内容正文:
[教师专享]
高考考点
考情概览
2024 2023 2022
核心素养
欧姆定律
电阻定律
电阻的串联、并联
电源的电动势和内阻
闭合电路的欧姆定律
全国乙卷,20T
湖南卷,7T
电功率、焦耳定律
实验十一:导体电阻
率的测量(同时练习
使用螺旋测微器)
山东卷,14T
湖南卷,11T
江苏卷,12T
辽宁卷,12T
全国乙卷,23T
山东卷,14T
广东卷,12T
实验十二:练习使用
多用电表
湖北卷,12T
实验十三:电池电动
势和内阻的测量
黑吉辽,11T
浙江6月
选考16T(Ⅱ)
1.物理观念
电流、电阻、电动势、内阻.
欧姆定律,电阻定律,焦耳
定律、闭合电路欧姆定律
2.科学思维
(1)能用串、并联电路规律解
决问题
(2)应用闭合电路欧姆定律
解决问题
3.科学探究
(1)对电路设计问题进行探究
及对实验数据进行处理
(2)对创新实验进行探究及
数据处理
第1讲 电路的基本概念及电路分析
学生用书 P176
[知识点一] 电流、欧姆定律
1.电流
(1)定义:自由电荷的定向移动形成电流.
(2)方向:规定为正电荷定向移动的方向.
(3)三个公式
①定义式:I=qt
;②微观式:I=nevS;③I=UR.
2.欧姆定律
(1)内容:导体中的电流I跟导体两端的电压U 成正
比,跟导体的电阻R 成反比.
(2)公式:I=UR.
(3)适用条件:适用于金属和电解液导电,适用于纯电
阻电路.
[知识点二] 电阻、电阻率、电阻定律
1.电阻
(1)定义式:R=UI.
(2)物理意义:导体的电阻反映了导体对电流阻碍作
用的大小,R 越大,阻碍作用越大.
2.电阻定律
(1)内容:同种材料的导体,其电阻与它的长度成正
比,与它的横截面积成反比,导体的电阻还与构成
它的材料有关.
(2)表达式:R=ρ
l
S.
3.电阻率
(1)计算式:ρ=R
S
l.
(2)物理意义:反映导体的导电性能,是导体材料本身
的属性.
732
(3)电阻率与温度的关系
①金属:电阻率随温度的升高而增大.
②半导体:电阻率随温度的升高而减小.
③超导体:当温度降低到绝对零度附近时,某些材
料的电阻率突然减小为零成为超导体.
[知识点三] 电功、电功率、焦耳定律
1.电功
(1)实质:电流做功的实质是电场力对电荷做正功,电
势能转化为其他形式的能的过程.
(2)公式:W =qU=UIt,这是计算电功普遍适用的
公式.
2.电功率
(1)定义:单位时间内电流做的功叫电功率.
(2)公式:P=Wt =UI
,这是计算电功率普遍适用的
公式.
3.焦耳定律:电流通过电阻时产生的热量Q=I2Rt,
这是计算电热普遍适用的公式.
4.热功率
(1)定义:单位时间内的发热量.
(2)表达式:P=Qt=I
2R.
1.(人教版必修第三册 P55
STSE改编)(多选)纯
电动汽车使用的能源不
是汽油,而是电能,提供
电能的是锂离子电池.
如图所示,锂离子电池以碳材料为负极,以含锂的
化合物为正极.在充电的过程中,通过化学反应,电
池的正极有锂离子生成,锂离子通过电解液运动到
电池的负极.负极的碳材料有很多微孔,到达负极
的锂离子就嵌在这些微孔中,嵌入的锂离子越多,
电池中充入的电荷量也就越多.当汽车开动时,在
负极的锂离子又会通过电解液返回正极,回到正极
的锂离子越多,则放出的电荷量也就越大.电池放
电时能输出的总电荷量叫作电池的容量.单体锂离
子电池的容量极为有限,为了满足需要,常用由若
干单体锂离子电池构成的电池组作为电源.下列说
法正确的是 ( )
A.“安时”(Ah)或“毫安时”(mAh)是电荷量
的单位
B.“千瓦时”(kWh)是能量的单位
C.图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态
D.图中锂离子是在静电力的作用下从负极返回正极的
解析:ABC [“安时”是电池容量的单位,通过单位
之间的换算可知,A 正确;“千瓦时”是能量的单位,
B正确;图中箭头向左,表示锂离子从负极向正极
移动,处于放电状态,C正确;图中电场强度方向向
右,锂离子带正电,向左移动,是在非静电力作用下
从负极返回正极的,D错误.]
