第39讲 电路的基本概念及规律（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考）

这是一份第39讲 电路的基本概念及规律（讲义）（解析版）-2025年高考物理一轮复习讲练测（新教材新高考），共17页。
\l "_Tc27183" 02、知识导图，思维引航 PAGEREF _Tc27183 \h 2
03、 \l "_Tc15656" 考点突破，考法探究 PAGEREF _Tc15656 \h 2
\l "_Tc22703" 考点一 电流的概念及表达式 PAGEREF _Tc22703 \h 2
\l "_Tc8194" 知识点一．电流 PAGEREF _Tc8194 \h 3
\l "_Tc14134" 知识点二．电流的三种表达式及其比较 PAGEREF _Tc14134 \h 3
\l "_Tc15044" 知识点三．利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题 PAGEREF _Tc15044 \h 3
\l "_Tc25227" 考向1．定义式I＝eq \f(q,t)的应用 PAGEREF _Tc25227 \h 3
\l "_Tc27157" 考向2．微观表达式I＝neSv的应用] PAGEREF _Tc27157 \h 4
\l "_Tc21574" 考向3．决定式I＝eq \f(U,R)的应用 PAGEREF _Tc21574 \h 4
\l "_Tc23288" 考点二 部分电路欧姆定律及电阻定律 PAGEREF _Tc23288 \h 5
\l "_Tc24578" 知识点一.部分电路欧姆定律 PAGEREF _Tc24578 \h 5
\l "_Tc2741" 知识点二.电阻定律 PAGEREF _Tc2741 \h 5
\l "_Tc3480" 知识点三.伏安特性曲线的理解 PAGEREF _Tc3480 \h 6
\l "_Tc5680" 考向1．电阻定律的应用 PAGEREF _Tc5680 \h 6
\l "_Tc12190" 考向2．电阻定律、欧姆定律的综合应用 PAGEREF _Tc12190 \h 7
\l "_Tc8905" 考向3.伏安特性曲线 PAGEREF _Tc8905 \h 7
\l "_Tc20630" 考点三 电功、电功率、电热、热功率 PAGEREF _Tc20630 \h 9
\l "_Tc8241" 知识点一.电功、电功率及电热、热功率的比较 PAGEREF _Tc8241 \h 9
\l "_Tc6536" 知识点二.电动机的三个功率及关系 PAGEREF _Tc6536 \h 9
\l "_Tc6230" 考向1.纯电阻电路中的功率 PAGEREF _Tc6230 \h 10
\l "_Tc29577" 考向2.非纯电阻电路中的功率 PAGEREF _Tc29577 \h 11
\l "_Tc7931" 04、真题练习，命题洞见 PAGEREF _Tc7931 \h 12
考点一 电流的概念及表达式
知识点一．电流
1．电流
电荷的定向移动形成电流，I＝eq \f(q,t)。
2．电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。
3．电流的标矢性：电流是标量，但有方向，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
知识点二．电流的三种表达式及其比较
知识点三．利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题
设柱体微元的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速率为v，则：
(1)柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。
(2)柱体中全部电荷通过横截面的时间t＝eq \f(L,v)。
(3)电流的微观表达式I＝eq \f(Q,t)＝nqSv。
考向1．定义式I＝eq \f(q,t)的应用
1.地球表面附近存在一竖直向下电场，晴天时在电场作用下，大气中的正离子向下运动、负离子向上运动，由此形成的微弱电流称为地空电流。这电流是稳恒的，不随高度变化而变化，全球地空电流的总电流强度为1 800 A。假设正、负离子带电量均为1.6×10－19 C，则1 s时间内穿过以地心为球心的某球壳(半径略大于地球半径)的离子个数约为( )
A．2.0×1018个 B．1.8×1020个
C．1.1×1022个 D．1.6×1023个
【答案】C
【解析】： 根据I＝eq \f(Q,t)，可得Q＝It＝1 800×1 C＝1 800 C。因为Q＝nq，q＝1.6×10－19 C，故n＝eq \f(Q,q)≈1.1×1022个，选项C正确。
考向2．微观表达式I＝neSv的应用]
2.如图所示，由同种材料制成且厚度相等的长方体合金块A和B，上表面为正方形，边长之比为2∶1。A、B分别与同一电源相连，电源内阻忽略不计，则( )
A．通过A、B的电流之比为2∶1
B．通过A、B的电流之比为1∶2
C．A、B中自由电荷定向移动速率之比为2∶1
D．A、B中自由电荷定向移动速率之比为1∶2
【答案】D
【解析】： 设正方形边长为L，厚度为d，则R＝ρeq \f(L,Ld)＝eq \f(\(\s\up7(ρ),\s\d5()),d)，可知RA＝RB，与同一电源相连时，通过A、B的电流之比为1∶1，A、B错误；根据I＝neSv，因SA∶SB＝2∶1，则vA∶vB＝1∶2，C错误，D正确。
考向3．决定式I＝eq \f(U,R)的应用
3.(多选)一根粗细均匀的金属导线，两端加电压为U时，通过导线的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v；若导线均匀拉长，使其半径变为原来的eq \f(1,2)，两端电压仍为U，则( )
A．通过导线的电流强度为eq \f(1,4)I
B．通过导线的电流强度为eq \f(1,16)I
C．自由电子定向移动的平均速率为eq \f(1,4)v
D．自由电子定向移动的平均速率为eq \f(1,16)v
【答案】BC
