2022年高考物理一輪復(fù)習(xí)夯實核心素養(yǎng)-電路的基本概念和規(guī)律（解析版）

9.1電路的基本概念和規(guī)律

物理觀念科學(xué)思維科學(xué)探究科學(xué)態(tài)度

與責(zé)任

電流、電阻、等效電源方法、極限思長度的測將安全用

電動勢，閉合維、數(shù)形結(jié)合思想量及其測電和節(jié)約

電路歐姆定量工具的用電的知

律，電功、電選用；測識應(yīng)用于

學(xué)功率、焦耳定量金屬絲實際生活

律的電阻

科率；用多

用電表測

素,

量電學(xué)中

養(yǎng)的物理

量；測量

電源的電

動勢和內(nèi)

阻

考情分析命題分析：本章內(nèi)容在高考中的高頻考點主要是電學(xué)實驗的知識，

同時電路的相關(guān)知識也會考查，一般難度較小，常以選擇題的形式

出題。而電學(xué)實驗知識主要考查閉合電路歐姆定律、儀器的選取、

電路的設(shè)計與創(chuàng)新知識，有一定的難度，常以實驗題的形式出題。

趨勢預(yù)測：電路的分析與計算是本章的重點，要掌握歐姆定律的應(yīng)

用問題、動態(tài)分析問題、故障判斷問題、含容電路問題、電功和電

功率問題的處理方法，?？歼x擇題；另外本章知識常與電場、電磁

感應(yīng)、交變電流等知識綜合，?？加嬎泐}。電學(xué)實驗是每年高考的

必考內(nèi)容，要熟練掌握電阻的測量，電流表、電壓表、多用電表的

使用，測量電源電動勢和內(nèi)阻的方法及電學(xué)實驗創(chuàng)新和改進(jìn)的方法

與思路。

備考指導(dǎo)1.本專題研究部分電路與閉合電路，研究各種電路所加電壓、電流

以及消耗的功率所遵循的規(guī)律

2.復(fù)習(xí)中應(yīng)理清各個基本概念，熟記各公式的使用條件

3.由于本專題知識與實際生活密切聯(lián)系，必須加強(qiáng)培養(yǎng)用物理知識

解決實際問題的能力，同時深刻理解并熟練掌握各相關(guān)實驗的基本

原理，加強(qiáng)對基本儀器使用的復(fù)習(xí)以及對設(shè)計實驗方法的遷移運用

必備知識清單

一、電流部分電路歐姆定律

1.電流.

(1)形成的條件：導(dǎo)體中有自由電荷;導(dǎo)體兩端存在電壓.

(2)標(biāo)矢性：電流是標(biāo)量，正電苞定向移動的方向規(guī)定為電流的方向.

qU

(3)兩個表達(dá)式：①定義式：/=點②決定式：/=斤

2.部分電路歐姆定律

(1)內(nèi)容：導(dǎo)體中的電流跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比,跟導(dǎo)體的電阻成反比.

U

(2)表達(dá)式：1~R'

(3)適用范圍：金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件.

(4)導(dǎo)體的伏安特性曲線(/一⑺圖線

01U

圖I

I1

①比較電阻的大小：圖線的斜率/=tan6?=-=-,圖1中佑次2(選填"<”或

=")；

②線性元件：伏安特性曲線是直線的電學(xué)元件，適用于歐姆定律：

③非線性元件：伏安特性曲線是曲線的電學(xué)元件，不適用于歐姆定律.

二、電阻及電阻定律

1.電阻

(1)定義：導(dǎo)體對電流的阻礙作用，叫做導(dǎo)體的電阻.

U

(2)公式：R=],其中U為導(dǎo)體兩端的電壓，/為通過導(dǎo)體的電流.

(3)單位：國際單位是歐姆(。).

(4)決定因素：導(dǎo)體的電阻反映了導(dǎo)體阻礙電流的性質(zhì)，其大小由導(dǎo)體本身決定，與加在導(dǎo)

體兩端的電壓和通過導(dǎo)體的電流無關(guān).

2.電阻定律

(1)內(nèi)容：導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)，同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度/成正

比，與它的橫截面積S成反比..

/

(2)公式：R=f飛

其中/是導(dǎo)體的長度，S是導(dǎo)體的橫截面積，。是導(dǎo)體的電阻率,其國際單位是歐?米，符

號為Qm..

(3)適用條件：粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液.

3.電阻率

S

(1)計算式：p—R--

(2)物理意義：反映導(dǎo)體的導(dǎo)電性能,是導(dǎo)體材料本身的屬性.

