专题10 第1讲 电路的基本概念及规律-【名师带你过关】2026-2027学年高考物理一轮复习

第一讲　电路的基本概念及规律 一　电流的理解与计算 考点　电流的计算 公式 公式含义 定义式 I= 反映了I的大小,但不能说I∝q,I∝ 微观式 I=nqSv 从微观上看n、q、S、v决定了I的大小 决定式 I= I由U、R决定,I∝UI∝ 注意: 电解液导电 异种电荷反向通过某截面,q=|q1|+|q2| 电子绕 核旋转 等效电 流 I=,T为周期,=mr 考向1 公式I=的应用 【例1】(2023·安徽模拟)如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下说法中正确的是 (　　) A.当n1=n2时电流大小为零 B.当n1<n2时,电流方向从B→A,电流大小为I= C.当n1>n2时,电流方向从A→B,电流大小为I= D.溶液内电流方向从A→B,电流大小为I= 考向2 电流的微观表达式 【例2】在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压,导体中就会产生匀强电场。导体内电荷量为e的自由电子在静电力作用下先做加速运动,然后与做热运动的阳离子碰撞而减速,如此往复,所以我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动。已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比,即Ff=kv(k是常量),则该导体的电阻应该等于 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A. B. C. D. 考向1 电流定义式的应用 1.自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备,它可以诊断特定的心律失常,并且给予电击除颤,是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备。某型号自动体外除颤器的电容器电容是16μF,充电至4 kV电压,电容器在4 ms时间内完成放电,下列说法正确的 (　　) A.电容器放电完成后电容为零 B.电容器的击穿电压为4 kV C.电容器充电后的电荷量为0.64 C D.电容器放电过程中平均电流为16 A 考向2 电流微观表达式的应用 2.如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A. B. C. D. 二　电阻与电阻定律的理解 考点　电阻的计算 公式 决定式 定义式 R=ρ R= 区别 指明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法,电阻与U和I无关 适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质 适用于任何纯电阻导体 相同点 都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释) 【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= C.对应P点,小灯泡的电阻为R= D.对应P点,小灯泡的功率等于图中矩形PQOM所围的面积 考向 电阻定律的理解和应用 【例2】两根材料相同的均匀导线x和y,其中x长为l,y长为2l,串联在电路上时沿长度方向的电势φ随位置的变化规律如图所示,那么x和y两导线的电阻之比和横截面积之比分别为 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.3∶1,1∶6 B.2∶3,1∶6 C.3∶2,1∶5 D.3∶1,5∶1 考向1 电阻定律的应用 1.如图所示,一块均匀的长方体样品,长为a,宽为b,厚为c。电流沿AB方向时测得样品的电阻为R,则 (　　) A.样品的电阻率ρ B.样品的电阻率ρ C.若电流沿CD方向,样品的电阻R'R D.若电流沿CD方向,样品的电阻R'R 2.R1、R2是用相同金属材料制成的电阻,其上下表面分别是边长为a、b的正方形,厚度分别为h1、h2,按图示方式接入电路。则 (　　) A.R1、R2的电阻之比为h2∶h1 B.通过R1、R2的电流之比为b∶a C.R1、R2的电功率之比为∶ D.