第39講 電路的基本概念及規(guī)律(講義)（原卷版）-【上好課】2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)講練測（新教材新高考）

11/11第39講電路的基本概念及規(guī)律目錄01、考情透視，目標(biāo)導(dǎo)航TOC\o"1-3"\h\u02、知識導(dǎo)圖，思維引航 103、考點突破，考法探究 2考點一電流的概念及表達(dá)式 3知識點一．電流 3知識點二．電流的三種表達(dá)式及其比較 3知識點三．利用“柱體微元”模型求解電流的微觀問題 3考向1．定義式I＝eq\f(q,t)的應(yīng)用 4考向2．微觀表達(dá)式I＝neSv的應(yīng)用] 4考向3．決定式I＝eq\f(U,R)的應(yīng)用 4考點二部分電路歐姆定律及電阻定律 5知識點一.部分電路歐姆定律 5知識點二.電阻定律 5知識點三.伏安特性曲線的理解 6考向1．電阻定律的應(yīng)用 6考向2．電阻定律、歐姆定律的綜合應(yīng)用 6考向3.伏安特性曲線 7考點三電功、電功率、電熱、熱功率 8知識點一.電功、電功率及電熱、熱功率的比較 8知識點二.電動機(jī)的三個功率及關(guān)系 8考向1.純電阻電路中的功率 9考向2.非純電阻電路中的功率 904、真題練習(xí)，命題洞見 10考情分析2024·江西·高考物理第6題2024·海南·高考物理第13題20223·全國·高考物理第6題2022·山東·高考物理第13題2022·福建·高考物理第8題2024·江蘇·高考物理第8題復(fù)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)1.知道電流的概念、定義式及微觀表達(dá)式。目標(biāo)2.理解部分電路歐姆定律及電阻定律。目標(biāo)3.會進(jìn)行串、并聯(lián)電路分析，理解電表改裝的原理。目標(biāo)4.理解焦耳定律并能區(qū)分純電阻電路和非純電阻電路?？键c一電流的概念及表達(dá)式知識點一．電流1．電流電荷的___________形成電流，I＝eq\f(q,t)。2．電流形成的條件：導(dǎo)體中有___________；導(dǎo)體兩端存在___________。3．電流的標(biāo)矢性：電流是標(biāo)量，但有方向，規(guī)定___________定向移動的方向為電流的方向。知識點二．電流的三種表達(dá)式及其比較公式公式含義定義式I＝eq\f(q,t)eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能說I∝q，I∝eq\f(1,t)微觀式I＝nqSv從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小決定式I＝eq\f(U,R)I由U、R決定，I∝U，I∝eq\f(1,R)知識點三．利用“柱體微元”模型求解電流的微觀問題設(shè)柱體微元的長度為L，橫截面積為S，單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q，電荷定向移動的速率為v，則：(1)柱體微元中的總電荷量為Q＝nLSq。(2)柱體中全部電荷通過橫截面的時間t＝eq\f(L,v)。(3)電流的微觀表達(dá)式I＝eq\f(Q,t)＝nqSv?？枷?．定義式I＝eq\f(q,t)的應(yīng)用1.地球表面附近存在一豎直向下電場，晴天時在電場作用下，大氣中的正離子向下運動、負(fù)離子向上運動，由此形成的微弱電流稱為地空電流。這電流是穩(wěn)恒的，不隨高度變化而變化，全球地空電流的總電流強(qiáng)度為1800A。假設(shè)正、負(fù)離子帶電量均為1.6×10－19C，則1s時間內(nèi)穿過以地心為球心的某球殼(半徑略大于地球半徑)的離子個數(shù)約為()A．