内容正文:
第十三讲 电路 电流 电压 电阻
知识点1 两种电荷、导体与绝缘体(10年9考,除2022年)
1.原子结构:原子由位于中心的 原子核 和核外电子组成;原子核由带
正 电的质子和不带电的中子组成,因此整个原子核带 正 电,核外电子带 负 电。
注意:(1)通常情况下,原子核和核外电子所带电荷数 相等 ,原子不显电性,物体对外也不显电性。
(2)汤姆孙发现了电子;卢瑟福提出了原子核式结构模型。
2.摩擦起电
(1)定义:用摩擦的方法使物体带电。带电体具有 吸引轻小物体 的性质。
(2)实质:电荷的 转移 ,而不是创造了电荷。物体得到电子带 负 电,失去电子带 正 电。
(3)原因:不同的原子,原子核束缚核外电子的能力不同。两个物体摩擦时,束缚电子能力弱的原子将 失去 电子带 正 电,束缚电子能力强的原子将得到 电子 带 负 电。
3.两种电荷
(1)正电荷:与丝绸摩擦过的玻璃棒带 正 电;
负电荷:与毛皮摩擦过的橡胶棒带 负 电。
(2)摩擦过的丝绸和毛皮分别带 负 电和 正 电。
(3)电荷间的作用规律:同种电荷互相 排斥 ,异种电荷互相 吸引 。
(4)验电器原理: 同种电荷相互排斥 。
4.导体与绝缘体(10年4考,2023、2021、2019、2018年考)
名称 导体 绝缘体 半导体 超导体
定义 容易导电 的物体 不容易导电 的物体 导电性能介于
导体和绝缘体之间的物体 在温度很低时,电阻变成0的物体
举例 金属、酸碱盐溶液、石墨、人体、大地等 橡胶、塑料、玻璃、陶瓷等 硅、锗、二极管(具有单向导电性)等 铁基超导材料;若用超导材料作为输电线,可大大降低输电过程中的电能损耗
联系 导体和绝缘体之间没有绝对的界限,当外界条件改变(高温、潮湿等)时,绝缘体也可以变成导体
知识点2 电流和电压及其测量(10年10考)
1.电流:
(1)形成:电荷的 定向移动 形成电流。
(2)方向:把 正 电荷定向移动的方向规定为电流的方向。
(3)单位:1mA= 10-3 A,1μA= 10-6 A。
2.电压:使自由电荷在电路中定向移动形成电流;电源的作用就是给用电器两端提供电压。
单位:1kV= 103 V,1mV= 10-3 V。
注意:
(1)电流形成需要满足两个条件:
①电路两端有 电压 ;②电路处于 闭合 状态。
(2)电源外部,电流从电源的 正 极出发经过用电器流回电源的 负 极。
3.电流表和电压表
类型 电流表 电压表
作用 测量电路中的电流 测量用电器两端的电压
使用规则 相
同
点 使用前指针要调零;电流“ + 进 - 出”;待测值不能超过所选择的量程,不能估计待测值的大小时,可先用 大 量程试触,再选用合适的量程
不
同
点 (1)与被测电路 串 联;
(2)不允许将电流表直接接在电源两端 (1)与被测用电器 并 联;
(2)允许将电压表直接接在电源两端
特点 电阻很小,相当于导线 电阻很大,电压表处相当于断路
类型 电流表 电压表
表盘
读
数 量程 0~0.6A 0~3A 0~3V 0~15V
分度值 0.02 A 0.1 A 0.1 V 0.5 V
示数 0.48 A 2.4 A 1.7 V 8.5 V
知识点3 电路(10年10考)
1.电路的组成:一个最基本的电路一般由 电源 、 用电器 、导线和
开关 四部分组成。
(1)电源:提供 电能 的装置,将其他形式的能转化为 电能 ,如:电池和发电机。
(2)用电器:消耗 电能 的装置,将电能转化为 其他形式的能 ,如:电灯和电风扇。
2.电路的三种状态
状态 通路 断路(开路) 短路
概念 处处接通
的电路 某处断开
的电路 电源短路 用电器短路
电
路