通过R1、R2的电量之比为a∶b 三　欧姆定律与伏安特性曲线 考点1　欧姆定律 1.内容:导体中的电流跟导体两端的(　　　)成正比,跟导体的(　　　)成反比。 2.表达式:I=。 3.适用范围:金属导电和电解液导电的纯电阻电路,不适用于气体导电或半导体元件。 4.欧姆定律的“二同” (1)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。 (2)同时性:指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流。 考点2　伏安特性曲线 I-U图像与U-I图像: 考向 欧姆定律及伏安特性曲线的综合应用 我国已经于2012年10月1日起禁止销售100 W及以上的白炽灯,以后将逐步淘汰白炽灯。假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的U-I图线如图所示。图象上A点与原点的连线与横轴成α角,A点的切线与横轴成β角,则 (　　) A.白炽灯的电阻随电压的增大而增大 B.在A点,白炽灯的电阻可表示为tan β C.在A点,白炽灯的电功率小于U0I0 D.在A点,白炽灯的电阻可表示为 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为图线的切线,PQ为U轴的垂线,PM为I轴的垂线。则下列说法中正确的是 (　　) 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= C.对应P点,小灯泡的电阻为R= D.对应P点,小灯泡电阻为图中矩形PQOM所围的面积 2.某一导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示,以下关于导体的电阻说法正确的是 (　　) A.B点对应的电阻为12 Ω B.B点对应的电阻为40 Ω C.工作状态从A变化到B时,导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω D.工作状态从A变化到B时,导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω 四　电功与电热、电功率与电热功率 考点1　电功率和焦耳定律 1.电功:电路中(　　　　)移动电荷做的功。表达式为W=qU=UIt。 2.电功率:单位时间内电流做的功。表示电流做功的(　　　)。表达式为P==(　　　)。 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。表达式为(　　　　)。 4.热功率:单位时间内的发热量。表达式为P=。 考点2　纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较 纯电阻电路 非纯电阻电路 实例 白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗等 工作中的电动机、电解槽、日光灯等 能量转化 电路中消耗的电能全部转化为内能W=Q 电路中消耗的电能除转化为内能外,还转化为其他形式的能W>Q 电功的计算 W=UIt=I2Rt=t W=UIt 电热的计算 Q=UIt=I2Rt=t Q=I2Rt 电功率的计算 P=UI=I2R= P=UI 电热功率的计算 P热=UI=I2R= P热=I2R 注意:在非纯电阻电路中,t既不能表示电功,也不能表示电热;既不能表示电功率,也不能表示电热功率。(因为欧姆定律不成立) 2.电动机(或电解槽)的功率关系 P入=P出+P热或IU=P出 +I2r。[r为电动机线圈(或电解液)的电阻] 注意:电动机在通电但是卡住不转动时相当于纯电阻电路。 考向1 纯电阻电路中的功率 【例1】如图所示,当AB间加上电压时,R1、R2、R3三个电阻上消耗的功率相等,则三电阻的阻值之比R1∶R2∶R3为 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A.1∶1∶4 B.1∶1∶1 C.1∶1∶2 D.2∶2∶1 考向2 非纯电阻电路中的功和功率 【例2】一台小型电动机在3 V电压下工作,用此电动机提升重力为4 N的物体时,通过它的电流是0.2 A,在30 s内可使该物体被匀速提升3 m。