专题10 恒定电流 知识清单- 2027届高考物理一轮复习

该高中物理高考复习知识清单系统梳理恒定电流专题，涵盖电路基本概念与规律、闭合电路欧姆定律、实验模块（伏安特性曲线等）及能力提升（电表改装等），构建完整知识框架。 清单通过知识地图整合知识体系，知识点梳理结合点对点训练，实验模块含操作要领与误差分析培养科学探究素养，能力提升部分通过电路接法等训练科学思维，助力学生自主复习，辅助教师优化教学策略。

2027届高考物理高三一轮复习专题 专题10 恒定电流（知识清单） 【知识地图】 【知识点梳理】 知识点一 电路的基本概念和规律 一、欧姆定律 1.电流 (1)形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。 (2)标矢性：电流是标量，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 (3)三个表达式：①定义式：I＝；②决定式：I＝；③微观表达式I＝nqvS。 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＝。 (3)适用条件：适用于金属和电解质溶液，适用于纯电阻电路。 点对点训练：如图所示，电源正、负极分别接、金属板给容器内的盐水通电，时间内通过溶液内截面的一价正离子数是，一价负离子数是，设元电荷为，以下说法正确的是（ ）。 A. 只有正离子的定向移动才能产生电流 B. 电解液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消 C. 电流 D. 电流 【答案】D 【解析】负离子的定向移动也能产生电流，项错误；电解液内正、负离子向相反方向移动，电流加强，项错误；正离子产生的电流，负离子产生的电流，总电流，解得，项错误，项正确。 二、电阻定律 1.电阻定律 (1)内容：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，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。 2.电阻率 (1)计算式：ρ＝R。 (2)物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性。 (3)电阻率与温度的关系 金属的电阻率随温度升高而增大，半导体的电阻率随温度升高而减小。 点对点训练：两条粗细相同、由同种材料制成的均匀电阻丝、，其伏安特性曲线分别如图所示。下列说法正确的是（ ）。 A. 电阻丝、的长度之比为 B. 、串联后，图线位于、之间 C. 、并联后，图线位于、之间 D. 、并联后，图线位于与轴之间 【答案】D 【解析】由欧姆定律 可知， ， ，由电阻定律 可知，，项错误；由，串联后总电阻变大，因为 图线的斜率反映电阻的倒数，故串联后总电阻的 图线的斜率最小，图线位于 与 轴之间，项错误；由 可知，并联后总电阻小于任一支路的电阻，又因为 图线的斜率反映电阻的倒数，故并联后总电阻的 图线的斜率最大，图线位于 与 轴之间，项错误，项正确。 三、电阻的串联、并联 串联电路 并联电路 电路图 基本 特点 电压 U＝U1＋U2＋U3 U＝U1＝U2＝U3 电流 I＝I1＝I2＝I3 I＝I1＋I2＋I3 总电阻 R总＝R1＋R2＋R3 ＝＋＋ 功率 分配 ＝＝…＝ P1R1＝P2R2＝…＝PnRn 点对点训练：如图所示电路中，电阻R1、R2、R3的阻值相等，电池两端电压恒定．那么开关S闭合后通过R2的电流是S闭合前的(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　设电池提供的电压为U，每个电阻的阻值为R.S闭合前，通过R2的电流I＝＝.S闭合后，通过R2的电流I′＝×＝×＝，＝，B项正确． 