2024年中考物理备考知识点详解_电学

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电流来源：
原子构成：
①原子由原子核和核外电子构成。原子核位于原子的中心，原子核带正电，核外电子带负电，电子绕核运动。
起电方式：摩擦起电和接触起电
起电本质：不同物质的原子核束缚电子的本领不同，在摩擦或者接触时，有的原子核会捕抓到新的电子，而有的原子核会失去原有电子，核外电子发生转移物体就会起电。
电荷：
①自然界只有两种电荷：分别是正电荷和负电荷。规定：
1）被丝绸摩擦的玻璃棒带的电荷叫做正电荷；
2）被毛皮摩擦的橡胶棒带的电荷叫做负电荷；
②电荷间的相互作用：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引；
③带电体的一个特性：带电体可以吸引细小物体，如丝绸摩擦过的玻璃棒可以吸引碎纸屑；
验电器：检验物体是否带电仪器
1、原理为同种电荷相互排斥：当用带电体接触验电器的金属球（此事是接触起电）时，就有电荷转移到验电器的金属箔上，这两片金属箔由于带同种电荷互相排斥而张开。验电器金属箔张开的角度不同，反映了带电体传给验电器的电荷的多少不同。
2、电流方向与负电荷移动方向相反，与正电荷移动方向相同：若是用丝绸摩擦过的玻璃棒（带正电）接触金属球，金属箔会因为接触起电而带正电。金属箔因为带正电，所以一定是转移走了一部分电子给玻璃棒，所以负电荷的移动方向是从金属箔流向玻璃棒，此时电流方向与之相反：为从玻璃棒流向金属箔
导体和绝缘体认识：
①物体导电本质：内部存在可以自由移动的电荷。如金属导电，靠的是自由电子。石灰石不易导电，是因为电荷束缚在原子、分子之中，不能自由移动。
②导体：容易导电的物体。如金属、人体、大地等都是导体。绝缘体：不容易导电的物体。如橡胶、玻璃、塑料等都是绝缘体。
电流的形成：电荷定向移动就会形成电流，电流方向与负电荷移动方向相反，与正电荷移动方向相同；
①形成持续电流的条件：有电源且形成闭合电路；
②电源外部电流的方向从正极流出，经过用电器，流回负极；电源内部电流的方向由电源负极流向电源正极。
电路认识：
电路图：用符号表示电路连接的图称为电路图；
左图是常见的电路符号；
电铃符号：
二极管符号：二极管只允许电流单向流过，电流从竖杠端流出
如图所示就是一个最简单的电路图
实物图:实物电路是用实物元件表示电路的连接情况；
作图题：实物图和电路图的转换
①合理安排电路元件符号，使之均匀分布在电路图中，元件符号避免画在电路的拐角处；
②电路图最好呈长方形，导线要横平竖直，且中间不能有断点，力求把画得简洁、美观、大小比例适中；
③元件符号做好标注，如用S标注开关，用L标注灯泡等。同一电路中涉及多个相同元件时，可加角标进行区别，如用L1、L2等；
④尽量避免导线的交叉，如有导线交叉的电路图中，按要求标示出交叉相连和交叉不相连的情况，交叉相连时要画实心点。
电路状态和电路故障分析：
①电路状态：通路、断路、短路；
②通路：正常接通的电路，即用电器能够工作的电路，特点是电路中有持续的电流，用电器工作；
③断路：某处被切断的电路，特点是断掉的电路中无电流，用电器不工作。例如干路断了，整个电路都不通电；某支路断路，该支路不通电，其他支路正常通电；常见原因为开关未闭合、导线断裂、用电器坏了。
如图，不加与L2并联的导线，电路通路；
2、加上L2并联的导线，L2短路；
3、与L2并联的导线右端由a点换接到b点，电源短路；
4、电源短路危害大：电路中有很大的电流，会损坏电源甚至烧坏导线的绝缘层，引发火灾；
