第9章 第1课时 电路的基本概念和规律(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·物理

该高中物理讲义聚焦电路基本概念和规律，覆盖电流、电阻、欧姆定律、串并联电路、电表改装及电功率等高考核心考点，按概念理解、规律应用、综合分析的逻辑层次组织知识点，通过分层梳理、方法对比、真题精讲等环节帮助学生突破难点，体现复习的系统性和针对性。 资料突出科学思维与物理观念培养，如电流微观表达式建模、电阻定律公式对比推理、电功率能量转化分析，设计判断题辨析易错点、分层例题和高考真题演练，有效提升学生知识应用能力，为教师提供清晰复习框架和考点突破策略，助力高效备考。

第1课时　电路的基本概念和规律 [复习目标] 1．知道电流的概念、定义式及微观表达式。　2.理解部分电路欧姆定律及电阻定律。　3.会进行串、并联电路的分析，理解电表的改装原理。　4.理解焦耳定律并能区别纯电阻电路和非纯电阻电路。 一、电流的理解 1．第一层理解 (1)定义：电荷的定向移动形成电流。 (2)电流产生的条件：①有可以自由移动的电荷；②导体两端存在电势差。 2．第二层理解 (1)定义式：I＝，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量。 (2)意义：描述电流的强弱。 (3)方向：电流是标量，为研究问题方便，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 3．电流的微观表达式：I＝neSv，其中n为导体中单位体积内自由电荷的个数，e为每个自由电荷的电荷量，S为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的平均速率。 4．电流的决定式：I＝，即欧姆定律。 二、电阻的理解 1．意义：描述导体对电流的阻碍作用。 2．定义式：R＝。 3．电阻定律：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成正比，与它的横截面积S成反比； 导体电阻还与构成它的材料有关。其表达式：R＝ρ。 4．电阻率：ρ＝R。反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。 5．电阻率与温度的关系：金属的电阻率随温度升高而增大，负温度系数半导体的电阻率随温度升高而减小。 三、欧姆定律 1．内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。 2．公式：I＝。 3．适用范围 (1)金属导电和电解质溶液导电(对气体导电不适用)。 (2)纯电阻电路(不含电动机、电解槽等的电路)。 4．伏安特性曲线 (1)定义：在直角坐标系中，用纵轴表示电流I，用横轴表示电压U，画出I－U的关系图像，叫作导体的伏安特性曲线。 (2)线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的直线的电学元件叫作线性元件。 (3)非线性元件：伏安特性曲线不是通过坐标原点的直线的电学元件叫作非线性元件。 四、电功率、焦耳定律 1．电功：导体中的自由电荷在静电力作用下定向移动，在这个过程中，静电力就对电荷做了功，静电力做的功称为电功。其公式：W＝qU＝IUt。电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程。 2．电功率：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢。其公式：P＝＝IU。 3．焦耳定律：电流通过导体产生的热量跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。其公式：Q＝I2Rt。 4．热功率：电流通过导体发热的功率。其表达式：P＝＝I2R。 5．电功率P＝UI和热功率P＝I2R的应用 (1)不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为P电＝UI，热功率均为P热＝I2R。 (2)对于纯电阻电路：P电＝P热＝UI＝I2R＝。 (3)对于非纯电阻电路 P电＝UI＝P热＋P其他。 (1)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。(　　) (2)由R＝ρ可知，导体的电阻与导体的长度成正比，与导体的横截面积成反比。(　　) (3)由R＝知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比。(　　) (4)伏安特性曲线如果是直线，其倾斜角的余切值是电阻。(　　) (5)公式W＝UIt＝t＝I2Rt适用于所有电路。(　　) (6)焦耳定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路。