四、电功率、焦耳定律 1.电功 (1)定义：导体中的自由电荷在电场力作用下定向移动，电场力做的功称为电功。 (2)公式：W＝qU＝IUt。 (3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程。 2.电功率 (1)定义：单位时间内电流做的功，表示电流做功的快慢。 (2)公式：P＝＝IU。 3.焦耳定律 (1)电热：电流流过一段导体时产生的热量。 (2)计算式：Q＝I2Rt。 4.热功率 (1)定义：单位时间内的发热量。 (2)表达式：P＝＝I2R。 点对点训练：无人机在生活中得到广泛应用，某款无人机铭牌上的参数如表格所示，下列说法正确的是（ ）。 充电器充电电压 充电器充电电流 无人机电池额定电压 无人机电池额定电流 无人机电池能量 无人机电池容量 A. 无人机充电时，从无电状态到满电状态所需的时间约为 B. 无人机充满电后，总电荷量为 C. 无人机正常飞行时的机械功率为 D. 电池可供无人机持续飞行约 【答案】B 【解析】充电时间由电池容量除以充电电流计算，，项错误；电池容量为，总电荷量，项正确；无人机电池输出功率，但机械功率需扣除其他损耗（如发热），故机械功率小于，项错误； 续航时间由电池能量除以输出功率计算，有，项错误。 知识点二 闭合电路欧姆定律 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.公式 3.路端电压与外电阻的关系 一般情况 U＝IR＝R＝，当R增大时，U增大 特殊情况 当外电路断路时，I＝0，U＝E；当外电路短路时，I短＝，U＝0 4.路端电压U与电流I的关系 (1)关系式：U＝E－Ir。 (2)U－I图象如图所示。 ①当电路断路时，即I＝0时，纵坐标的截距为电动势。 ②当外电路电压U＝0时，横轴的截距为短路电流。 ③图线的斜率的绝对值为电源的内阻。 5.电源的功率和效率 电源总功率 任意电路：P总＝EI＝P出＋P内 纯电阻电路：P总＝I2(R＋r)＝ 电源内部消耗的功率 P内＝I2r＝P总－P出 电源的输出功率 任意电路：P出＝UI＝P总－P内 纯电阻电路：P出＝I2R＝ P出与外电阻R的关系 电源的效率 任意电路：η＝×100%＝×100% 纯电阻电路：η＝×100% 点对点训练：(多选)如图所示，电源电动势E＝6 V，小灯泡L的规格为“3 V　0.9 W”，开关S接1，当滑动变阻器调到R＝8 Ω时，小灯泡L正常发光，现将开关S接2，小灯泡L和电动机M均正常工作，已知电动机的线圈电阻R0＝2 Ω。则(　　) A.电源内阻为2 Ω B.电动机正常工作的电压为3 V C.电动机输出的机械功率为0.54 W，其效率为75% D.电源的效率约为75% 解析　小灯泡正常工作时的电阻RL＝＝10 Ω，流过小灯泡的电流I＝＝0.3 A，当开关S接1时，R总＝＝20 Ω，电源内阻r＝R总－RL－R＝2 Ω，选项A正确；由“小灯泡正常发光”可知当开关S接2时，电路中的电流与开关S接1时的电流相同，所以电动机的正常工作电压U机＝E－I(RL＋r)＝2.4 V，选项B错误；电动机的输入功率P入＝U机I＝0.72 W，而它的热功率P热＝I2R0＝0.18 W，则它输出的机械功率P机出＝P入－P热＝0.54 W，电动机的效率η机＝×100%＝×100%＝75%，选项C正确；电源的效率η＝×100%＝×100%＝90%，选项D错误。 