2.(人教版必修第三册 P61T5 改编)某同学拿了一
根细橡胶管,里面灌满了盐水,两端用粗铜丝塞住
管口,形成一段封闭的长度为20cm 的盐水柱,测
得盐水柱的电阻大小为R,如果盐水柱的电阻随长
度、横截面积的变化规律与金属导体相同,则握住
橡胶管的两端把它均匀拉长至40cm,此时盐水柱
的电阻大小为 ( )
A.R B.R2 C.2R D.4R
解析:D [已知盐水柱的电阻随长度、横截面积的
变化规律与金属导体相同,故遵循电阻定律 R=
ρ
l
S.
盐水柱的体积是不变的,均匀拉长为原来的2
倍后,横截面积变为原来的1
2.
由R=ρ
l
S
可知电阻
变为原来的4倍,故答案选 D.]
3.(人教版必修第三册 P82
T2 改编)(多选)电饭锅工
作时有两种状态:一种是锅
内水烧开前的加热状态,另
一种是锅内水烧开后的保
温状态,如图所示是一学生设计的电饭锅电路原理
示意图,S是用感温材料制造的开关.下列说法中
正确的是 ( )
A.加热状态时是用R1、R2 同时加热的
B.当开关S接通时电饭锅为加热状态,S断开时为
保温状态
C.当
R1
R2
=7,R2 在保温状态时的功率为加热状态
时的1
8
D.当
R1
R2
=2 2-1,R2 在保温状态时的功率为加热
状态时的1
8
解析:BD [由P=U
2
R
得:当接通S时,电阻变小,
功率变大,处于加热状态;当断开 S时,电阻变大,
功率变小,处于保温状态.可知,R2 是供加热用的
电阻丝,故 A 错误,B正确.逆推:当R2 在保温状态
时的功率为加热状态时的1
8
时,根据公式P=U
2
R
,可
知220
2
R2
= 220
2
R1+R2
×
R2
R1+R2
×8得
R1
R2
=2 2-1,C错
误,D正确.]
832
高考总复习 物理
学生用书 P177
考点一 电流、电阻、电阻定律
1.电阻与电阻率的关系
电阻率是影响导体电阻大小的因素之一,导体的长
度、横截面积一定时,导体材料的电阻率越大,导体
的电阻越大.
2.电阻的决定式和定义式的区别
公
式 R=ρ
l
S R=
U
I
区
别
电阻的决定式 电阻的定义式
说明 了 电 阻 的 决 定
因素
提供了一种测定电阻
的方法,并不能说明电
阻与U 和I有关
只适用于粗细均匀的
金属导体和浓度均匀
的电解质溶液
适 用 于 任 何 纯 电 阻
导体
3.三个电流表达式的比较
公式
适用
范围
字母含义 公式含义
定
义
式
I=qt
一切
电路
q为时间t内通
过导体横截面
的电荷量
q
t
反映了
I 的 大
小,但 不
能说I∝
q,I∝1t
微
观
式
I=nqSv
一切
电路
n:导体单位体
积内的自由电
荷数
q:每个自由电
荷的电荷量
S:导 体 横 截
面积
v:电荷定向移
动速率
从微观上
看 n、q、
S、v 决定
了 I 的
大小
决
定
式
I=UR
金属、
电解液
U:导体两端的
电压
R:导体本身的
电阻
I由U、R
决 定,I
∝U,
I∝1R
1.(2025武汉高中调研)如图所
示,在1价离子的电解质溶液内
插有两根碳棒 A和B作为电极,
将它们接在直流电源上,于是溶
液里就有电流通过.若在t秒内,
通过溶液内截面S 的正离子数为n1,通过的负离
子数为n2,设基本电荷为e,则以下说法中正确
的是 ( )
A.正离子定向移动形成的电流方向从 A→B,负离
子定向移动形成的电流方向从B→A
B.溶液内由于正、负离子移动方向相反,溶液中的
电流抵消,电流等于零
C.溶液内的电流方向从 A→B,电流I=
n1e
t
D.溶液内的电流方向从 A→B,电流I=
(n1+n2)e
t
解析:D [电荷的定向移动形成电流,规定正电荷
定向移动的方向为电流方向,负电荷定向移动的方
向为电流的反方向,由题图所示可知,电流方向是
A→B,带电离子在溶液中定向移动形成电流,电流
不为 零,电 流I=qt =
n1e+n2e
t
,D 正 确,A、B、C
错误.]