图
特点 电路中 有 电流通过,用电器能够工作 电路中 没有 电流通过,用电器不能工作 电路中的电流会很大,可能烧坏 电源 ,这是不允许的 被短路的用电器没有电流通过,用电器无法工作,不会被烧坏
3.串联和并联
类型 串联电路 并联电路
电路图
定义 元件 依次 连接的电路 元件 并列 连接的电路
特点 (1)电流只有一条路径;
(2)用电器工作时相互影响 (1)电流有多条路径;
(2)用电器工作时互不影响
开关
作用 控制 整个 电路,
与位置无关 干路 开关控制整个电路,
支路 开关控制所在支路
类型 串联电路 并联电路
电流
规律 串联电路中的电流处处 相等 (I=I1=I2) 干路中的电流 等于各支路中的电流之和 (并联分流)(I=I1+I2)
电压
规律 各用电器两端的电压之和 等于电源电压(串联分压) (U=U1+U2) 各支路用电器两端的电压等于 电源电压 (U=U1=U2)
实例 节日小彩灯 家庭电路中各用电器
知识点4 电阻(10年10考)
1.电阻
(1)定义:物理学中,把表示导体对 电流 的阻碍作用叫电阻,用字母 R 表示。
单位:国际单位:欧姆,符号为Ω;常用单位:千欧(kΩ)、兆欧(MΩ)。换算关系:1MΩ=106Ω,1kΩ=103Ω。
(2)影响因素:导体的 材料 、 长度 、横截面积和温度。同种材料的导体在同一温度下,长度越长,横截面积越小,导体的电阻越大。大多数导体,温度越高,电阻越大。
注意:电阻是导体本身的一种性质,与其两端的电压和通过它的电流无关。
2.变阻器
定义 能改变接入电路中 电阻大小 的元件
滑动变阻器 结构
示意图 电路
符号
原理 通过改变 接入电路中电阻丝的长度 来改变接入电路中电阻的大小
铭牌 某滑动变阻器标有“50Ω 1.5A”字样,
“50Ω”表示滑动变阻器的 最大阻值为50Ω ;
“1.5A”表示滑动变阻器允许通过的 最大电流为1.5A
滑动变阻器 使用
方法 (1)串联在电路中;(2)接法:“一上一下”;(3)接入电路前应将电阻调到最大,即滑片与接入电路的下接线柱的距离最远
错误接法:(1)同时接上面(A、D)两个接线柱,相当于接入一根
导线 ;
(2)同时接下面(C、B)两个接线柱,相当于接入一个 定值电阻 。
作用 (1)通过改变电路中的 电阻 ,逐渐改变电路中的 电流 和部分用电路两端的 电压 ;(2)保护电路
优缺点 优点:能连续改变连入电路的电阻;
缺点:不能直接读出连入电路的电阻值
应用 调节音量的电位器等
电阻箱 优点:可以直接读出连入电路的电阻值;
缺点:不能连续改变连入电路的电阻。
甲图旋钮式电阻箱的示数为
2022 Ω,乙图插孔式电阻箱的示数为 4 Ω
1.(沪科九全P61图15-5改编)如图所示,手持用毛皮摩擦过的轻质橡胶棒,靠近用绝缘细线吊起的轻质玻璃棒,发现玻璃棒被吸引。
下列说法正确的是( D )
A.用毛皮摩擦过的橡胶棒带正电荷
B.用毛皮摩擦橡胶棒时正电荷从橡胶棒转移到毛皮
C.橡胶棒能带上电荷,说明橡胶棒是导体
D.玻璃棒可能不带电,也可能带正电
2.(沪科九全P60图15-4改编)将两个充气的气球悬挂起来,让它们碰在一起,如图甲所示,然后用毛织品分别摩擦两个气球接触的部分,如图乙所示,放开气球后两气球互相 排斥 。这是因为摩擦过程中两个气球带了 同种 (选填“同种”或“异种”)电荷。
3.(人教九全P41图15.1-3改编)如图所示,用毛皮摩擦过的橡胶棒接触验电器金属球,看到验电器两片金属箔张开,说明橡胶棒 带电 (选填“带电”或“不带电”)。金属杆中的电流方向是 从金属箔到金属球 (选填“从金属球到金属箔”或“从金属箔到金属球”)。