答案　AC 知识点三 描绘小电珠的伏安特性曲线 一、基本原理与操作 原理电路图 操作要领 (1)电路：电流表外接；滑动变阻器采用分压式接法 (2)连接电路：用导线进行实物连线 (3)测量与记录：移动滑动变阻器滑片位置，测出12组左右不同的电压值U和电流值I，填入自己设计的表格中 (4)画图象：画I－U图线，I－U图象为曲线(温度升高，灯丝电阻增大) 二、数据处理 (1)在坐标纸上以U为横轴，以I为纵轴，建立坐标系。 (2)在坐标纸上描出各组数据所对应的点。 (3)将描出的点用平滑的曲线连接起来，就得到小电珠的伏安特性曲线。 注意事项 1.电流表外接法：本实验中被测小电珠灯丝的电阻值较小，因此测量电路必须采用电流表外接法。 2.滑动变阻器应采用分压式连接 3.保护元件安全：为保护元件不被烧毁，开关闭合前变阻器滑片应位于图中的a端。加在小电珠两端的电压不要超过其额定电压。 误差分析 1.由于电压表不是理想电表，内阻并非无穷大，对电路的影响会带来误差，电流表外接，由于电压表的分流，使测得的电流值大于真实值。 2.测量时读数带来误差。 3.在坐标纸上描点、作图带来误差。 点对点训练：某小组利用图(a)所示的电路，研究硅二极管在恒定电流条件下的正向电压U与温度t的关系，图中和为理想电压表；R为滑动变阻器，R0为定值电阻(阻值100 Ω)；S为开关，E为电源。实验中二极管置于控温炉内，控温炉内的温度t由温度计(图中未画出)测出。图(b)是该小组在恒定电流为50.0 μA时得到的某硅二极管U－t关系曲线。回答下列问题： (1)实验中，为保证流过二极管的电流为50.0 μA，应调节滑动变阻器R，使电压表的示数为U1＝________mV；根据图(b)可知，当控温炉内的温度t升高时，硅二极管正向电阻________(填“变大”或“变小”)，电压表示数________(填“增大”或“减小”)，此时应将R的滑片向________(填“A”或“B”)端移动，以使示数仍为U1。 (2)由图(b)可以看出U与t成线性关系。硅二极管可以作为测温传感器，该硅二极管的测温灵敏度为＝________×10－3 V/℃(保留2位有效数字)。 解析　(1)、是理想电压表，则R0与硅二极管串联，电流相等，R0两端电压U1＝IR0＝50.0×10－6×100 V＝5.00×10－3 V＝5.00 mV。 由U－t图象知：控温炉内温度升高，硅二极管两端电压U2变小，又I＝50.0 μA不变，故硅二极管正向电阻变小；当控温炉内温度升高时，硅二极管电阻变小，反过来影响电路中电流，由闭合电路欧姆定律知，电路中电流增大，示数增大；要保持示数不变，需增大滑动变阻器的阻值，即滑片向B端移动。 (2)由U－t图象的斜率可知 ＝ V/℃＝2.8×10－3 V/℃。 答案　(1)5.00　变小　增大　B　(2)2.8 知识点四 测定金属的电阻率 一、基本原理与操作 原理电路图 操作要领 (1)测量直径：用千分尺在三个不同位置各测一次直径(要估读) (2)电路连接：连接好伏安法测电阻的实验电路 (3)测量长度：用毫米刻度尺测金属导线的有效长度3次(要估读) (4)U、I测量：改变滑动变阻器滑片的位置，读出几组相应电流表、电压表的示数 二、数据处理 1.求Rx (1)计算法：用Rx＝分别算出各次的数值，再取平均值。 (2)图象法：画出U－I图象，U－I图象的斜率等于Rx。 2.计算电阻率：将记录的数据U、I、l、d的值代入电阻率计算式 ρ＝Rx＝。 注意事项 (1)先测直径，再连电路：为了方便，测量直径时应在金属丝连入电路之前测量。 (2)电流表外接法：本实验中被测金属丝的阻值较小，故采用电流表外接法。 (3)电流控制：电流不宜过大，通电时间不宜过长，以免金属丝温度过高，导致电阻率在实验过程中变大。 