2.(2025四川乐山高三模拟)
如图所示,一根长为L、横截
面积为S 的金属棒,其材料的电阻率为ρ,棒内单
位体积自由电子数为n,自由电子的质量为m、电
荷量为e.在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电
流,自由电子定向移动的平均速率为v,则金属棒
内的电场强度大小为 ( )
A.mv
2
2eL B.
mv2Sn
e
C.ρnev D.ρ
ev
SL
解析:C [由 电 流 定 义 式 可 知I=qt =
nvtSe
t =
neSv.由 欧 姆 定 律 可 得 U =IR=neSvρ
L
S =
ρneLv,又E=
U
L
,故E=ρnev,选项C正确.]
3.(多选)离地面高度50×104 m
以下的大气层可视为电阻率
较大的漏电介质,假设由于雷
暴对大气层的“电击”,使得离
地面高度50×104 m 处的大
气层与带负电的地球表面之间形成稳定的电场,其
932
第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律
电势差约为3×105 V.已知,雷暴每秒钟给地球充
电的电荷量约为18×103 C,地球表面积近似为
50×1014 m2,则 ( )
A.该大气层的等效电阻约为600Ω
B.该大气层的平均漏电电流约为18×103 A
C.该大气层的平均电阻率约为17×1012 Ωm
D.该大气层的平均电阻率约为17×108 Ωm
解析:BC [该大气层的平均漏电电流约为I=qt
=1.8×10
3
1 A=18×10
3 A,该大气层的等效电阻
为R=UI =
3×105
1.8×103
Ω=167Ω,故 A 错误,B 正
确;根据R=ρ
l
S
可得,该大气层的平均电阻率约为
ρ=
RS
l =
167×5.0×1014
5.0×104
Ωm=17×1012 Ωm,
故C正确,D错误.]
地球表面附近存在一个竖直向下的电场,晴天时在
电场作用下,大气中的正离子向下运动、负离子向
上运动,如此形成的微弱电流称地空电流.该电流
比较稳定,不随高度变化,全球地空电流的总电流
强度为I,假设地空电流在全球各处均匀分布,地球
附近竖直向下的电场场强为E,取地球表面积为
S,地表附近空气的电阻率ρ0 的大小为 ( )
A.ESI B.
E2S
I
C.S
2E
I D.
ES
I2
解析:A [取地球表面高度为 Δh的空气层为研究
对象,空气层上表面到下表面之间的电势差U=E
Δh,这段空气层的电阻r=ρ0
Δh
S
,根据欧姆定律
有I=Ur
,联 立 得 到ρ0=
ES
I
,故 A 正 确,B、C、D
错误.]
考点二 欧姆定律、伏安特性曲线
1.欧姆定律的“二同”
同
体
性
指I、U、R 三个物理量必须对应同一段电路
或同一段导体.
同
时
性
指U 和I必须是导体上同一时刻的电压和电
流.
2.对伏安特性曲线的理解
定
义
用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,画
出的IGU 图像.
应
用
①伏安特性曲线上每一点的纵、横坐标对应
此时的电流值、电压值.
②IGU 图像中图线上某点与O 点连线的斜率
表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小.
③IGU 图像中图线上某点到I 轴、U 轴的垂
线与坐标轴所围的面积对应此时的电功率.
两
类
图
线 ①线性元件的伏安特性曲线(图甲中a、b)是
过原点的直线,表明它的电阻是不变的.
②非线性元件的伏安特性曲线(图乙中c、d)
是曲线,表明它的电阻是变化的.
3.I=UR
与R=UI
的区别
(1)I=UR
表示通过导体的电流I 与电压成正比,与电
阻R 成反比.