(　　) 提示：(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 考点一　电流及其三个表达式的应用 项目 公式 适用 范围 字母含义 公式含义 定 义 式 I＝ 一切 电路 q为时间t内通过导体横截面的电荷量 反映了I的 大小，但不能说 I∝q、I∝ 微 观 式 I＝ neSv 一切 电路 n：导体单位体积内的自由电荷数 e：每个自由电荷的电荷量 S：导体横截面积 v：自由电荷定向移动的平均速率 从微观上看 n、e、S、v决定 了I的大小 决 定 式 I＝ 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∝ (2026·辽宁辽阳市模拟) 北京正、负电子对撞机的储存环是半径为R的圆形轨道，环中的n个电子以速度v定向运动，已知电子的电荷量为e，则n个电子形成的电流为(　　) A． B． C． D． [解析]　电子运动的周期T＝，根据电流定义式可知，n个电子形成的电流I＝，联立解得I＝。 [答案]　C (2026·新疆乌鲁木齐市质监)我国从月球取回的月壤中，发现了少量的天然石墨烯，石墨烯是人类迄今为止发现的导电性能最好的材料。用石墨烯制成的一段粗细均匀的导体，通过该导体的电流为I时，其内部自由电荷定向移动的平均速率为v；当通过该导体的电流为2I时，其内部自由电荷定向移动的平均速率为(　　) A．v B．2v C．4v D．8v [解析]　由电流的微观表达式I＝nqSv可知，通过同一段粗细均匀的导体的电流I与自由电荷定向移动的平均速率v成正比，故当通过该导体的电流为2I时，其内部自由电荷定向移动的平均速率为2v。 [答案]　B 新能源汽车产业已成为我国经济的一大支柱。对纯电动汽车提供电能的普遍都是锂离子电池，锂离子电池的结构如图所示。充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。负极的碳材料有许多微孔，锂离子嵌入到微孔中，嵌入得越多，电池中充入的电荷量就越多。已知每个一价锂离子所带电荷量e＝1.6×10－19 C，如果在1 s内共有1.0×1019个一价锂离子通过面积为0.1 m2的某截面，那么通过这个截面的电流是(　　) A．0 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A [解析]　根据电流的定义式可得I＝＝＝1.6 A。 [答案]　C 考点二　电阻定律和伏安特性曲线 1．电阻和电阻率的理解 (1)电阻反映了导体对电流的阻碍作用，而电阻率则反映制作导体的材料导电性能的好坏。 (2)导体的电阻大，电阻率不一定大，即它的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即它对电流的阻碍作用不一定小。 (3)导体的电阻、电阻率均与温度有关。 2．两个公式对比 公式 R＝ρ R＝ 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，并不说明电阻与电阻两端电压和通过的电流有关 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.I－U图像与U－I图像 (2025·广西卷，T6)如图电路中，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]　由并联电路规律可知＝，其中Ra＝，Rb＝，a、b材质相同，则ρa＝ρb，故＝；由Ia＝naeS1va，Ib＝nbeS2vb，a、b材质相同，na＝nb，则＝，可得＝，B正确。 [答案]　B (2024·广西卷，T6)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00 m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为(　　) A.2∶3 B．2∶1 C.5∶3 D．1∶3 [解析]　根据电阻定律和欧姆定律可得ΔR＝ρ，ΔU＝I·ΔR，整理可得ρ＝·，结合题图乙可知导体L1、L2的电阻率之比＝∶＝。 [答案]　B 某电子元件通电后其电流I随所加电压U变化的图线如图所示，P为图线上一点，PN为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法正确的是(　　) A.随着所加电压的增大，该元件的电阻减小 B.对应P点，该元件的电阻为R＝ C.对应P点，该元件的电阻为R＝ D.该元件为非线性元件，欧姆定律不满足，所以不能用公式R＝求电阻 [解析]　根据题图，由电阻定义式得，对应P点，该元件的电阻R＝，故B正确。 [答案]　B 考点三　串、并联电路和电表的改装 1．串、并联电路的特点 项目 串联电路 并联电路 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 2.串、并联电路常用的推论 (1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。 (2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的电阻，且小于其中最小的电阻。 (3)无论电阻怎样连接，每一段电路的总耗电功率P总是等于各个电阻耗电功率之和。 (4)无论电路是串联还是并联，电路中任意一个电阻变大时，电路的总电阻变大。 (2025·江西鹰潭市一模)如图所示，L1、L2两盏电灯的额定电压都为110 V，额定功率分别为P1＝25 W，P2＝110 W。把它们接到220 V的电路上，下面四种接法中，两灯不可能正常发光的是(　　) [解析]　根据P＝可得灯泡L1的电阻R1＝＝484 Ω，灯泡L2的电阻R2＝＝110 Ω，A图是L2和可变电阻并联后又和L1串联，两灯泡要想正常工作，必须满足L2与可变电阻并联后的总电阻和L1的电阻相等，因并联电路中总电阻小于各支路电阻，故L1和L2不能同时正常发光，故A符合题意。B图中L1和可变电阻并联，其总阻值可能与L2的电阻相等，此时L1、L2均可能正常工作；C图是L1和可变电阻串联，根据串联电路分压特点可知，要使L1正常工作，与L1串联的可变电阻应接入与L1等值的电阻，同理，L2正常工作时，与L2串联的可变电阻接入与L2等值的电阻，因此两灯可以正常工作；D图是L1和L2并联后又与可变电阻串联，两灯泡要想正常工作，必须满足L1与L2并联后和可变电阻的阻值相等，即通过调节可变电阻可以使两灯泡的电压为110 V，可以正常发光，故B、C、D不符合题意。 [答案]　A 拓展点 电表的改装 电表的两种改装的比较 改装方式 改装成电压表 改装成电流表 内部电路 改装原理 串联分压 并联分流 所需电阻 阻值 R＝－Rg R＝ 改装后 的量程 U＝Ig(Rg＋R) I＝Ig 校准电路 某同学在实验室先将一满偏电流Ig＝100 μA、内阻Rg＝900 Ω的微安表G改装成量程为0～1 mA的电流表，再将改装好的电流表改装成具有两个量程的电压表(如图虚线框内)，其中一个较大的量程为0～3 V。然后利用一个标准电压表，根据如图所示电路对改装后的电压表进行校准。已知R1、R2、R3均为定值电阻，其中R2＝510 Ω。 (1)闭合开关S前，应将滑片调至__________(选填“M”或“N”)端。 (2)定值电阻的阻值R1＝________Ω，R3＝________Ω。 (3)当单刀双掷开关拨到2位置时，电压表的量程为________V。 [解析]　(1)闭合开关S前，应将滑片调至最左端，即M端。 (2)根据题意有I＝Ig＋，代入数据解得R1＝100 Ω。当开关接1时，电压表的量程较大，即为0～3 V，所以U＝I(＋R2＋R3)，代入数据解得R3＝2 400 Ω。 (3)当单刀双掷开关拨到2位置时，有U′＝I(＋R2)，代入数据解得U′＝0.6 V。 [答案]　(1)M　(2)100　2 400　(3)0～0.6 考点四　电功率和热功率 1．纯电阻电路与非纯电阻电路 2．电动机的三个功率 项目 输入功率 输出功率 热功率 内容 电动机的总功率P总＝P入＝UI 电动机有用功的功率，也叫机械功率 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＝×100%＝×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 在如图所示的电路中，电源电动势为12 V，内阻为2 Ω，白炽灯的灯丝电阻RL为16 Ω，电动机M线圈的电阻为2 Ω。当开关S闭合后，白炽灯的电功率为4 W。若灯丝电阻保持不变，电动机的机械损耗可忽略不计，则下列说法正确的是(　　) A.通过电源的电流约为3.2 A B.流过电动机M的电流为4 A C.电动机M输出的机械功率为12 W D.电源的总功率为24 W [解析]　根据PL＝解得灯泡两端电压U＝8 V，则通过电源的电流I＝＝2 A，故A错误；流过电动机M的电流IM＝I－＝1.5 A，故B错误；电动机M输出的机械功率P出＝UIM－IRM＝7.5 W，故C错误；电源的总功率P＝EI＝24 W，故D正确。 [答案]　D (2024·海南卷，T17)虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻在0～240 Ω之间不稳定变化，可等效为电阻RC。已知MN两端电压U＝220 V，A与B的电阻RA＝RB＝24 Ω，求： (1)MN间电阻R的变化范围； (2)当RC＝240 Ω时，电热器B消耗的功率(保留3位有效数字)。 [解析]　(1)根据电路可知当RC＝0时MN间电阻R的阻值最小， Rmin＝＝12 Ω 当RC＝240 Ω时MN间电阻R的阻值最大 Rmax＝＝22 Ω 故MN间电阻R的变化范围为12 Ω≤R≤22 Ω。 (2)当RC＝240 Ω时，通过电热器B的电流 I＝ 此时电热器B消耗的功率PB＝I2RB 解得PB≈16.7 W。 [答案]　(1)12 Ω≤R≤22 Ω　(2)16.7 W 学科网（北京）股份有限公司 $