2.0×1018個 B．1.8×1020個C．1.1×1022個 D．1.6×1023個考向2．微觀表達(dá)式I＝neSv的應(yīng)用]2.如圖所示，由同種材料制成且厚度相等的長方體合金塊A和B，上表面為正方形，邊長之比為2∶1。A、B分別與同一電源相連，電源內(nèi)阻忽略不計，則()A．通過A、B的電流之比為2∶1B．通過A、B的電流之比為1∶2C．A、B中自由電荷定向移動速率之比為2∶1D．A、B中自由電荷定向移動速率之比為1∶2考向3．決定式I＝eq\f(U,R)的應(yīng)用3.(多選)一根粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線，兩端加電壓為U時，通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為I，導(dǎo)線中自由電子定向移動的平均速率為v；若導(dǎo)線均勻拉長，使其半徑變?yōu)樵瓉淼膃q\f(1,2)，兩端電壓仍為U，則()A．通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為eq\f(1,4)IB．通過導(dǎo)線的電流強(qiáng)度為eq\f(1,16)IC．自由電子定向移動的平均速率為eq\f(1,4)vD．自由電子定向移動的平均速率為eq\f(1,16)v考點二部分電路歐姆定律及電阻定律知識點一.部分電路歐姆定律1．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___________成正比，跟導(dǎo)體的___________成反比。(2)表達(dá)式：I＝eq\f(U,R)。(3)適用范圍：___________導(dǎo)電和___________導(dǎo)電，不適用于氣態(tài)導(dǎo)體或半導(dǎo)體元件。2．對U－I圖像和I－U圖像的理解(如圖甲、乙所示)(1)圖線a、c、d、f表示線性元件，b、e表示非線性元件。(2)圖線b上的點與O點連線的斜率不斷變小，電阻不斷變?。粓D線e上的點與O點連線的斜率不斷變大，電阻不斷變小。(3)圖中Ra___________Rc，Rd___________Rf。(均選填“>”“<”或“＝”)(4)對于非線性元件，應(yīng)根據(jù)R＝eq\f(U,I)計算某點的電阻，而不是該點切線的斜率(或斜率的倒數(shù))。知識點二.電阻定律(1)內(nèi)容：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成___________，與它的橫截面積S成___________；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的___________有關(guān)。(2)公式：R＝ρeq\f(l,S)。其中l(wèi)是導(dǎo)體的長度，S是導(dǎo)體的橫截面積，ρ是導(dǎo)體的___________，其國際單位是___________，符號為___________。(3)電阻率①物理意義：反映導(dǎo)體的___________，是導(dǎo)體材料本身的屬性。②電阻率與溫度的關(guān)系金屬：電阻率隨溫度升高而___________；負(fù)溫度系數(shù)半導(dǎo)體：電阻率隨溫度升高而___________；超導(dǎo)體：一些金屬和合金在溫度低到臨界溫度時，電阻可以降到0。知識點三.伏安特性曲線的理解1.伏安特性曲線的理解(1)由于不同的導(dǎo)體的導(dǎo)電性能不同，所以不同的導(dǎo)體對應(yīng)不同的伏安特性曲線。(2)伏安特性曲線上每一點的電壓坐標(biāo)與電流坐標(biāo)的比值對應(yīng)這一狀態(tài)下的電阻。