(2)R=UI
表明了一种测量电阻的方法,不能错误地
认为“电阻跟电压成正比,跟电流成反比”.
[典例1] 小灯泡通电后其电流
I随所加电压U 变化的图线如
图所示,P 为图线上一点,PN
为图线在P 点的切线,PQ 为U
轴的垂线,PM 为I轴的垂线,则
下列说法中错误的是 ( )
A.随着所加电压的增大,小灯泡的电阻增大
B.对应P 点,小灯泡的电阻为R=
U1
I2
C.对应P 点,小灯泡的电阻为R=
U1
I2-I1
D.对应P 点,小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所
围的面积
[解析] C [由题图可知,U 越大,小灯泡的电阻
越大,故 A 说法正确.R=UI
中的U、I与小灯泡所
处状态下的电压与电流相对应,故 B说法正确,C
说法错误.对应P 点,小灯泡的功率P=U1I2,与题
图中PQOM 所围的面积相等,故 D说法正确.]
042
高考总复习 物理
[典例2] (多选)在如图甲所示的电路中,L1、L2、L3
为三个相同规格的小灯泡,这种小灯泡的伏安特性
曲线如图乙所示.当开关S闭合后,电路中的总电
流为0.25A,则此时 ( )
A.L1 两端的电压为L2 两端电压的2倍
B.L1 消耗的电功率为0.75W
C.L2 的电阻为12Ω
D.L1、L2 消耗的电功率的比值大于4
解析:BD [电路中的总电流为0.25A,L1 中电流
为0.25A,由小灯泡的伏安特性曲线可知 L1 两端
的电压为3.0V,L1 消耗的电功率为P1=U1I1=
0.75W,选项B正确;根据并联电路规律可知,L2
中的电流为0.125A,由小灯泡的伏安特性曲线可
知其两端电压大约为0.3V,故 L1 两端的电压约
为L2 两端电压的10倍,选项 A 错误;由欧姆定律
可知,L2 的电阻为R2=
U2
I2
= 0.30.125Ω=2.4Ω
,选
项C错误;L2 消耗的电功率为P2=U2I2=0.3×
0.125W=0.0375 W,即 L1、L2 消耗的电功率的
比值大于4,选项 D正确.]
1.运用伏安特性曲线求电阻应注意的问题
(1)如图所示,非线性元件的IGU 图线
是曲线,导体电阻Rn=
Un
In
,即电阻等
于图线上点(Un,In)与坐标原点连线的斜率的倒数,
而不等于该点切线斜率的倒数.
(2)IGU 图线中的斜率k=1R
,斜率k不能理解为k=
tanθ(θ为图线与U 轴的夹角),因坐标轴的单位可根
据需要人为规定,同一电阻在坐标轴单位不同时倾角
θ是不同的.
2.电阻的伏安特性曲线的应用技巧
(1)用IGU 图线来描述电阻的伏安特性时,图线上每
一点对应一组U、I值,UI
为该状态下的电阻值,UI
为该状态下的电功率.
(2)如果IGU 图线为直线,图线斜率的绝对值为该电
阻的倒数,如果IGU 图线为曲线,则图线上某点切线
斜率的绝对值不表示该点电阻的倒数,电阻的阻值只
能用该点的电压和电流的比值来计算.
(能力拔高题)
某研究性学习小组描绘了三种电学元件的伏安特
性曲线,如图所示,下列判断中正确的是 ( )
A.图甲反映该电学元件的导电性能随电压的增大
而增强
B.图乙反映该电学元件的导电性能随温度的升高
而减弱
C.图丙反映该电学元件加正向电压和反向电压时
导电性能一样
D.图丙反映该电学元件如果加上较高的反向电压
(大于40V)时,反向电流才急剧变大
解析:D [由图甲可知随着电压增加图线斜率不
变,即该元件电阻阻值的倒数不变,阻值不变,导电
性能不变,故 A 错误;由图乙可知随着电压增加图
线斜率变小,该元件电阻阻值的倒数变小,阻值增
加,导电性能随电压的增大而减弱,但不能说明导
电性能与温度的变化情况,故B错误;由图丙可知加
正向电压和反向电压时图线关于原点不对称,因为
横坐标不一样的,故导电性能不一样,故 C错误;根
据图丙可知该电学元件如果加上较高的反向电压
(大于40V)时,反向电流才急剧变大,故D正确.]