(3)電阻率與溫度的關(guān)系

金屬：電阻率隨溫度升高而增大；

負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而遮4.

三、電功、電功率、電熱及熱功率

1.電功

(1)定義：導(dǎo)體中的恒定電場對自由電荷的電場力做的功.

(2)公式：邛(適用于任何電路).

(3)電流做功的實質(zhì)：蟲能轉(zhuǎn)化成其他形式能的過程..

2.電功率

(1)定義：單位時間內(nèi)電流所做的功，表示電流做功的快慢」

W

(2)公式：尸=7=四(適用于任何電路)?

3.焦耳定律

(1)電熱：電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導(dǎo)體的電阻及通電時間成正

比.

(2)公式：0=皿(適用于任何電路).

4.電功率尸=/。和熱功率尸=產(chǎn)/?的應(yīng)用

(1)不論是純電阻電路還是非純電阻電路，電流的電功率均為「電=必，熱功率均為尸熱=

PR..

U2

(2)對于純電阻電路：尸電=「熱=/。=產(chǎn)/?=下.

U2

(3)對于非純電阻電路：P電=/u=2加+尸其他=融+尸其他之無+尸其他.

命題點精析(―)電流的理解和計算

三個電流表達(dá)式的比較

\公式適用范圍字母含義公式含義

定一切電路q為時間t內(nèi)通過導(dǎo)體2反映了/的大小，但不

tt

義橫截面的電荷量1

能說/OC-

式

〃：導(dǎo)體單位體積內(nèi)的

自由電荷數(shù)

微

4：每個自由電荷的電

從微觀上看”、q、S、

觀I=nqSv一切電路

荷量。決定了/的大小

式

S：導(dǎo)體橫截面積

電荷定向移動速率

決

金屬、：導(dǎo)體兩端的電壓/由U、R決定,/8

UU

定I=-1

RU,於一

電解液R：導(dǎo)體本身的電阻R

式

典型例題

【例1】在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場，

設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為5、電流為/的電子束.已知電子的電荷量為

e、質(zhì)量為機(jī)，則在剛射出加速電場時，一小段長為的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是（）

/A/Im/A/Im

A?方J荷

IIm1SNIItn

【答案】B

12eU

【解析】在加速電場中有6。=不〃7。2,得。=---.在剛射出加速電場時，一小段長為

m

A/q/A/Im

△/的電子束內(nèi)電荷量為夕=/&=/一,則電子個數(shù)〃=-=——---,B正確.

veeJ2eU

【練n某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進(jìn)行治療。在這種療法中，為了能讓質(zhì)

子進(jìn)入癌細(xì)胞，首先要實現(xiàn)質(zhì)子的高速運動，該過程需要一種被稱作“粒子加

速器”的裝置來實現(xiàn)，質(zhì)子先被加速到較高的速度，然后轟擊腫瘤并殺死癌細(xì)

胞。如圖所示，來自質(zhì)子源的質(zhì)子（初速度為零），經(jīng)加速電壓為。的加速器加

速后，形成細(xì)柱形的質(zhì)子流。已知細(xì)柱形的質(zhì)子流橫截面積為s,其等效電流

為/；質(zhì)子的質(zhì)量為根，其電荷量為e,那么這束質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)〃

是（）

【答案】D

1

【解析】質(zhì)子在電場力作用下加速，加速后的速度為根據(jù)動能定理，則有一

2

解得

等效電流為/,單位體積的質(zhì)子數(shù)為〃，根據(jù)微觀表達(dá)式可得/=〃eSo

故D正確，A、B、C錯誤。

【練2】下列說法正確的是（）

A.電源的電動勢在數(shù)值上等于電源在搬運單位正電荷時非靜電力所做的功

B.電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，僅與材料種類有關(guān)，與溫度、壓力和磁場等外

界因素?zé)o關(guān)

C.電流通過導(dǎo)體的熱功率與電流大小成正比

Q

D.電容是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，由。=萱可知電容的大小是由0（帶電荷量）

或U（電壓）決定的.

【答案】A

【解析】電源的電動勢在數(shù)值上等于電源搬運單位正電荷時非靜電力所做的功，A正確；

電阻率是反映材料導(dǎo)電性能的物理量，不僅與材料種類有關(guān)，還與溫度、壓力和磁場等外

界因素有關(guān)，B錯誤：電流通過導(dǎo)體的熱功率與電流大小的平方成正比，C錯誤；電容是

erS

表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量，由決定式C=一二可知電容的大小是由&（相對介電常

471kd

Q

教）、S（正對面積）及或極板間距）等因素決定的，只是電容的定義式，D錯誤.