④短路：分为电源短路（直接用导线把电源两端连接起来）和用电器短路（电流只经过和用电器并联的导线，不经过用电器）
⑤电路故障分析需要关注：
用电器工作情况：用电器正常工作则说明其所在电路正常，为通路；若用电器不工作则可能是短路或断路，要结合其他电路表征来判断究竟是短路还是断路；
电流表工作情况：电流表有示数，电流表所在电路通路且整个电路必然有一个回路；电流表无示数，电流表所在电路断路且整个电路的回路个数不好判断，电流表指针左右摆动，开关接触不良；
电压表工作情况：电压表无示数，电压表短路（也可以描述为电压表所测用电器短路）或者电路存在断路，无电流流过电压表所测用电器；电压表有示数，有电流流过电压表所测用电器（说明此用电器所在电路通路）或者明确知道电路存在断路情况下，电压表还是示数，此时电压表经过导线和好的用电器连接到电源两端，测的是电源电压；
把新导线和用电器并联：此方法可以测出电路中那个地方断路，譬如电路未形成通路，用电器不工作，将从电路中截出的ab段用导线替代，若替代后用电器开始工作，证明ab段必然存在断路。
电阻认识：
电阻概念：在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。通常用字母R表示，电阻的单位是欧姆，简称欧，符号是Ω；
电阻分类：
①定值电阻：具有一定电阻值的元件叫做电阻器，也叫定值电阻；
②变阻器：能改变接入电路中电阻大小的元件叫做变阻器，常见有滑动变阻器、电阻箱和某敏电阻等；
电阻特性：导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大，电阻是导体本身的一种性质（即导体的电阻由导体自身情况决定）
影响电阻的因素：
①材料：金属导电性较好，电阻由大到小为：铁＞铝＞铜＞金＞银
②长度：同种材料的导体，长度越长，导体的电阻越大；
③横截面积：同种材料的导体，横截面积越小，导体的电阻越大；
④温度：同种材料的导体，温度越高，导体电阻越大；由此提出了低温超导体的概念；
半导体和超导体：
①半导体：导电能力介于导体和绝缘体之间的导体叫做半导体；半导体的电阻比导体大，但比绝缘体小得多；温度、光照、杂质等外界因素对半导体的导电性能有很大影响，利用半导体材料可以制成光敏电阻，热敏电阻，压敏电阻、二极管、三极管等。
②超导体：某些物质在很低的温度时，电阻就变成了零，这就是超导现象。能够发生超导现象的材料叫做超导材料或超导体；超导体可延长电路元件的使用寿命，降低电能损耗，实现电子设备微型化等；
变阻器认识：
①滑动变阻器：
原理：通过改变接入电路中电阻线的长度来改变接入电阻，从而改变电流。
结构：如下图，调节滑动变阻器的滑片P可以逐渐改变接入电路中的电阻，从而改变电路中的电流和部分电路两端的电压，另外滑动变阻器还能起到保护电路的作用。
铭牌认识：
1.5表示：该滑动变阻器允许通过的最大的电流是1.5A；
200Ω表示：该滑动变阻器的最大阻值是200欧；
滑动变阻器连接方法：串联在电路上，接线柱要符合“一上一下”原则，连接前将滑片放在阻值最大处。
如图，接入电路的电阻为AP段，即是左边的电阻丝；
接线柱连导线的时候要符合“一上一下”，也就是说上面的CD要选一个，下面的AB也要选一个；如果同上同下，接CD相当于接了根导线，接AB相当于接了一根定值电阻，两种情况都不能到达滑动滑片P来改变电阻的目的；
②电阻箱：常见有两种：旋钮式电阻箱和插入式电阻箱；
使用方法：将电阻箱的两个接线柱连入电路中，调节旋钮，就能得到想要的电阻值；
读数方法：将各旋钮对应小三角对准的数字乘以面板上标记的倍数，然后将数值加在一起就是电阻箱连入电路中的阻值。如图读数就是2013Ω；