142
第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律
考点三 电功、电功率、电热、热功率
1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
2.电动机的三个功率及关系
输入功率 电动机的总功率P总 =P入 =UI
输出功率
电动机 的 有 用 功 的 功 率,也 叫 机 械
功率
热功率
电动机线圈上有电阻,电流通过线圈
时会发热,热功率P热 =I2r
三者关系 P总 =P出 +P热
效率 η=
P出
P入 ×100%=
P出
P总 ×100%
特别说明
①正常工作的电动机是非纯电阻元件
②电动机因故障或其他原因不转动
时,相当于一个纯电阻元件
3.非纯电阻电路的分析方法
(1)抓住两个关键量
确定电动机的电压UM 和电流IM 是解决所有问
题的关键.若能求出UM、IM,就能确定电动机的电
功率P=UMIM,根据电流IM 和电动机的电阻r
可求出热功率Pr=I2Mr,最后求出输出功率P出 =
P-Pr.
(2)坚持“躲着”求解UM、IM
首先,对其他纯电阻电路、电源的内电路等,利用
欧姆定律进行分析计算,确定相应的电压或电流,
然后,利用闭合电路的电压关系、电流关系间接确
定非纯电阻电路的工作电压UM 和电流IM.
(3)应用能量守恒定律分析
要善于从能量转化的角度出发,紧紧围绕能量守
恒定律,利用“电功=电热+其他能量”寻找等量
关系求解.
[典例3] (2025河南洛阳高三期中)四盏白炽灯泡
连接成如图所示的电路.a、c灯泡的规格为“220V 40
W”,b、d灯泡的规格为“220V 100W”,各个灯泡
的实际功率都没有超过它的额定功率.对这四盏灯
泡实际消耗功率的说法正确的是 ( )
A.a灯泡实际消耗的功率最小
B.b灯泡实际消耗的功率最小
C.c灯泡实际消耗的功率最小
D.d灯泡实际消耗的功率最小
[解析] C [a、c灯泡的电阻R=U
2
P =1210Ω
,
b、d灯泡的电阻R′=U
2
P′=484Ω
,根据并联电路的
特点知b、c并联后的总电阻R并 <R′,所以b、c两
端的电压小于d灯泡的电压,根据P=U
2
R
,可得Pc
<Pb<Pd,a、d灯 串 联,电 流 相 等,根 据 P=I2R
知,P 与R 成正比,则Pa>Pd,故C正确.]
[典例4] (2025湖北宜昌一中模拟)一台小型电
动机在3V 电压下工作,用此电动机提升重力为
4N的物体时,通过它的电流是02A.在30s内可
使该物体被匀速提升3m.若不计一切摩擦和阻
力,求:
(1)电动机的输入功率;
(2)在提升重物的30s内,电动机线圈所产生的
热量;
(3)电动机线圈的电阻.
[解析] (1)电动机的输入功率为
P入 =UI=3×02W=06W
(2)物体被匀速提升的速度
v=xt=
3
30m
/s=01m/s
电动机提升物体的机械功率
P机 =Fv=mgv=04W
根据能量关系有P入 =P机 +PQ
产生的热功率
PQ=P入 -P机 =(06-04)W=02W
产生热量Q=PQt=02×30J=6J
(3)由焦耳定律得Q=I2Rt
电动机线圈电阻R=5Ω.