(3)伏安特性曲線為直線時，圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，斜率越大，則電阻越小，故圖甲中Ra＜Rb。(4)伏安特性曲線為曲線時，如圖乙所示，導(dǎo)體電阻Rn＝eq\f(Un,In)，即電阻要用圖線上點Pn的坐標(biāo)(Un，In)來計算，不能用該點的切線斜率來計算。2.應(yīng)用伏安特性曲線解題的一般思路(1)首先分清是I-U圖線還是U-I圖線。(2)對線性元件R＝eq\f(U,I)＝eq\f(ΔU,ΔI)；對非線性元件R＝eq\f(U,I)≠eq\f(ΔU,ΔI)，即非線性元件的電阻不等于U-I圖像上某點切線的斜率。(3)在分析電路問題時，I-U(或U-I)圖像中的電流、電壓信息是解題的關(guān)鍵，要將電路中的電子元件和圖像有機(jī)結(jié)合。考向1．電阻定律的應(yīng)用1.一根細(xì)橡膠管中灌滿鹽水，兩端用短粗銅絲塞住管口，管中鹽水柱長為40cm時，測得電阻為R，若溶液的電阻隨長度、橫截面積的變化規(guī)律與金屬導(dǎo)體相同?，F(xiàn)將管中鹽水柱均勻拉長至50cm(鹽水的體積不變，仍充滿橡膠管)，則鹽水柱的電阻為()A．eq\f(4,5)R B．eq\f(5,4)RC．eq\f(16,25)R D．eq\f(25,16)R考向2．電阻定律、歐姆定律的綜合應(yīng)用2.一個內(nèi)阻可以忽略的電源，給一個絕緣圓管里的水銀供電，電流為0.1A，若把全部水銀倒在一個內(nèi)徑大一倍的絕緣圓管里，那么通過的電流將是()A．0.4A B．0.8AC．1.6A D．3.2A3.一根長為L、橫截面積為S的金屬棒，棒內(nèi)單位體積含有自由電子數(shù)為n，電子的質(zhì)量為m，電荷量為q。在棒兩端加上恒定的電壓時，棒內(nèi)產(chǎn)生電流，自由電子定向運動的平均速率為v，金屬棒內(nèi)的電場強(qiáng)度大小為E，則金屬棒材料的電阻率是()A．nqvE B．eq\f(E,nqv)C．eq\f(EL,nqv) D．eq\f(E,nqvL)考向3.伏安特性曲線4.如圖所示是某白熾燈的伏安特性曲線，圖中OA連線與橫軸的夾角為α，A點的坐標(biāo)為(U0，I0)，其切線與縱軸交點的縱坐標(biāo)為I1，則()A.白熾燈的電阻隨電壓的增大而減小B.對應(yīng)A點，白熾燈的電阻可表示為tanαC.對應(yīng)A點，白熾燈的電阻可表示為eq\f(U0,I0)D.對應(yīng)A點，白熾燈的電阻可表示為eq\f(U0,I0－I1)5.如圖所示為a、b兩電阻的伏安特性曲線，圖中α＝45°，關(guān)于兩電阻的描述正確的是()A．電阻a的阻值隨電流的增大而增大B．因I－U圖像的斜率表示電阻的倒數(shù)，故電阻b的阻值R＝eq\f(1,tanα)＝1ΩC．在兩圖線交點處，電阻a的阻值等于電阻b的阻值D．在兩圖線交點處電阻a的阻值是電阻b的阻值的2倍6．如圖所示為某晶體二極管的伏安特性曲線，下列說法正確的是()A．加正向電壓時，二極管電阻較小，且隨著電壓的增大而增大B．加反向電壓時，二極管電阻較大，無論加多大電壓，電流都很小C．無論是加正向電壓還是加反向電壓，電壓和電流都不成正比，所以該二極管是非線性元件D．二極管加正向電壓時，電阻不變考點三電功、電功率、電熱、熱功率知識點一.電功、電功率及電熱、熱功率的比較純電阻電路非純電阻電路實例白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱毯、電熨斗及轉(zhuǎn)子被卡住的電動機(jī)等工作中的電動機(jī)、電解槽、日光燈等電功與電熱W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq\f(U2,R)tW＝UIt＞Q＝I2Rt電功率與熱功率P電＝P熱＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)P電＝UI＞P熱＝I2R知識點二.