串并联电路识别和设计：
（1）串并联电路定义：
①用电器依次相连的电路叫做串联电路；
②用电器并列相连的电路叫做并联电路。

（2）干路支路定义：并联电路中两个用电器共用的那部分电路叫做干路，单独使用的那部分电路叫做支路；
（3）开关控制认识：
①在串联电路中，开关控制所有用电器。开关位置的改变不影响它对用电器的控制作用；
②在并联电路中，干路开关控制所有用电器，支路开关只能控制所在支路的用电器；
（4）分流法识别串并联电路：
①分流法：在识别电路时，电流流向为：电源正极→各用电器→电源负极；
若电流只有一条路径→串联；
若电流有两条或两条以上的路径→并联。
电压表和电流表：
（1）电流：
①电流定义：电流是表示电流强弱的物理量，常用字母I表示，单位：安培，简称安，符号是A。
②电流表认识：符号为Ⓐ
结构：刻度分上下两层，正接线柱的选择决定读数刻度读上刻度还是下刻度；
实验前需用调零旋钮调整指针对准零刻度线进行调零；
电流表必须与被测用电器串联；
3、电流必须从红色正接线柱流入，从黑色负接线柱流出，否则电流表指针将会往左摆；
4、量程选择：被测电流不要超出量程；在不超量程前提下，选用小量程，分度值小，精度高。为避免电流过大损坏电流表，要先闭合开关然后迅速断开（叫做“试触”），看看在开关闭合的瞬间指针的偏转是否在最大测量范围内。
2）常见现象：
当把最后一根导线连入电路的时候，电流表指针立刻偏转的原因是：连接电路时，开关没有断开；
闭合开关电流表立即偏转过最大刻度的原因可能是：电流表的量程选择太小；
闭合开关电流表指针立刻向左反偏的原因是：电流表的正负接线柱反；
闭合开关前发现电流表的指针指在0.02A处的原因：电流表没有进行调零；
闭合开关后发现电流表的指针偏转幅度很小的原因是：电流表的量程选择太大；
（2）电压：
①认识电压：电压是形成电流的原因，电源是提供电压的装置；常用字母U 表示电压，其单位为伏特（简称伏），符号是V。（常见干电池一节为1.5V，家用电路电压为220V，工业用电电压为380V，人体的安全电压为36V）
②电压表认识：符号为Ⓥ
1）结构：刻度分上下两层，正接线柱的选择决定读数刻度读上刻度还是下刻度；
量程分：0~3V和0~15V；
调零：要使指针指在刻度盘零刻度处；
并联：要把电压表并联在被测电路的两端；
电流要从红色正接线柱流入，从黑色负接线柱流出，否则指针将会往左摆；
不超量程：被测电压不能超过电压表的量程（最大量程试触法）；
不超量程前提下：允许电压表直接连入电源两极上测电源电压。
为了测量精准，能利用小量程要尽量利用小量程。
在无断路电路中，电压表正负接线柱经导线能直接连接到用电器或电源两端，可以测出用电器或电源电压。
欧姆定律
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，写作：；
变形： 这两条公式均不能说明各个量之间存在正比反比关系；
使用范围：既可以算单个用电器的URI，也可以算某部分电路的URI，也可以算整个电路的URI；
串并联电路规律：
串联电路URI规律：
在解题过程中，应该先分析串并联关系，再根据串并联电路规律去计算电阻；最后根据电阻和串并联关系去分析电压和电流
①电压:U总=U1+U2+U3++Un
②电阻:R总=R1+R2+R3++Rn
③电流：I总=I1=I2=I3=
并联电路URI规律：
①电压:U并=U1=U2=U3=
②电阻:
③电流：I总=I干=I1+I2+I3++In
单个用电器、部分电路和总电路的辨析：
由图可知，L1与L2并联，组成一个并联电路L’，L’电阻可据并联电路电阻公式算出；
