姆定律得 ，代入数值 。 路端电压 ，内电压 。 ，路端电压与内电压之和等于电动势。 6．电源的电动势为 12 V，内阻为 1 Ω，外接一个 5 Ω 的电阻。求通电 1 s 内： (1) 电源内部非静电力做的功； (2) 内阻上产生的热量； (3) 外电阻上消耗的电能，并说明三者之间的关系。 【答案】(1) 24 J　(2) 4 J　(3) 20 J；非静电力做的功等于内、外电路消耗的电能之和 【详解】电路中的电流 ，代入数值 。 1 s 内非静电力做的功 ；内阻上产生的热量 ；外电阻上消耗的电能 。 ，非静电力做的功一部分在内阻上转化为内能，其余在外电路转化为其他形式的能。 7．某铅蓄电池的电动势为 2 V，容量为 100 A·h，内阻为 0.05 Ω。把它接在放电电路上，以 20 A 的电流放电。求： (1) 放电时蓄电池的路端电压； (2) 把这只蓄电池由完全放电状态充满，非静电力至少要做多少功。 【答案】(1) 1 V　(2) 【详解】(1) 由 得 。 (2) 容量 100 A·h 表示电池可输出的电荷量 。 把这一电荷量由负极搬到正极，非静电力做的功 。 8．某电源先后与阻值为 4 Ω、6 Ω 的定值电阻单独连接，测得路端电压分别为 4.0 V、4.5 V。求这只电源的电动势和内阻。 【答案】 【详解】接 4 Ω 电阻时 ，代入数值 ，由 得 。 接 6 Ω 电阻时 ，代入数值 ，得 。 两式相减得 ，即 ，代回得 。 9．甲电源的电动势为 1.5 V、内阻为 0.5 Ω，乙电源的电动势为 1.5 V、内阻为 2 Ω。把两只电源分别接在阻值为 1 Ω 的同一电阻上，求两次的路端电压；并说明为什么内阻小的电源供电时路端电压更接近电动势。 【答案】甲 1 V，乙 0.5 V；内阻越小，内电压 越小，路端电压越接近电动势 【详解】接甲电源时 ，代入数值 ，路端电压 。 接乙电源时 ，代入数值 ，。 由 可知，电流一定时内阻越小，内电压越小，路端电压越接近电动势；外电路断开时电流为零、内电压为零，两只电源的路端电压都等于 1.5 V。 学科网（北京）股份有限公司 $