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30 s内,电动机线圈所产生的热量; (3)电动机线圈的电阻。 考向1 纯电阻热功率计算 1.为了生活方便,电热水壶已进入千家万户,如果将一电热水壶接在220 V的电源两端,经时间t0电热水壶的开关自动切断,假设热量的损失不计、加热丝的阻值不受温度的影响。则 (　　) A.如果将电热水壶接在110 V的电源两端,需经2t0的时间电热水壶的开关自动切断 B.如果将电热水壶接在110 V的电源两端,需经16t0的时间电热水壶的开关自动切断 C.如果将电热水壶接在55 V的电源两端,需经4t0的时间电热水壶的开关自动切断 D.如果将电热水壶接在55 V的电源两端,需经16t0的时间电热水壶的开关自动切断 2.如图所示,横截面都是正方形的三段导体,它们的材料和长度都相同,导体乙刚好能嵌入导体甲,导体丙刚好能嵌入导体乙。现将三段导体串联接入到同一电路中,则 (　　) A.导体丙的电阻最大 B.导体甲两端的电压最大 C.导体乙消耗的电功率最大 D.三段导体在相等时间内产生的热量相等 考向2 非纯电阻热功率计算 3.微型螺旋桨型无人机电源电动势为E,内阻是r,总质量为M,电源对电动机供电,使螺旋桨高速水平旋转,带动无人机竖直匀速上升。若某次测试时,电源的输出功率等于该电源对纯电阻电路供电时的最大输出功率,电动机输出的机械功率占其总功率的,空气阻力不计,重力加速度为。则无人机匀速竖直上升的速度大小是 (　　) 　　　　　　　　　　　　　　　 A. B. C. D. 4.五一期间,汕头作为全国热门旅游城市,聚集了来自四面八方的游客。为了避免堵车,电动自行车以其省时省力、价格低廉、高通行率、节能环保等优点成为众多年轻市民五一畅游汕头的首选交通工具。下表为某品牌电动自行车的部分技术参数 (　　) 规格 后轮驱动直流永磁铁电机 车型 电动自行车 额定输出功率 200 W 整车质量 40 kg 额定电压 48 V 最大载重 120 kg 额定电流 5.0 A A.正常匀速行驶则后轮受到地面对它的滑动摩擦力 B.电动自行车的内阻为9.6 Ω C.电动自行车以额定功率行驶时,电机的输入功率为240 W D.电动自行车以额定功率行驶时,电机的效率约为83% 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一讲　电路的基本概念及规律 一　电流的理解与计算 例题精讲 【例1】　D　【解析】电流的方向与正离子定向移动方向相同,则溶液内电流方向从A到B,t时间内通过溶液截面S的电荷量为q=n1e+n2e,则根据电流的定义式可得I===,A、B、C错误,D正确。 【例2】　B　【解析】电子定向移动,由平衡条件得kv=e,则U=,导体中的电流I=neSv,电阻R==,选项B正确。 基础过关 1.D　【解析】A.电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量,放电之后,电容器的电容大小是不变的,故A错误;B.该电容器电压可充电到4.0 kV,必然小于击穿电压,故B错误;C.根据Q=CU=16×10-6×4.0×103 C=0.064 C可知放电前,电容器储存的电量为0.064 C,故C错误;D.根据I==A=16 A可知该次放电平均电流为16 A,故D正确。故选D。 2.D　【解析】经加速电压为U的加速器加速后,有eU=mv2,根据电流的定义公式则有I=这束质子流内单位体积的质子数为n,则有q=Svtne,联立解得n=,故选D。 二　电阻与电阻定律的理解 例题精讲 【例1】　C　【解析】由题图可知,U越大,小灯泡的电阻越大,故A说法正确;R=中的U、I与小灯泡所处状态下的电压、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,与题图中四边形PQOM所围的面积相等,故D说法正确。 【例2】　A　【解析】由题图可知导线x两端的电压U1=6 V,导线y两端的电压U2=2 V,由串联电路特点可知,x和y两导线的电阻之比为R1∶R2=U1∶U2=3∶1,故B、C错误;由R=ρ可知,x和y两导线的横截面积之比S1∶S2=·=1∶6,故A正确,D错误。 基础过关 1.C　【解析】AB.根据电阻定律可知R=ρ,得ρ=,故电流沿AB方向时有ρ=,AB错误; CD.若电流沿CD方向,样品的电阻R'=ρ=R,C正确,D错误。