【解析】： 将导线均匀拉长，使其半径变为原来的eq \f(1,2)，横截面积变为原来的eq \f(1,4)，导线长度要变为原来的4倍，金属导线电阻率不变，由电阻定律 R＝ρeq \f(l,S)可知，导线电阻变为原来的16倍；电压U不变，由欧姆定律I＝eq \f(U,R)可知，电流变为原来的eq \f(1,16)，故A错误，B正确。电流I变为原来的eq \f(1,16)，横截面积变为原来的eq \f(1,4)，单位体积中自由移动的电子数n不变，每个电子所带的电荷量e不变，由电流的微观表达式I＝nevS可知，电子定向移动的速率变为原来的eq \f(1,4)，故C正确，D错误。
考点二 部分电路欧姆定律及电阻定律
知识点一.部分电路欧姆定律
1．部分电路欧姆定律
(1)内容：导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比。
(2)表达式：I＝eq \f(U,R)。
(3)适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气态导体或半导体元件。
2．对U－I图像和I－U图像的理解(如图甲、乙所示)
(1)图线a、c、d、f表示线性元件，b、e表示非线性元件。
(2)图线b上的点与O点连线的斜率不断变小，电阻不断变小；图线e上的点与O点连线的斜率不断变大，电阻不断变小。
(3)图中Ra>Rc，Rd”“P2，则开关S闭合时电饭锅处于加热状态，S断开时电饭锅处于保温状态，A错误；电饭锅处于加热挡时的功率P1＝eq \f(U2,R2)＝550 W，B错误；保温状态的功率P2＝eq \f(3,7)P1，根据功率公式P＝UI，可得保温状态下电路中的电流I温＝eq \f(P2,U)＝eq \f(15,14) A，D错误；电饭锅处于保温状态下电路的电阻为R1＋R2＝eq \f(U,I温)，解得R1≈117.3 Ω，C正确。
考向2.非纯电阻电路中的功率
3.(多选)如图甲所示，用内阻为r1的充电宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为r2，则时间t内( )
A.充电宝输出的电功率为UI－I2r1
B.手机电池的热功率为I2r2
C.手机电池产生的焦耳热为eq \f(U2,r2)t
D.手机电池增加的化学能为UIt－I2r2t
【答案】 BD
【解析】 充电宝输出的电功率为P＝UI，故A错误；时间t内，手机电池的热功率为Pr2＝I2r2，故B正确；因为手机电池不能看成纯电阻，所以I≠eq \f(U,r2)，所以时间t内手机电池产生的焦耳热为Qr2＝I2r2t≠eq \f(U2,r2)t，故C错误；根据能量守恒定律可知，充电宝输出的电功等于手机电池增加的化学能ΔE与手机电池内阻产生的焦耳热之和，即Pt＝ΔE＋Qr2，解得ΔE＝UIt－I2r2t，故D正确。
4.(多选)某型号扫地机器人的铭牌信息如下表。已知扫地机器人剩余电量为480 mA·h时，机器人自动停止扫地并返回充电基座充电。该型号扫地机器人( )
A.扫地时额定电流为4 A
B.内部电路的总电阻为2.5 Ω
C.可以连续扫地的时间为0.6 h
D.每次扫地释放的电能最多约为6.9×104 J
【答案】 AD
【解析】 由公式P＝UI可得扫地机器人扫地时工作电流为I＝4 A，A正确；扫地机器人为非纯电阻元件，由扫地机器人铭牌数据不能得出扫地机器人内部电阻，B错误；根据电池容量2 400 mA·h，扫地机器人剩余电量为480 mA·h时，机器人自动停止扫地并返回充电基座充电，工作过程中消耗电量为q＝(2.4－0.48)A×3 600 s＝6 912 C，可以连续扫地的时间为t＝eq \f(q,I)＝eq \f(6 912,4) s＝1 728 s＝0.48 h，C错误；每次扫地释放的电能最多约为ΔE＝W＝qU＝6 912×10 J≈6.9×104 J，D正确。
1．（2024·广西·高考真题）将横截面相同、材料不同的两段导体、无缝连接成一段导体，总长度为1.00m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体、的电阻率之比约为（ ）
A．B．C．D．
【答案】B
【详解】根据电阻定律
根据欧姆定律
整理可得
结合题图可知导体、的电阻率之比
故选B。
2．（2022·江苏·高考真题）如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】A
【详解】由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分的等效电阻为
由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为
并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则
四个灯泡的实际功率分别为
，，，
故四个灯泡中功率最大的是R1。
故选A。
3．（2022·福建·高考真题）我国霍尔推进器技术世界领先，其简化的工作原理如图所示。放电通道两端电极间存在一加速电场，该区域内有一与电场近似垂直的约束磁场（未画出）用于提高工作物质被电离的比例。工作时，工作物质氙气进入放电通道后被电离为氙离子，再经电场加速喷出，形成推力。某次测试中，氙气被电离的比例为95%，氙离子喷射速度为，推进器产生的推力为。已知氙离子的比荷为；计算时，取氙离子的初速度为零，忽略磁场对离子的作用力及粒子之间的相互作用，则（ ）
A．氙离子的加速电压约为
B．氙离子的加速电压约为
C．氙离子向外喷射形成的电流约为
D．每秒进入放电通道的氙气质量约为
【答案】AD
【详解】AB．氙离子经电场加速，根据动能定理有
可得加速电压为
故A正确，B错误；
D．在时间内，有质量为的氙离子以速度喷射而出，形成电流为，由动量定理可得
进入放电通道的氙气质量为，被电离的比例为，则有
联立解得
故D正确；
C．在时间内，有电荷量为的氙离子喷射出，则有
，
联立解得
故C错误。
故选AD。
4．（2023·全国·高考真题）黑箱外有编号为1、2、3、4的四个接线柱，接线柱1和2、2和3、3和4之间各接有一个电阻，在接线柱间还接有另外一个电阻R和一个直流电源。测得接线柱之间的电压U12= 3.0V，U23= 2.5V，U34= －1.5V。符合上述测量结果的可能接法是（ ）