L1与L2并联，组成一个并联电路L’后，可以明显看出L’与L会组成一个串联电路；
分析可知，L1与L2的URI符合并联电路的规律；L’与L的URI符合串联电路的规律；
此处需要注意：L1与L，以及L2与L之间并没有直接的串并联关系；
L1与L2并联，组成一个并联电路L’，L’称为此电路图的部分电路；
L1、L2与L分别称为此电路的单个用电器；
L’与L组成了总电路；
在计算上图的URI时候，设电源电压为14V，L1、L2与L电阻分别为6Ω、3Ω、12Ω：
L1与L2并联，组成一个并联电路L’，符合并联电路规律，先分析电阻情况：
代入数据得解得RL’=2Ω
L’与L组成一个串联电路，符合串联电路规律，分析电阻情况：
R总=RL+RL’ 代入数据得R总=12Ω+2Ω
由此可知，串联电路中电阻分电压的规律为：大电阻分大电压，且电阻和电压成比例，2Ω分2V，则可知12Ω必定分12V
算得UL’=2V后，可知UL’=UL1=UL2=2V
经验证，有
电功（电能）和电功率：
电能来源：来自于电池或者发电厂（火力、太阳能、核能、太阳能、风能、潮汐能发电等），回归发电本质：其他形式的能量转换成电能；
高频考点：
蓄电池：充电时，电能转变成化学能；放电时，电能转变成其他能（如光能、机械能等）；
太阳能电池：充电时，光能转变成电能；放电时，电能转变成其他能（如光能、太阳能等）；
电能认识：符号为W，单位焦耳，简称焦，符号J。常用单位：千瓦时，符号kW·h，俗称“度”，换算关系1kW·h = 3.6 × 106J。1kW·h =1000w× 3600s=3.6 × 106J
（3）电能表认识：计量用电器一段时间内消耗的电能。
有两种规格：
左图是转圈计数：转3000圈耗电一度；
右图是闪烁计数：灯闪烁1800次耗电一度；
电能表计数是累积式的，最大能累积到9999.9度：
如左图读数为2020.8度，若此读数为月初读数，本月用电100度，月尾抄表会看到读数为2120.8度；
电功W：
①电功定义：电能转化为其他形式的能的过程就是电流做功的过程；消耗的电能（转化了的电能）等价于电流做功的多少；
②电功W的计算公式：W=UIt
U为电压，单位必须化为伏特V；
I为电流，单位必须是安培A；
t为通电工作时间，单位必须是秒s；
引入欧姆定律U=IR后，计算电功W的公式可以拓展为：
和 （这两条公式在使用的时候也必须使用国际单位进行计算）
使用注意事项：
U、I、t这四个量必须要统一对应同一部分电路或者同一个用电器，不能在算R1的电功W的时候，选公式为W=UIt，U和t都是用的R1的电压和通电时间，I却选了R2的电流，明显算出的电功很可能是错误的；
不管是欧姆定律还是电功的计算公式，都可以针对单个用电器、部分电路或者整个电路来使用。
电功率P：
①电功率定义：消耗电功W与所花时间t之比，表示电流做功的快慢，单位：瓦特，简称瓦，符号是 W。
②计算公式：，据W的三条计算公式可推出：（使用时注意使用国际单位）；
③无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总功率都等于各个用电器消耗的电功率之和，
即P总=P1+P2+…+Pn
④灯泡亮度和实际电功率的关系：不同用电器（如灯泡）的电功率一般不同，对于同一电灯泡，实际功率大的时候亮度高；
（5）焦耳定律认识：
①电流的热效应：电流通过导体时电能转化成内能，这个现象叫做电流的热效应。
为了验证热效应的规律，使用左图的实验装置：实验思想方法是控制变量法和转换法；（单一变量：将两个电阻串联接入电路，控制电流和通电时间相同，电阻值不相同；转换法：将发热情况转变成液柱的高度）