误差分析 点对点训练：高压脉冲保鲜技术是利用图1所示的两个半圆柱形电极形成的电场进行杀菌的，某兴趣小组为了测量该电极的电阻率，进行了如下实验： （1） 用毫米刻度尺测出了电极的长度，用游标卡尺测量半圆面的直径，结果如图2所示，其读数是_ _ _ _ 。 （2） 设计一个电路，尽量准确地测量两个半圆面间的电阻。可供选择的器材如下： 电源电动势为，内阻约为； 电流表量程为，内阻； 电流表量程为，内阻约为； 滑动变阻器最大阻值为 ，允许通过的最大电流为； 开关及导线若干。 电极的电阻约为 ，要求电路中的电流可以从零开始调节，将设计的测量电路图画在图3方框内，并标明器材代号。 （3） 设计方案正确，测量得到电流表的示数为，电流表的示数为。从设计原理看，其测量值与真实值相比_ _ _ _ （选填“偏大”“偏小”或“相等”）。电阻率的表达式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ （用测量量表示）。 【答案】（1） 50.25 （2） 见解析图 （3） 相等； 【解析】 （1） 游标卡尺主尺读数为，游标尺的第5条刻度线与主尺某刻度线对齐，游标尺是20分度，读数为，游标卡尺的读数。 （2） 由于题中所给器材没有电压表，电流表可当作电压表用，其内阻已知，选择外接可消除系统误差，则电路图如图所示。 （3） 此设计方案无系统误差，其测量值与真实值相等。由欧姆定律可得，被测电阻表达式为，由电阻定律可得，联立两式可得电阻率表达式为。 知识点五 测定电源的电动势和内阻 一、基本原理与操作 原理电路图 操作要领 原理：闭合电路欧姆定律E＝U＋Ir (1)电路：滑动变阻器采用限流接法 (2)连接电路：按实验电路图连接好电路 (3)测量与记录：闭合开关，改变滑动变阻器的阻值，测量出多组I、U值，填入对应的表格中 (4)画图象：画U－I图象 二、数据处理 1.计算方法 解方程组⇒⇒求平均值 2.图象法： 画出电源的U－I图象，如图所示， 由U＝－rI＋E⇒ (1)图线与纵轴交点为E (2)图线斜率的绝对值表示r＝|| 注意事项 (1)可选用旧电池：为了使电路的路端电压变化明显。 (2)电流不要过大，读数要快：干电池在大电流放电时，电动势E会明显下降，内阻r会明显增大。 (3)合理选择标度：为使图线分布空间大，如图所示，纵坐标可以不从零开始，则图线和横轴的交点不再是短路电流，电源电阻应根据r＝||确定。 误差分析 (1)用图象法求E和r时作图不准确。 (2)由于电流表或电压表的分压或分流存在系统误差。 (3)本实验中测量结果是：E测<E真，r测<r真。 点对点训练：某实验小组为测量一节干电池的电动势和内阻，设计了如图1所示电路，所用器材如下：干电池、智能手机、电流传感器、定值电阻、电阻箱、开关、导线等。按电路图连接电路，将智能手机与电流传感器通过蓝牙无线连接，闭合开关，逐次改变电阻箱的阻值，用智能手机记录对应的电流传感器测得的电流。回答下列问题： （1） 在电路中起_ _ _ _ （选填“保护”或“分流”）作用。 （2） 与、、、的关系式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。 （3） 根据记录数据作出图像，如图2所示。已知 ，可得_ _ _ _ （保留3位有效数字），_ _ _ _ （保留2位有效数字）。 （4） 电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果_ _ _ _ （选填“有”或“无”）影响。 【答案】（1） 保护 （2） （3） 1.46；1.2 （4） 有 【解析】 （1） 与电阻箱串联，可知，在电路中起保护作用。 （2） 根据闭合电路欧姆定律有，化简可得。 （3） 结合上述分析有，结合题图2有，，解得， 。 （4） 当电流传感器有内阻时，所测的电源内阻，导致电源内阻测量值偏大，即电流传感器的电阻对本实验干电池内阻的测量结果有影响。 知识点六 练习使用多用电表 一、基本原理与操作 原理电路图 操作要领 原理：闭合电路欧姆定律 I＝ (1)机械调零 (2)测量定值电阻 ①先机械调零后欧姆调零 ②每换一挡重新欧姆调零 (3)测量小灯泡的电压和电流 (4)测量二极管的正、反向电阻 (5)探索黑箱内的电学元件 注意事项 1.(1)操作：测量过程中严禁双手捏住两表笔金属杆。 (2)电流方向：红表笔进，黑表笔出。 2.测电阻时 (1)指针指中值附近较准，否则换挡。(2)读出示数要乘以倍率。 3.使用完毕，选择开关置于“OFF”挡或交流电压最高挡，长期不用应取出电池。 误差分析 1.偶然误差 (1)估读时易带来误差。 (2)表头指针偏转过大或过小都会使误差增大。 2.系统误差 (1)电池用旧后，电动势会减小，致使电阻测量值偏大，要及时更换电池。 (2)测电流、电压时，由于电表内阻的影响，测得的电流、电压值均小于真实值。 点对点训练：多用电表的简化电路图如图1所示，请回答下列问题。 （1） 当选择开关旋到位置6时，电表用来测量_ _ _ _ ；当旋到位置_ _ _ _ 时，多用电表测电流时的量程较大。 （2） 某同学用多用电表测量某电学元件的电阻，把选择开关旋到“”挡，测量发现多用电表的指针偏转很小，因此需将选择开关旋到_ _ _ _ _ _ _ _ （选填“”或“”）挡。 （3） 某实验小组探究“改变欧姆挡倍率的方式”，实验电路如图2、3所示，实验器材如下： A.干电池（电动势为，内阻不计）； B.电流计（量程为，内阻为）； C.滑动变阻器； D.定值电阻 ； E.导线若干，红、黑表笔各一只。 ① 在图2中，左侧表笔是_ _ _ _ （选填“红”或“黑”）表笔。 ② 在图3中，将与电流计并联，相当于欧姆表更换倍率。用图2和图3分别测量两个电阻和，两表指针位置相同，则两电阻的阻值大小之比_ _ _ _ _ _ _ _ 。 ③ 如果在使用过程中电池电动势变为，但仍可以欧姆调零。在这种情况下，测量值跟真实值相比_ _ _ _ （选填“偏大”或“偏小”）。 【答案】（1） 电压；1 （2） （3） ① 黑 ② ③ 偏大 【解析】 （1） 由多用电表原理可知，选择开关 旋到位置6时，电表用来测量电压；当 旋到位置1时，多用电表测电流时的量程较大。 （2） 多用电表测量某电学元件的电阻时，多用电表指针偏转很小，说明测量电阻较大，则需将选择开关旋到“”挡。 （3） ① 由电流从黑表笔流出可知，在图2中，左侧表笔是黑表笔。 ② 根据并联分流原理可知，将 与电流计并联，当电流表满偏时，流过 的电流，则电路中电流扩大为原来的100倍，由欧姆定律可知，电阻变成原来的，则用图2和图3分别测量电阻、，两表指针位置相同，则两电阻的阻值大小之比。 ③ 当电动势变小时，整个回路电流偏小，表盘指针偏转角度变小，使示数偏大，故测量值偏大。 【能力提升】 一、电压表和电流表的电路结构 1．小量程电流表G(表头)的三个参量 2．电压表、电流表的改装及其特点 项目 小量程电流表G改装成大量程电压表V 小量程电流表G改装成大量程电流表A 电路结构 R的作用 分压 分流 扩大量程的计算 U＝Ig(R＋Rg) R＝－Rg IgRg＝(I－Ig)R R＝Rg 电表的总内阻 RV＝Rg＋R RA＝ 使用 并联在被测电路两端，“＋”接线柱接电势较高的一端 串联在被测支路中，电流从“＋”接线柱流入 点对点训练：如图所示是一个双量程电流表．已知表头的内阻Rg＝1 000 Ω，满偏电流Ig＝1 mA，电阻R1＝50 Ω，R2＝200 Ω，则使用 A、B两个端点时，电流表的量程为(　　) A．