命題點精析（二）電阻和電阻定律

1.電阻與電阻率的關(guān)系

面電阻率：反映導(dǎo)體材料的導(dǎo)電不

積性能好壞的物理量：度

___________________『

［電阻：反映導(dǎo)體對電京血礙作用大小的物理貴］

電阻率是影響導(dǎo)體電阻大小的因素之一，導(dǎo)體的長度、橫截面積一定時，

導(dǎo)體材料的電阻率越大，導(dǎo)體的電阻越大。

2.電阻的決定式和定義式的區(qū)別.

R=pLU

公式SR=-

I

電阻的決定式電阻的定義式

提供了一種測定電阻的方法，并不

說明了電阻的決定因素

區(qū)別能說明電阻與。和/有關(guān)

只適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體和濃

適用于任何純電阻導(dǎo)體

度均勻的電解質(zhì)溶液

【例2】用電器到發(fā)電站的距離為/,線路上的電流為/,己知輸電線的電阻率為〃為使線路上

的電壓降不超過。，那么，輸電線橫截面積的最小值為（）

pH2PliU2UI

A.—B.----C.-D.----

UUpHIp

【答案】B

U212pll

【解析】輸電線的總長為2/,/?=—=/9—,則S=7P故B正確..

【練3】某同學(xué)拿了一根細(xì)橡膠管，里面灌滿了鹽水，兩端用粗銅絲塞住管

口，形成一段封閉的長度為20cm的鹽水柱，測得鹽水柱的電阻大小為凡如

果鹽水柱的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同，則握住橡膠管

的兩端把它均勻拉長至40cm,此時鹽水柱的電阻大小為（）

1

A.RB.

C.2RD.4R

【答案】D

【解析】鹽水柱的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同，故遵守火

L

=p~,握住橡膠管的兩端把它均勻拉長至40cm,長度變?yōu)樵瓉淼?倍，由修

,1L

=LS知，橫裁面積變?yōu)樵瓉淼?，根據(jù)R=p-知，電阻變?yōu)樵瓉淼?倍，即為

2S

4火，故A、B、C錯誤，D正確。

摩412019年3月19日，復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊宣稱已成功制備出具有較高電導(dǎo)

率的碑化鋁納米帶材料，據(jù)介紹該材料的電導(dǎo)率是石墨烯的1000倍。電導(dǎo)率

c就是電阻率p的倒數(shù)，即。=L下列說法正確的是()

P

A.材料的電導(dǎo)率越小，其導(dǎo)電性能就越強(qiáng)

B.材料的電導(dǎo)率與材料的形狀有關(guān)

C.電導(dǎo)率的單位是Q-1?m-1

D.電導(dǎo)率大小與溫度無關(guān)

【答案】C

【解析】由題知，材料的電導(dǎo)率越小，電阻率越大，阻礙電流的本領(lǐng)越強(qiáng)，導(dǎo)電

性能越差，A錯誤；電導(dǎo)率與電阻率一樣，與材料的長度、橫截面積等無關(guān)，

而與材料本身及溫度、壓力等有關(guān)，B、D錯誤：電阻率的單位是。?m,則電

導(dǎo)率的單位是C正確。

命題點精析(三)伏安特性曲線的理解及應(yīng)用

對伏安特性曲線的理解

定義用縱坐標(biāo)表示電流/、橫坐標(biāo)表示電壓。，畫出的/一〃圖像

(1)伏安特性曲線上每一點的縱、橫坐標(biāo)對應(yīng)此時的電流值、電壓值

。圖像中圖線上某點與。點連線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越

應(yīng)用(2)/—

大，電阻越小

(3)/—U圖像中圖線上某點到/軸、U軸的垂線與坐標(biāo)軸所圍的面積對應(yīng)

此時的電功率

二

上

U

甲乙

兩類

（1）線性元件的伏安特性曲線（圖甲中心6）是過原點的直線，表明它的電

圖線

阻是不變的

（2）非線性元件的伏安特性曲線（圖乙中c,、④是曲線，表明它的電阻是變

化的

【例3】（多選）兩電阻&和%的伏安特性曲線如圖所示.從圖線可判斷（）

A.兩電阻阻值的關(guān)系是

B.電阻一定時，電流隨著電壓的增大而減小

C.電壓相同時，通過品的電流較大

D.兩電阻串聯(lián)接入電路時，R消耗的功率小

【答案】CD

/1

【解析】/一。圖象的斜率A=Q=1,即圖象的斜率越大，電阻越小，故有A錯

誤；根據(jù)/一U圖象可得電阻一定時，電流隨電壓的增大而增大，B錯誤：從/一"圖象中

可得電壓相同時，通過電阻尺的電流較大，C正確；兩電阻串聯(lián)接入電路時，通過兩電阻

的電流相同，根據(jù)公式2=產(chǎn)尺可得電阻越大，消耗的電功率越大，故D正確.