4.(沪科九全P84T5改编)如图所示,小灯泡L1与L2串联在由三节蓄电池组成的电源上,先用电压表测小灯泡L1两端的电压为2.6V,则选用电压表的量程是 0~3V ;再测灯泡L2两端电压时,只将电压表接A的一端改接C,这种接法 不正确 (选填“正确”或“不正确”),理由是 改接后电压表的正负接线柱接反了 。
5.(人教九全P48图15.2-8改编)如图所示的电路,闭合开关,两个小灯泡都发光,用一根导线接在小灯泡L2的两端,你会看到 小灯泡L1亮度变亮,小灯泡L2不发光 ,实验现象表明,小灯泡L2被 短路 ,电流从 导线 流过。
6.(北师九全P58T3改编)在如图所示的电路中,闭合开关S后,电流表A1、A2的示数分别为1A和0.4A,则通过小灯泡L1的电流是 0.6 A,灯L1和L2两端的电压 相等 。
7.(沪科九全P84T3改编)如图所示电路,闭合开关后,比较a、b、c、d四处电流的大小,其中不正确的是( D )
A.Ia=Id B.Id>Ic
C.Ia>Ib D.Ib>Id
8.(北师九全P80T3)在相同温度下,关于导体的电阻,下列说法正确的是
( D )
A.铝导线比铜导线的电阻大
B.两根铜导线,长的比短的电阻大
C.长度相同的两根铁导线,粗的比细的电阻大
D.长度相同的两根铝导线,细的比粗的电阻大
9.(人教九全P80图16.3-2改编)如图所示,ab为一根铅笔芯,闭合开关后,小灯泡发光,则铅笔芯中电流的方向为 由b到a (选填“由a到b”或“由b到a”);将夹子在铅笔芯上向左移动时,观察到小灯泡变 亮 (选填“亮”或“暗”);此操作过程可以研究导体电阻与 长度 的关系。
10.(沪科九全P95图16-6改编)如图所示的电阻箱,其示数为 1022 Ω,电阻箱的阻值变化范围是 0 Ω到 9999 Ω之间的任意整数阻值。
11.(沪科九全P96T2改编)在最近几年,我国城乡许多地区进行了输电线路的改造,将原来细的铜质输电线换成较粗的铜质输电线,这样 减小 (选填“增大”或“减小”)了输电线的电阻。
12.(沪科九全P96T3改编)灯泡的灯丝用久了,灯丝的电阻是变大了,还是变小了?为什么?
答: 灯丝的电阻变大。因为灯丝用久了,会由于升华而变细,电阻变大 。
实验 探究串联电路和并联电路中电流、电压的特点(10年1考,2016年考)
实验名称 探究串、并联电路中电流的特点 探究串、并联电路中电压的特点
基础
考法 实验
操作 按下方电路图连接电路,检查电路无误后,用 电流表 分别测出串、并联电路中不同位置的电流;更换 不同规格 的小灯泡再次测量,记录数据;根据数据总结串、并联电路中电流的规律
按下方电路图连接电路,检查电路无误后,用 电压表 分别测出串、并联电路中各用电器及
电源 两端的电压;更换
不同规格 的小灯泡再次测量,记录数据;根据数据总结串、并联电路中电压的规律
实验名称 探究串、并联电路中电流的特点 探究串、并联电路中电压的特点
基础
考法 注意
事项 1.开关考察:(1)连接电路时,开关要 断开 ,防止连接电路时因电路发生 短路 而导致电流过大烧坏电流表;
(2)闭合开关时,电路出现异常现象,要立即 断开 开关,检查故障;
(3)拆除电路时,要先 断开 开关。
2.连接电路注意事项:(1)连电路前先检查电表指针是否在零刻度线 处;(2)连接和拆除电路时,要断开开关;(3)量程的选择:根据题中信息(如灯泡规格、电源电压)估测电表量程,若无法估测,先用电表的
大 量程,通过 试触 法确定哪个量程更合适。
3.更换不同规格的小灯泡多次测量的目的:
避免实验结论的偶然性
实验名称 探究串、并联电路中电流的特点 探究串、并联电路中电压的特点