0～8 mA B．0～50 mA C．0～12 mA D．0～25 mA 答案　D 解析　使用A、B两个端点时，当表头达到满偏电流时，电路中的总电流为I＝Ig＋＝1 mA＋ mA＝25 mA，故电流表的量程为0～25 mA，D正确，A、B、C错误． 二、测量电路的接法——电流表的内接法、外接法 （1）两个接法的比较 内接法 外接法 电路图 误差原因 电流表分压 电压表分流 电阻测量值 ，测量值大于真实值 ，测量值小于真实值 适用条件 适用于测量 大电阻 小电阻 （2）两种电路的选择 ①阻值比较法：先将待测电阻的估计值与电压表、电流表内阻进行比较，若较小，宜采用电流表外接法；若较大，宜采用电流表内接法。简单概括为“大内偏大，小外偏小”。 ②临界值计算法：时，用电流表外接法；时，用电流表内接法。 ③实验试触法：按图所示接好电路，让连接电压表的导线先后与、处接触一下，如果电压表的示数有较大的变化，而电流表的示数变化不大，说明电流表分压更明显，则可采用电流表外接法；如果电流表的示数有较大的变化，而电压表的示数变化不大，说明电压表分流更明显，则可采用电流表内接法。 点对点训练：(多选)在如图中，甲、乙两图分别为测灯泡电阻R的电路图，下列说法正确的是(　　) A．甲图的接法叫作电流表外接法，乙图的接法叫作电流表内接法 B．甲中R测>R真，乙中R测<R真 C．甲中误差由电压表分流引起，为了减小误差，应使R≪RV，故此法测较小电阻好 D．乙中误差由电流表分压引起，为了减小误差，应使R≫RA，故此法测较大电阻好 答案　ACD 解析　题图甲的接法叫作电流表外接法，题图乙的接法叫作电流表内接法，A正确；题图甲由于电压表的分流导致电流的测量值偏大，由R＝可知，R测＜R真，R越小，电压表分流越小，误差越小，因此这种接法适合测小电阻；题图乙由于电流表的分压导致电压的测量值偏大，由R＝得R测＞R真，R越大，电流表的分压越小，误差越小，因此这种接法适用于测大电阻，B错误，C、D正确． 三．控制电路的接法——滑动变阻器的限流式、分压式接法 （1）两种接法的比较（不考虑电源内阻） 限流式接法 分压式接法 两种接法电路图 负载上电压调节范围 为滑动变阻器最大阻值 负载上电流调节范围 为滑动变阻器最大阻值 闭合前滑片位置 端 端 （2）滑动变阻器必须接成分压电路的几种情况 ①要求电压表能从零开始读数。 ②当待测电阻（滑动变阻器的最大阻值）时。 ③若采用限流式接法，电路中的最小电流仍超过电路中电表、电阻允许的最大电流。 （3）滑动变阻器的最大阻值和用电器的阻值差不多且不要求电压从零开始变化，通常情况下，由于限流式接法结构简单、耗能少，优先使用限流式接法。 点对点训练：欲用伏安法测定一段阻值约为 的金属丝的电阻，要求测量结果尽量准确，现备有以下器材： A.电池组，内阻 B.电流表，内阻约为 C.电流表，内阻约为 D.电压表，内阻约为 E.电压表，内阻约为 F.滑动变阻器 ，额定电流 G.滑动变阻器 ，额定电流 H.开关、导线 （1） 上述器材中，电流表应选_ _ _ _ ，滑动变阻器应选_ _ _ _ 。（填写字母代号） （2） 为使待测电阻两端的电压能从零开始变化，请按要求在下面方框中画出实验原理图，然后根据你设计的电路图将图中给定的器材连线。 【答案】（1） C； （2） 见解析 【解析】 （1） 由于，可知电流表应选择量程为，即选 由于金属丝的电阻大约为 ，为了调节方便，使电表示数变化明显，滑动变阻器应选择阻值较小的，即选择。 （2） 为使待测电阻两端的电压能从零开始变化，滑动变阻器应采用分压式接法，由于待测电阻的阻值远小于电压表的内阻，故应选择电流表外接法，如图甲所示 根据电路图，器材连线如图乙。 1 学科网（北京）股份有限公司 $