同理，探究其他变量对发热量影响，可以改进装置；
②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，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比；
公式表示为：Q= I2Rt
③纯电阻和非纯电阻发热辨析：
纯电阻：电能W=内能Q，意味着消耗的电能都用来发热了；
非纯电阻：电能W=内能Q+其他形式的能E，意味着消耗的电能除了发热，还转变成其他能（如风扇的机械能）
家用电路
进户线先接电能表，电能表再接开关，然后零火线铺设进房子内部；
观察可知，接入电路的用电器和插座都是并联接入的；
空气开关：当电流过大时会自动切断电路，防止引发火灾。
漏电保护器：发生漏电现象（如电流经过人体流入大地）时，它就会迅速切断电路，对人体起到保护作用；
（1）家庭电路的组成：
（2）零火线认识：
进户线有两根，分别是零线和火线，可以用试电笔来分辨（用手接触笔尾的金属体，笔尖金属体接触被测电路。若氖管发光，则接触的是火线，否则为零线。不能用手接触试电笔的笔尖，以免发生触电事故）；
火线带电220V，零线和地线都是0V才是正常的电压；
（3）零火线和用电器、插座的接法：
插座：左零右火，上接地；
若用电器带控制开关：电流必须从开关流进，即开关先连火线，然后开关和用电器串联，最后接零线；
用电器的三线插头，一般上线会接用电器的外壳，当用电器的外壳与电源火线之间的绝缘层损坏而使外壳带电时，三线插头接外壳的插脚通过接地线将电流导入大地；
当灯泡接入电路时，火线一定连接灯泡顶端，旋钮壳连零线；
（4）家用电器的总功率对家庭电路的影响：无论是串联电路还是并联电路，整个电路消耗的总功率都等于各个用电器消耗的电功率之和，即P总=P1+P2+…+Pn；
P总= U总I总 家用电路总电压一般不变，当总功尽量避免同时使用多个用电器率过大，总电流就会过大，据焦耳定律可知，当电流过大时，发热很严重容易引起火灾。所以要尽量避免同时使用多个用电器且对于大功率用电器，应尽量错开时间，交替使用；
伏安法测电阻和测电功率的实验：
（1）实验器材：
（2）实验实物图和电路图：此处要注意灯泡和滑动变阻器一定是串联在一起的！
（3）滑动变阻器的作用：保护电路；改变小灯泡两端的电压以取得多组电压和对应电流；
常考内容基础补充：
（1）电路规律补充：
①串联电路中，电阻分电压的方式：大阻分大压，小阻分小压，且电阻和电压成比例；
②电路中，电路总功率等于各用电器功率之和；
③已在电路中的用电器（不管串联还是并联接入），其中一个用电器电阻增大会导致总电阻变大；反之，其中一个用电器电阻减小会导致总电阻减小；
④多个电阻并联后，总电阻一定比其中最小的电阻还要小；
⑤两个相同阻值为nΩ的电阻并联，总电阻为0.5Ω；
（2）动态电路的定性分析和定量计算：
①定性分析：这个类型相对简单点，做题核心是：已在电路中的用电器（不管串联还是并联接入），其中一个用电器电阻增大会导致总电阻变大；反之，其中一个用电器电阻减小会导致总电阻减小；
分析逻辑为：Rx改变，导致R总改变，导致I总改变，再根据I总变化去分析电路其他元件的改变；
电阻改变的控制形式：
用电器发热导致电阻变大，导致总电阻变大；
滑动变阻器滑片滑动导致其电阻改变，引起总电阻改变；
某敏电阻影响因素改变导致其电阻改变，引起总电阻改变；
常见问题：
电流表变化：先观察电流表测量那条回路的电流，若测量的是干路电流，则看I总变化；若测量的是某用电器的电流，则分析此用电器所在回路的电流变化；