[答案] (1)06W (2)6J (3)5Ω
智能手机耗电量大,移动充电宝
应运而生,它是能直接为移动设
备充电的储能装置.充电宝的转
换率是指充电宝放电总量占充电
宝容 量 的 比 值,一 般 在 06~
07.如图为某一款移动充电宝,
其参 数 见 下 表.下 列 说 法 正 确
的是 ( )
242
高考总复习 物理
容量 20000mAh 兼容性 所有智能手机
边充边放 否 保护电器 是
输入 DC5V2AMAX 输出
DC5V01A
~25A
尺寸 156×82×22mm 转换率 060
产品名称 索杨Y10—200 重量 约430g
A.充电宝充电时将电能转化为内能
B.该充电宝最多能储存的能量为36×106J
C.该充电宝电荷量从零到完全充满所用时间约为2h
D.用该充满电的充电宝给电荷量为零、容量为
3000mAh的手机充电,理论上能充满4次
解析:D [充电宝充电时将电能转化为化学能,故
A 错误;该充电宝的容量为q=20000mAh=
20000×10-3×3600C=72×104C,电压为5V,
所以充电宝最多能储存的能量 E=qU=5× 72
×104J=36×105J,故 B错误;以2A 的电流充
电,充电宝电荷量从零到完全充满所用时间t=qI
=7.2×10
4
2 s=36×10
4s=10h,故 C错误;由于
充电宝的转换率是060,所以放电总量为20000
mAh×060=12000mAh,给电荷量为零、容
量为3000mAh的手机充电的次数n=120003000
次=4次,故 D正确.]
学生用书 P180
串、并联电路的分析方法
1.串、并联电路的特点
串联电路 并联电路
电流 I=I1=I2==In
I=I1+I2++In
I1R1=I2R2==InRn
电压
U1
R1
=
U2
R2
==
Un
Rn
U1=U2==Un
总电阻 R总 =R1+R2++Rn
1
R总 =
1
R1
+ 1R2
++ 1Rn
功率分配
P1
R1
=
P2
R2
==
Pn
Rn
P1R1=P2R2==PnRn
2.四个有用的结论
(1)串联电路的总电阻大于电路中的任意一个电阻,
串联电阻增多时,总电阻增大.
(2)并联电路的总电阻小于任意支路的电阻,并联支
路增多时,总电阻减小.
(3)不论串联电路还是并联电路,只要某个电阻增大,
总电阻就增大,反之则减小.
(4)不论串联电路还是并联电路,电路消耗的总功率
等于各电阻消耗的电功率之和.
3.一个典型的极值电路
如图所示,如果R1=R2,当P 从a→b时,RAB 先增
大后减小,且当RaP =RPb(即P 位于a、b的中点)
时RAB最大.
[典例1] (2025山西太原市模
拟)如图为某控制电路的一部分,
已知AA′的输入电压为24V,如
果电阻R=6kΩ,R1=6kΩ,R2=
3kΩ,则 BB′不 可 能 输 出 的 电
压是 ( )
A.12V B.8V C.6V D.3V
[解析] D [若两开关都闭合,则电阻R1 和R2
并联,再 和 R 串 联,UBB′ 为 并 联 电 路 两 端 电 压,
R并 =
R1R2
R1+R2
,UBB′=
R并
R并 +RUAA′ =6V
;若 S1 闭
合,S2 断开,则R1 和R 串联,UBB′=
R1
R1+R
UAA′=
12V;若S2 闭合,S1 断开,则R2 和R 串联,UBB′=
R2
R2+R
UAA′ =8V;若 两 者 都 断 开,则 电 路 断 路,
UBB′=24V,故 D项不可能.]
[典例2] (2025宿州高三质
检)如图所示,其中电流表的
量程为06A,表盘均匀划分
为30个小格,每一小格表示
002A;R1 的阻值等于电流
表内阻的1
2
;R2 的阻值等于
电流表内阻的2倍.若用电流表的表盘刻度表示流
过接线柱1的电流值,则下列分析正确的是 ( )
A.将 接 线 柱 1、2 接 入 电 路 时,每 一 小 格 表 示
004A
B.将 接 线 柱 1、2 接 入 电 路 时,每 一 小 格 表 示
002A
C.将 接 线 柱 1、3 接 入 电 路 时,每 一 小 格 表 示
006A
D.将 接 线 柱 1、3 接 入 电 路 时,每 一 小 格 表 示
001A
[解析] C [将接线柱1、2接入电路时,R1 的阻
值等于电流表内阻的1
2
,通过电流表的电流为通过
R1 的
1
2
,接线柱1、2间流过的电流为电流表示数
的3倍,每一小格表示006A,选项 A、B错误;将
接线柱1、3接入电路时,电流表先与R1 并联,再与
R2 串联,而串联对电流没影响,故每一小格仍表示
006A,选项C正确,D错误.]
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第十章 电路及其应用 电能 能量守恒定律