A．电源接在1、4之间，R接在1、3之间
B．电源接在1、4之间，R接在2、4之间
C．电源接在1、3之间，R接在1、4之间
D．电源接在1、3之间，R接在2、4之间
【答案】CD
【详解】A．根据题意画出电路图，如下

可见U34 > 0，A错误；
B．根据题意画出电路图，如下

可见U34 > 0，B错误；
C．根据题意画出电路图，如下

可见上述接法可符合上述测量结果，C正确；
D．根据题意画出电路图，如下

可见上述接法可符合上述测量结果，D正确。
故选CD。
5．（2024·海南·高考真题）虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻0~240Ω之间不稳定变化，可等效为电阻，已知MN两端电压，A与B的电阻，求：
（1）MN间电阻R的变化范围；
（2）当，电热器B消耗的功率（保留3位有效数字）
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）根据电路可知当时MN间电阻R的阻值最小，为
当时MN间电阻R的阻值最大，为
故MN间电阻R的变化范围为
（2）当，通过电热器B的电流为
此时电热器B消耗的功率为
解得
6．（2022·山东·高考真题）某粮库使用额定电压，内阻的电动机运粮。如图所示，配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜坡，装满粮食的小车以速度沿斜坡匀速上行，此时电流。关闭电动机后，小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时，速度恰好为零。卸粮后，给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量，车上粮食质量，配重质量，取重力加速度，小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比，比例系数为k，配重始终未接触地面，不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求：
（1）比例系数k值；
（2）上行路程L值。
【答案】（1）；（2）
【详解】（1）设电动机的牵引绳张力为，电动机连接小车的缆绳匀速上行，由能量守恒定律有
解得
小车和配重一起匀速，设绳的张力为，对配重有
设斜面倾角为，对小车匀速有
而卸粮后给小车一个向下的初速度，小车沿斜坡刚好匀速下行，有
联立各式解得
，
（2）关闭发动机后小车和配重一起做匀减速直线运动，设加速度为，对系统由牛顿第二定律有
可得
由运动学公式可知
解得
考情分析
2024·江西·高考物理第6题
2024·海南·高考物理第13题
20223·全国·高考物理第6题
2022·山东·高考物理第13题
2022·福建·高考物理第8题
2024·江苏·高考物理第8题
复习目标
目标1.知道电流的概念、定义式及微观表达式。
目标2.理解部分电路欧姆定律及电阻定律。
目标3.会进行串、并联电路分析，理解电表改装的原理。
目标4.理解焦耳定律并能区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
公式
公式含义
定义式
I＝eq \f(q,t)
eq \f(q,t)反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝eq \f(1,t)
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＝eq \f(U,R)
I由U、R决定，I∝U，I∝eq \f(1,R)
纯电阻电路
非纯电阻电路
实例
白炽灯、电炉、电饭锅、电热毯、电熨斗及转子被卡住的电动机等
工作中的电动机、电解槽、日光灯等
电功与电热
W＝Q＝UIt＝I2Rt＝eq \f(U2,R)t
W＝UIt＞Q＝I2Rt
电功率与热功率
P电＝P热＝UI＝I2R＝eq \f(U2,R)
P电＝UI＞P热＝I2R
输入功率
电动机的总功率P总＝P入＝UI
输出功率
电动机做有用功的功率，也叫机械功率
热功率
电动机的线圈有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率P热＝I2r
三者关系
P总＝P出＋P热
效率
η＝eq \f(P出,P入)×100%＝eq \f(P出,P总)×100%
特别
说明
①正常工作的电动机是非纯电阻元件
②电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件
额定工作电压
10 V
额定功率
40 W
电池容量
2 400 mA·h