能力
提升 交流
与
评估 1.电表指针异常偏转的原因:(1)闭合开关前,电表指针右(左)偏,原因是 电表未调零 ;
(2)闭合开关后,电表指针反向偏转,
原因是
电表的正、负接线柱接反了 ;
(3)闭合开关后,电表指针偏转角度
过小,原因是
电表接入的量程过大 。
2.电路故障分析(若故障只发生在一个用电器上):
实验名称 探究串、并联电路中电流的特点 探究串、并联电路中电压的特点
能力
提升 实验
结论 1.串联电路中的电流处处
相等 ,即I= I1=I2 。
2.并联电路中干路电流等于各支路中电流 之和 ,
即I= I1+I2 。 1.串联电路中电源两端电压等于各用电器两端电压 之和 ,
即U= U1+U2 。
2.并联电路中电源两端电压与各支路用电器两端的电压 相等 ,
即U= U1=U2 。
【例1】 (2025·郑州二模)物理兴趣小组探究串、并联电路中的电流特点。
(1)他们先用图甲所示的实验电路探究并联电路的电流特点。
①闭合开关,此时电流表测量的是 干路 (选填“干路”或“灯泡L1”)的电流。小明要测量通过灯泡L2的电流,应先 断开开关 ,再将图甲中导线a的一端移动到 电流表负接线柱 上;
②分析下表可初步得出结论:并联电路干路中的电流等于各支路电流之和 ;
干路电流/A L1所在的支路电流/A L2所在的支路电流/A
0.48 0.24 0.24
③为了使结论更具有普遍性,他们还应该再用 不同 (选填“相同”或“不同”)规格的灯泡进行多次实验。
④(装置改进)小海利用原有的实验器材,添加一个开关,又设计了一个电路。利用这个电路,不用更换电流表的位置,就可直接测出A、B、C三处的电流,同样可得出三处电流的关系。请在虚线框中画出电路图。
(2)另一组同学用图乙所示的电路图探究串联电路的电流特点。闭合开关S时,发现灯泡L3比L4更亮,由此做出猜想:在串联电路中,通过灯泡的电流大小与灯泡离电源正极的远近有关。
①小华用电流表分别测出图乙A、B、C三处的电流,电流表示数均如图丙所示,为 0.2 A,说明串联电路中的电流 都相等 。
②小红未测量电流,只对图乙电路图进行了改动,也证明了刚才的猜想是错误的,请你猜测她的做法(写出一种即可): 交换两灯的位置,发现灯的亮度不变 。
【例2】 (2025·驿城区二模)小明和小红在理化实验练习期间用如图甲所示电路探究“串联电路电压的规律”,每次实验电源电压恒为3V。
小明的实验记录:
实验次序 / / /
1 0.7 0.7 1.4
2 1.4 1.4 2.9
3 2.1 2.1 4.3
小红的实验记录:
实验次序 / / /
4 1.8 0.9 2.7
5 1.4 1.4 2.8
6 1.1 1.7 2.8
(1)接线时,开关应处于 断开 (选填“断开”或“闭合”)状态;小明检查电路时发现 电池 (选填“电池”“开关”或“灯座”)安装错误。
(2)正确安装后,闭合开关,两灯均不发光,小明用电压表试接A、B接线柱,发现指针偏转情况如图乙所示,则可判断灯 L1 (选填“L1”或“L2”)处 断路 (选填“断路”或“短路”)。
(3)排除故障后,小明测出L1两端电压后断开开关,接着就只将电压表与A点相连的导线拆下来改接在D处去测量L2的电压,这样做有何不妥?
电流从电压表负接线柱流入了 。
(4)小明选用两只小灯泡,只通过增加电池进行多次实验;小红仅更换小灯泡进行多次实验。他们将电表接在不同位置进行测量,实验记录如表。小明认为:误差允许范围内,串联电路中各用电器两端电压相等且电压之和等于电源电压;小红认为:串联电路中各用电器两端电压之和等于电源电压。请判断谁的观点更具普遍性?