故选C。 2.A　【解析】A.R1、R2的电阻之比为=∶=选项A正确;B.两个电阻串联,则通过R1、R2的电流之比为1∶1,选项B错误;C.R1、R2的电功率之比为==选项C错误;D.根据q=It可知,通过R1、R2的电量之比为1∶1,选项D错误。故选A。 三　欧姆定律与伏安特性曲线 考点梳理 考点1 1.电压、电阻 例题精讲 【例1】　AD　【解析】ABD.根据欧姆定律可知白炽灯的电阻R=,可知白炽灯的电阻随电压的增大而增大,在A点,白炽灯的电阻可表示为Rtan α,故AD正确,B错误;C.在A点,白炽灯的电功率P=U0I0,故C错误,故选AD。 基础过关 1.AB　【解析】A.图线上的点与原点O连线的斜率的倒数表示电阻值,由题图可知随着所加电压的增大,图线斜率减小,故小灯泡的电阻增大,A正确; BC.由欧姆定律可得,对应P点,小灯泡的电阻为R=,B正确,C错误;D.对应P点,小灯泡的功率为P=U1I2与题图中PQOM所围成的面积相等,D错误。故选AB。 2.B　【解析】B点时导体电阻为RB== Ω=40 Ω,故A错误,B正确;A点时导体电阻为RA== Ω=30 Ω,工作状态从A变化到B时,导体的电阻因温度的影响改变ΔR=RB-RA=10 Ω,故C、D错误。 四　电功与电热、电功率与电热功率 考点梳理 考点1 1.静电力　2.快慢、UI　3.Q=I2Rt 例题精讲 【例1】　A　【解析】因R1与R2串联,电流相等,且消耗的功率相等,根据P=I2R可知R1=R2;因R1和R2与R3并联,支路电压相等,上面支路的功率等于R3功率的2倍,根据P=可知,R3=2(R1+R2)=4R1,即R1∶R2∶R3=1∶1∶4,选项A正确。 电功率P=IU和热功率P=I2R的比较: 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=IU,热功率均为P热=I2R.只有在纯电阻电路中P电=P热,IU=I2R=才成立。 2.对于非纯电阻电路:P电=P热+P其他,即IU=I2R+P其他,I≠(欧姆定律不适用)。 【例2】　(1)0.6 W　(2)6 J　(3)5 Ω　【解析】(1)电动机的输入功率为 P入=UI=3×0.2 W=0.6 W; (2)物体被匀速提升的速度 v== m/s=0.1 m/s, 电动机提升物体的机械功率 P机=Fv=Gv=0.4 W, 根据能量关系有P入=P机+PQ, 产生的热功率PQ=0.2 W, 电动机线圈在30 s内产生的热量Q=PQt=0.2×30 J=6 J; (3)由焦耳定律得Q=I2Rt, 电动机线圈电阻R=5 Ω。 基础过关 1.D　【解析】设电热水壶的电热丝的电阻为R,则经过t0的时间,220 V的电压产生的热量为:Q=t0=t0。 AB.若U1=110 V,需要产生相同热量Q=t1=t1,可解得:t1=4t0,故A项错误,B项错误。CD.若U2=55 V,需要产生相同热量开关才能自动切断:Q=t1=t1,可解得:t2=16t0,故C项错误,D项正确。 2.D　【解析】A.由题意知三个导体电阻的电阻率ρ相同,长度l相同,根据电阻定律R=ρ可知,比较横截面积S即可比较三者电阻的大小,由几何知识得S甲=-=L2,S乙=-=L2,S丙=L2, 所以三个电阻的阻值相等,A错误; BCD.由于三个电阻串联且阻值相等,根据串联电路的特点,流过它们的电流相等,则根据U=IR,P=UI,Q=I2Rt可知各自两端的电压、消耗的电功率、在相等时间内产生的热量均相等,BC错误,D正确。故选D。 3.B　【解析】根据题意,把电源对纯电阻供电,当外电阻等于电源内阻时,电源的输出功率最大,最大功率为 Pm=-r=、根据题意可知,电源对电动机供电时,电动机的输出功率为P=Pm=, 飞机匀速上升,则有P=Mgv,联立解得v=,故选B。 4.CD　【解析】　A.正常匀速行驶,后轮受到地面对它的静摩擦力使电动自行车向前运动,故A错误 C.由表格读出电机的额定电压U=48 V,额定电流I=5.0 A,电机输入的总功率为P总=IU=48×5.0 W=240 W,故C正确;D.额定输出功率P出=200 W,电机正常工作时的效率η==×100%≈83.3%,故D正确;B.根据能量守恒得,正常工作时内部发热功率为P热=P总-P出=240 W-200 W=40 W.根据P热=I2r解得r=1.6 Ω,故B错误。故选CD。 学科网（北京）股份有限公司 $