【練5】小燈泡通電后其電流/隨所加電壓（/變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點，PN為

圖線的切線，P。為。軸的垂線，PW為/軸的垂線，則下列說法中錯誤的是（）

A.隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大

U\

B.對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為R=?.

U\

C.對應(yīng)P點，小燈泡的電阻為

12~1\

D.對應(yīng)尸點，小燈泡的功率為圖中矩形PQOM所圍的面積.

【答案】C.

【解析】

U

由題圖可知，。越大，小燈泡的電阻越大，故選項A正確.R=7中的/與小燈泡所

處狀態(tài)下的電壓與電流相對應(yīng)，故選項B正確，C錯誤.對應(yīng)尸點，功率P=U1/2,與題

圖中PQOM所圍的面積相等，故選項D正確.

【練6】如圖所示，這是某白熾燈的伏安特性曲線，圖中。4連線與橫軸的夾

角為圓/點的坐標(biāo)為（“，/（））,其切線與縱軸交點的縱坐標(biāo)為/”則（）

A.白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小

B.對應(yīng)/點，白熾燈的電阻可表示為tana

C.對應(yīng)Z點，白熾燈的電功率可表示為UMo

D.對應(yīng)/點，白熾燈的電阻可表示為二一

70-71

【答案】C.

【解析】由題圖可知，隨電壓。增大通過燈泡的電流/增大，電壓與電流的比值

U0

增大，燈泡電阻增大，故A錯誤；對應(yīng)/點，白熾燈的電阻可表示為夫=萬=

------,故B錯誤：對應(yīng)/點，白熾燈的電功率可表示為P=U“o，故C正確;

tana

U0

由題圖可知，4點的電壓和電流分別為“）、10,則在2點燈泡電阻：/?=—,

U0

不能根據(jù)------求電阻，故D錯誤。

/0-/1

命題點精析（四）電功、電功率、電熱、熱功率

1.電功和電熱、電功率和熱功率的區(qū)別與聯(lián)系

意義公式聯(lián)系

電功電流在一段電路中所做的功W=UIt對純電阻電路，電功等于電

熱，W=Q-=Ult=PRh對非

純電阻電路，電功大于電

電熱電流通過導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量Q=RRt

熱，W>Q

電功率單位時間內(nèi)電流所做的功P=UI對純電阻電路，電功率等于

熱功率，尸電=尸熱=u/=

RR：對非純電阻電路，電功

熱功率單位時間內(nèi)導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量P=FR

率大于熱功率，。電熱

1例4］如圖所示，有一個雙量程電流表，其中小量程為0?1Ao已知表頭G

的滿偏電流4=500mA,定值電阻4=20Q,&=180。，則表頭G的內(nèi)阻與

的值為（）

A.100QB.200Q

C.250QD.500Q

【答案】B

【解析】當(dāng)與表頭G并聯(lián)的電阻越大時，量程越小，即當(dāng)接線柱接兩端時，量

程最小。由歐姆定律可知：（R+&）（/-/g）=/g&,代入數(shù)據(jù)解得：&=200。，

B正確。

【練7】定值電阻R、&、凡的阻值均為2C,在電路中所消耗的電功率的最

大值分別為10W、10W、2W,現(xiàn)將這三個電阻按照如圖所示的方式連接，則

這部分電路消耗的電功率的最大值為（）

A.22WB.12W

C.15WD.16W

【答案】B.

R|=/?2=

【解析】由題意知/?3=2Q,P,m=10W,P2m=10W,P3m=2W,首先

分析兩個并聯(lián)電阻&、凡所允許消耗的最大功率。因為火2與心并聯(lián)，則兩端

U2

電壓相等，由公式2=——知道，火2與火3所消耗的功率一樣。已知火2與火3本身

R

允許的最大功率分別是10W和2W,所以火2、火3在該電路中的最大功率都是

2W,否則會超過當(dāng)?shù)淖畲蠊β?。再分析凡在電路中允許的最大功率。把公

與&3看成一個并聯(lián)電阻興，則電路就是與/?'串聯(lián)，而串聯(lián)電路所流過的電

流一樣，再由P：72/?知道，火|與此所消耗功率之比為R：旦，火2與火3的并聯(lián)