小红 ,理由: 小明选择的两灯泡规格相同,得出的结论有偶然性 。
(5)小明在实验时,不慎将灯泡L2的玻璃外壳碰碎。他惊奇地发现L2几乎不发光,与其串联的灯泡L1不仅没有熄灭,反而更亮。针对上述现象,探究下列问题:玻璃破碎后,L2的灯丝电阻发生了什么变化?他从实验室借来标有“2.5 0.3”字样的L3和L4等相关器材进行如图丙实验,L3玻璃外壳破碎前的电压和电流分别为1.40和0.20;玻璃外壳破碎后,两端的电压变为0.40,通过的电流变为如图丁所示,则电流为 0.22A 。初步分析可知:玻璃破碎后, L3电阻 变小 (选填“变大”或“变小”)。
考点1 电荷及摩擦起电(10年8考)
【典例1】 (2025·偃师区模拟)如图,用一段细铁丝做一个支架,作为转动轴,把一根中间戳有小孔(没有戳穿)的饮料吸管放在转动轴上,吸管能在水平面内自由转动。用餐巾纸摩擦吸管使其带电,下列说法正确的是( D )
A.摩擦起电过程创造了电荷
B.摩擦后吸管带负电荷,是因为它失去了电子
C.摩擦后吸管能吸引纸屑,是因为吸管有了磁性
D.用餐巾纸摩擦另一根相同的饮料吸管,靠近它会发生排斥现象
解题思路 不同物体在相互摩擦的过程中,束缚电子本领强的得电子带
负电 ,束缚电子本领弱的失电子带 正电 ,这就是摩擦起电的过程;带电体的基本性质是能 吸引轻小物体 。摩擦起电是指用摩擦的方法使物体带电,实质是 电子的转移 ,而不是创造了电荷;电荷间的相互作用:同种电荷相互 排斥 ,异种电荷相互 吸引 。
考点2 串、并联电路的设计与应用的知识(10年2考)
【典例2】 (2025·金水区模拟)实验室的自动消毒装置为了防止误触,需要实验员同时按下开关S1和S2让其闭合,紫外线消毒灯M才会工作。当环境光线较暗时,光敏开关S3自动闭合,LED照明灯L即可亮起,方便操作。下列电路图中,符合上述要求的是( B )
解题思路 根据题意可知,实验员同时按下开关S1和S2让其闭合,紫外线消毒灯M才会工作,这说明两个开关相互影响,是 串联 的,然后与紫外线消毒灯 串联 ;当环境光线较暗时,光敏开关S3自动闭合,LED照明灯L即可亮起,这说明灯泡能独立工作,所以灯泡与紫外线消毒灯是 并联 的。
命题点1 导体与绝缘体
1.(2023·河南)为避免引发安全事故,运输汽油的油罐车尾部需拴一条拖在地上的链子。下列最适合用来制作这种链子的材料是( D )
A.橡胶 B.塑料
C.硅 D.铁
命题点2 摩擦起电及其实质
2.(2025·河南)用干燥的毛皮分别摩擦两个由橡胶制成的气球,使两个气球均带电。将两气球靠近时,下图中能正确反映两气球所带电荷的种类和相互作用情况的是( B )
3.(2021·河南)生活中的“吸”字常蕴含着丰富的物理知识,如:用吸管将饮料“吸”入口中,是利用了 大气压 的作用;梳过头发的塑料梳子能“吸”小纸屑,是因为梳子带了 电 。
命题点3 电阻 滑动变阻器
4.(2025·浉河区模拟)由同种材料制成的长度相同、横截面积不同的AB和BC两段导体,按如图所示的方式连入电路中,导体的电阻及通过的电流大小关系正确的是( A )
A.RAB>RBC,IAB=IBC
B.RAB>RBC,IAB<IBC
C.RAB<RBC,IAB=IBC
D.RAB<RBC,IAB<IBC
命题点4 电路设计
5.(2025·焦作一模)某学校设立了门禁系统,外访人员到访时,门卫核实身份后闭合开关S1,电动门才会打开。校内人员进校门时,人脸识别系统识别成功以后,开关S2闭合,电动门也会打开。则下列电路图符合要求的是( D )
命题点5 电流表、电压表的使用
6.(2025·驻马店一模)如图所示,是一个由新鲜橙子提供能量的数字时钟。这个“橙子电池”提供的电压不到1V,电流不到100μA。小明想知道“橙子电池”的正、负极分别是哪端,就在实验室用的电压表和电流表中进行选择。以下说法正确的是( D )
A.电流表接入电路,被测电流会超出量程
B.电压表接入电路,电流会烧坏导线
C.电压表接入电路,被测电压会超出量程
D.电流表接入电路,指针几乎不偏转
$