電動機(jī)的三個功率及關(guān)系輸入功率電動機(jī)的總功率P總＝P入＝UI輸出功率電動機(jī)做有用功的功率，也叫機(jī)械功率熱功率電動機(jī)的線圈有電阻，電流通過線圈時會發(fā)熱，熱功率P熱＝I2r三者關(guān)系P總＝P出＋P熱效率η＝eq\f(P出,P入)×100%＝eq\f(P出,P總)×100%特別說明①正常工作的電動機(jī)是非純電阻元件②電動機(jī)因故障或其他原因不轉(zhuǎn)動時，相當(dāng)于一個純電阻元件考向1.純電阻電路中的功率1.如圖所示，電路中燈泡均正常發(fā)光，阻值分別為R1＝2Ω，R2＝3Ω，R3＝2Ω，R4＝4Ω，電源電動勢E＝12V，內(nèi)阻不計，四個燈泡中消耗功率最大的是()A.R1 B.R2C.R3 D.R42.小明家的“迷你”電飯鍋有加熱和保溫兩擋，工作電路如圖所示，其中R2＝88Ω，電飯鍋在保溫狀態(tài)下的功率是加熱狀態(tài)下的eq\f(3,7)，下列說法正確的是()A.開關(guān)S閉合時電飯鍋處于保溫狀態(tài)，S斷開時處于加熱狀態(tài)B.加熱擋的功率為500WC.電阻R1的阻值約為117.3ΩD.電飯鍋處于保溫狀態(tài)時電路中的電流為1.5A考向2.非純電阻電路中的功率3.(多選)如圖甲所示，用內(nèi)阻為r1的充電寶為一手機(jī)充電，其等效電路如圖乙所示，在充電開始后的一段時間t內(nèi)，充電寶的輸出電壓U、輸出電流I可認(rèn)為是恒定不變的，設(shè)手機(jī)電池的內(nèi)阻為r2，則時間t內(nèi)()A.充電寶輸出的電功率為UI－I2r1B.手機(jī)電池的熱功率為I2r2C.手機(jī)電池產(chǎn)生的焦耳熱為eq\f(U2,r2)tD.手機(jī)電池增加的化學(xué)能為UIt－I2r2t4.(多選)某型號掃地機(jī)器人的銘牌信息如下表。已知掃地機(jī)器人剩余電量為480mA·h時，機(jī)器人自動停止掃地并返回充電基座充電。該型號掃地機(jī)器人()額定工作電壓10V額定功率40W電池容量2400mA·hA.掃地時額定電流為4AB.內(nèi)部電路的總電阻為2.5ΩC.可以連續(xù)掃地的時間為0.6hD.每次掃地釋放的電能最多約為6.9×104J1．（2024·廣西·高考真題）將橫截面相同、材料不同的兩段導(dǎo)體、無縫連接成一段導(dǎo)體，總長度為1.00m，接入圖甲電路。閉合開關(guān)S，滑片P從M端滑到N端，理想電壓表讀數(shù)U隨滑片P的滑動距離x的變化關(guān)系如圖乙，則導(dǎo)體、的電阻率之比約為（）A． B． C． D．2．（2022·江蘇·高考真題）如圖所示，電路中燈泡均正常發(fā)光，阻值分別為，，，，電源電動勢，內(nèi)阻不計，四個燈泡中消耗功率最大的是（）A． B． C． D．3．（2022·福建·高考真題）我國霍爾推進(jìn)器技術(shù)世界領(lǐng)先，其簡化的工作原理如圖所示。放電通道兩端電極間存在一加速電場，該區(qū)域內(nèi)有一與電場近似垂直的約束磁場（未畫出）用于提高工作物質(zhì)被電離的比例。工作時，工作物質(zhì)氙氣進(jìn)入放電通道后被電離為氙離子，再經(jīng)電場加速噴出，形成推力。某次測試中，氙氣被電離的比例為95%，氙離子噴射速度為，推進(jìn)器產(chǎn)生的推力為。已知氙離子的比荷為；計算時，取氙離子的初速度為零，忽略磁場對離子的作用力及粒子之間的相互作用，則（）A．氙離子的加速電壓約為B．氙離子的加速電壓約為C．氙離子向外噴射形成的電流約為D．每秒進(jìn)入放電通道的氙氣質(zhì)量約為4．（2023·全國·高考真題）黑箱外有編號為1、2、3