电压表的变化：先观察电压表测量谁的电压，若测量的是用电器或者部分电路的电压，则根据“大阻分大压，小阻分小压”规律去分析其电压变化；若测量的电源电压则电压变示数不会改变；
比值问题：问某元件和另一元件的量的比值改变情况，如电路中某电流表的示数和某电压表的示数比值的改变情况，回归到这两表示数能表示哪个用电器的WPURI，如题“某电流表的示数和某电压表的示数比值”很可能就是某个用电器的阻值，分析其阻值改变情况即可得出比值的变化情况；
②定量计算：这个类型相对难度较大，做题核心是：以定性分析为基础，结合电路安全进行具体的计算；
常见考查类型：问电路或某用电器的PWURI的变化范围，也就是求最值，一般求滑动变阻器的阻值范围考频较高；
1）关注电路元件的铭牌问题：
铭牌给的是用电器额定的物理量，一般给PUIR中的其中两个物理量，然后可以分析得出另外两个物理量，如灯泡铭牌标注“15V 3A ”,则知道灯泡的额定电压U额是15V，额定电流I额是3A，有欧姆定律可算出额定电阻R额是5Ω，再根据P=UI可以算出额定功率P额是45w；
实际PURI和额定PURI的关系和区别：
用电器额定PURI表示的是用电器在理想情况下正常工作，算出的物理量，对应字眼是：“正常工作”、“正常发光”等；
用电器实际PURI表示的是用电器在真实情况下的工作情况，如灯泡的真实工作情况可能是：正常工作发光、不正常发光：偏暗或者偏亮（此时灯泡就不是正常工作了）；
小灯泡的亮度，由其工作的实际电功率P实直接决定：
P实 = P额：小灯泡正常发光；
P实 ＞ P额：小灯泡偏亮；
P实 ＜ P额：小灯泡偏暗；
2）关注电表和用电器的量程问题：因为题目中一般有条件限制，譬如要求保证电路安全、要求保证用电器正常工作等等，在考虑的时候，就要分析电表的量程和滑动变阻器的电压最大值和阻值改变范围；
说了要保证电路安全工作，那么电表测量值就不要超量程，用电器的实际PURI就不要超过其额定PURI；
根据这些限制条件，利用电路规律、欧姆定律和电功电功率公式去计算得解。
多档位用电器计算题：
①用电器的档位由电路的总功率P总直接决定：总功率越大，档位越高；
②电路的总电阻R总直接决定P总：
由于在多档位计算题中总电压U总是不变的，所以R总越大，P总越小，档位越低；R总越小，P总越大，档位越高；
③多开关组合和多档位用电器的关系：一般而言，多档位用电器的电路中会出现多个开关，需要我们分析各个开关的开合情况来确定档位的高低；
如现在电路中一共有两个开关，分别是：S1和S2
开关组合的情况有以下四种是：根据开关闭合情况，来确定各用电器的串并联关系，再算总电阻R总，最后确定这些开关组合对应的档位；
S1闭合和S2断开：
2）S1闭合和S2闭合：
3）S1断开和S2断开：
4）S1断开和S2闭合：
例题：有一款新型智能电热水壶，有高、中、低三档，并可以手动调节，它的等效电路图如图所示，其中R1=R2=88Ω，均为电热丝，单刀双掷开关S2可接a或b．
（1）开关S1、S2处于什么状态时，电热水壶处于低温档？
（2）电热水壶处于中温档时的电流是多大？
（3）用高温档加热时，电功率是多大？把1kg水从20℃加热到100℃需要多长时间？[已知c水=4.2×103J/（kg•℃），不计热量损失，时间计算结果保留整数即可]．
开关组合分析：
1）S1闭合和S2接a：分析可知R1和R2并联，R总=44Ω；
2）S1闭合和S2接b：分析可知R1接入电路，R2短路，R总=88Ω；
3）S1断开和S2接a：分析可知，整个电路无回路；
4）S1断开和S2接b：分析可知，R1和R2串联，R总=176Ω；
情况4）为低温档
情况2）为中温档
情况1）为高温档