R2R]

阻值"=一，即一=2,所以《消耗的功率是并聯(lián)電阻兄的2倍，則凡消耗的

2R

功率是2X4W=8WV10W,所以這部分電路消耗的總功率最大為2W+2W

+8W=12Wo

【練8】某掃地機(jī)器人其內(nèi)部電機(jī)的電阻為0.5Q,內(nèi)置鋰電池容量為9A?h,

額定功率為24W,額定電壓為8V,則該機(jī)器人正常工作時()

A.額定工作電流是3A

B.額定工作電流是16A

C.掃地機(jī)器人電池充滿電之后最長工作時間9h

D.掃地機(jī)器人每秒消耗電能為128J

【答案】A

P

【解析】額定工作電壓為8V,額定功率為24W,根據(jù)"可得：/=—=3

U

Q9Ah

A,故A正確，B錯誤：題中“A?h”是電荷量的單位，則，=三=----=3

I3A

h,故C錯誤：根據(jù)少=尸/解得每秒消耗電能為此=P/=24X1J=24J,故D

錯誤。

核心素養(yǎng)大提升

I.非純電阻電路的分析方法

(1)抓住兩個關(guān)鍵量

確定電動機(jī)的電壓UM和電流兒是解決所有問題的關(guān)鍵.若能求出UM、/M，就能確定電

動機(jī)的電功率P=UM/M，根據(jù)電流/M和電動機(jī)的電阻，?可求出熱功率P，=/M2〃最后求

出輸出功率產(chǎn)出=尸一P,..

（2）堅持“躲著”求解UM、IM

首先，對其他純電阻電路、電源的內(nèi)電路等，利用歐姆定律進(jìn)行分析計算，確定相應(yīng)的電

壓或電流.然后，利用閉合電路的電壓關(guān)系、電流關(guān)系間接確定非純電阻電路的工作電壓

UM和電流IM-

（3）應(yīng)用能量守恒定律分析：要善于從能量轉(zhuǎn)化的角度出發(fā)，緊緊圍繞能量守恒定律，利用

“電功=電熱+其他能量”尋找等量關(guān)系求解.

【例5】（多選）如圖所示，電源電動勢E=3V,小燈泡L的規(guī)格為“2V0.4W”，開關(guān)S接

1,當(dāng)滑動變阻器調(diào)到火=4C時，小燈泡L正常發(fā)光，現(xiàn)將開關(guān)S接2,小燈泡L和電動

機(jī)M均正常工作.則（）

A.電源內(nèi)阻為1C

B.電動機(jī)的內(nèi)阻為4。

C.電動機(jī)正常工作電壓為IV

D.電源效率約為93.3%

【答案】AD

U2P

【解析】小燈泡正常工作時的電阻研=/=10。，流過小燈泡的電流/=不=0.2A,當(dāng)開

E

關(guān)S接1時，R總=7=15。，電源內(nèi)阻r=R總一/?一&=1。，A正確；當(dāng)開關(guān)S接2時，

電動機(jī)M兩端的電壓％=E—〃~U=0.8V,電動機(jī)為非純電阻用電器，電動機(jī)內(nèi)阻RM內(nèi)

UME-Ir2.8V

W―=4C,電源效率〃=----X100%=--------'X100%~93.3%,D正確.

IE3V

【練9】一只電飯煲和一臺洗衣機(jī)并聯(lián)接在輸出電壓為220V的交流電源上（其內(nèi)電阻可忽略

不計)，均正常工作.用電流表分別測得通過電飯煲的電流是5.0A,通過洗衣機(jī)電動機(jī)的

電流是0.50A,則下列說法中正確的是()

A.電飯煲的電阻為44C,洗衣機(jī)電動機(jī)線圈的電阻為440。

B.電飯煲消耗的電功率為1555W,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電功率為155.5W.

C.1min內(nèi)電飯煲消耗的電能為6.6X104J,洗衣機(jī)電動機(jī)消耗的電能為6.6X1(Pj

D.電飯煲發(fā)熱功率是洗衣機(jī)電動機(jī)發(fā)熱功率的10倍

【答案】C

【解析】

U

由于電飯煲是純電阻元件，所以凡=1=44C,P=Uh=l100W,其在1min內(nèi)消耗

的電能巧=U/〃=6.6X104J,.

U

洗衣機(jī)電動機(jī)為非純電阻元件，所以能4萬，尸2=52=110W,

其在1min內(nèi)消耗的電能%=UZ2f=6.6X1