第42講電路的基本概念和規律

目錄

復習目標

網絡構建

考點一電流的理解與計算

【夯基?必備基礎知識梳理】

知識點電流的計算

【提升?必考題型歸納】

考向1電流定義式的應用

考向2電流微觀表達式的應用

?考點二電阻與電阻定律的理解

【夯基?必備基礎知識梳理】

知識點1電阻定律

知識點2電阻的計算

【提升?必考題型歸納】

考向電阻定律的應用

?考點三歐姆定律與伏安特性曲線

【夯基?必備基礎知識梳理】

知識點1歐姆定律

知識點2伏安特性曲線

【提升?必考題型歸納】

考向歐姆定律及伏安特性曲線的綜合應用

?考點四電功與電熱、電功率與電熱功率

【夯基?必備基礎知識梳理】

知識點1電功率和焦耳定律

知識點2純電阻電路與非純電阻電路的比較

【提升?必考題型歸納】

考向1純電阻熱功率計算

考向2非純電阻熱功率計算

真題感悟

1、理解電流概念，并會用微觀表達式求電流。

2、理解電阻定律和歐姆定律，并能利用其計算電阻。

3、理解電功率和焦耳定律，并會計算純電阻和非純電阻的熱功率等問題。

考點要求考題統計考情分析

2022年江蘇卷第2高考對電路的基本概念和規

題律的考查，有些省市較為頻

(1)電流的計算

2022年江蘇卷第2繁，題目難度不大。這一部

(2)電阻定律和歐姆定律

題分內容的歐姆定律和焦耳定

(3)電功率和焦耳定律

2023年1月浙江卷律也可能結合電磁感應中的

第6題電路問題加以考查。

電金的』餐和諱H

1電用定律內吝

電明定律

的基本做念和;

律

電期值耳定律

考點一電流的理解與計算

.分基?必備基礎知識梳理

知識點電流的計算

1.形成的條件：導體中有自由電荷;導體兩端存在曳壓。

2.電流是標量：亞電苞定向移動的方向規定為電流的方向。

3.電流的計算

公式公式含義

定義式TF反映了I的大小，但不能說I8q,

tt

微觀式I=nqSv從微觀上看n、q、S、v決定了I的大小

U由、決定，

決定式I=—IURI^UT

R

注意:

電解液導電回異種電荷反向通過某截面，q=|qd+qj

電子繞核旋轉等

e、,m++nkQq4/

"@；I=斤,T為周期，=m-^r.

效電流

_.

提升?必考題型歸納

考向1電流定義式的應用

1.自動體外除顫器是一種便攜式的醫療設備，它可以診斷特定的心律失常，并

且給予電擊除顫，是可被非專業人員使用的用于搶救心臟驟停患者的醫療設備。

某型號自動體外除顫器的電容器電容是16uF,充電至4kV電壓，電容器在4ms

時間內完成放電，下列說法正確的（）

A.電容器放電完成后電容為零B.電容器的擊穿電壓為4kV

C.電容器充電后的電荷量為0.64CD.電容器放電過程中平均電流為16A

【答案】D

【詳解】A.電容是表征電容器儲存電荷本領大小的物理量，放電之后，電容器

的電容大小是不變的，故A錯誤；

B.該電容器電壓可充電到4.OkV,必然小于擊穿電壓，故B錯誤；

C.根據Q=CU=16X106X4.0Xl（）3C=0.064C可知放電前，電容器儲存的電量為

0.064C,故C錯誤;

D.根據/=2黑A=16A可知該次放電平均電流為16A,故D正確。故選D。

2.如圖所示的電解池接入電路后，在t秒內有m個一價正離子通過溶液內某截

面S,有出個一價負離子通過溶液內某截面S,設e為元電荷，以下說法正確的

是（）

+?4Q5-

S

A.當nkn?時，電流為零

B.當6＞龜時，電流方向從A-B,電流為/=為■產

C.當小＜“時，電流方向從BfA,電流為/=@；勺"

D.無論出、上大小如何，電流方向都從A-B,電流都為/=

【答案】D

【詳解】由題意可知，流過容器截面上的電量口=（g+n2）e則電流為/=”也

方向與正電荷的定向移動方向相同，故由A到B。故選D。

考向2電流微觀表達式的應用

3.如圖所示，來自質子源的質子（初速度為零），經加速電壓為U的加速器加速

后，形成細柱形的質子流。已知細柱形的質子流橫截面積為S,其等效電流為I；

質子的質量為m,其電荷量為e。那么這束質子流內單位體積的質子數n是（）

【答案】D

【詳解】經加速電壓為U的加速器加速后，有eUgmv?根據電流的定義公式則有

1=幺這束質子流內單位體積的質子數為n,則有q=Svtne聯立解得n=4、—故

teSvz.eU

選D。

4.長度為1、橫截面積為S,單位體積內自由電子數為n的均勻導體，在導體兩

端加上電壓U,于是導體中有勻強電場產生，在導體中移動的自由電子（-e）受

勻強電場的作用而加速，但又和做熱運動的陽離子碰撞而減速，這樣邊反復碰撞

邊向前移動。阻礙電子向前運動的阻力大小與電子移動的平均速率v成正比，其

大小可以表示成kv（k為恒量）。電場力和碰撞的阻力平衡時，導體中形成了恒

定電流，則該導體的電阻是（）

A旦B竺C上D旦

enSe2nle2nSle2nS

【答案】D

【詳解】根據題意知，電子受到電場力和碰撞的阻力平衡時，導體中形成了恒定

電流,即源=穌！

又加=n；品=%=彳e由歐姆定律知U=/R電流微觀表達式/=聯立以上式

子求得人余

故選Do

考點二電阻與電阻定律的理解

■健:繼基礎知識梳理

知識點1電阻定律

1.電阻：反映了導體對電流阻礙作用的大小。表達式為R=；o

2.電阻定律：同種材料的導體，其電阻R跟它的長度1成正比,與它的橫截面

積S成反比;導體的電阻還與構成它的材料以及溫度有關。表達式為1?=「10

3.電阻率

(1)物理意義：反映導體的導電性能,是導體材料本身的屬性。

(2)電阻率與溫度的關系：金屬的電阻率隨溫度升高而增大；半導體的電阻率隨

溫度升高而減小。

知識點2電阻的計算

決定式定義式

公式1U

R=PTR=T

提供了一種測定電阻的方法，電阻與U和I

指明了電阻的決定因素

無關

區別

適用于粗細均勻的金屬導體和分

適用于任何純電阻導體

布均勻的導電介質

相同點都不能反映電阻的實質(要用微觀理論解釋)

一提升?必考題型歸納

考向電阻定律的應用

1.如圖所示，一塊均勻的長方體樣品，長為a,寬為b,厚為c。電流沿AB方

向時測得樣品的電阻為R，則()

AB

A.樣品的電阻率。=竿

b

B.樣品的電阻率。=答

Ra

C.若電流沿CD方向，樣品的電阻N=

D.若電流沿CD方向，樣品的電阻R=

a~

【答案】c

【詳解】AB.根據電阻定律可知R”（得"=與故電流沿AB方向時有”等，

AB錯誤；

CD.若電流沿CD方向，樣品的電阻R==C正確，D錯誤。故選C。

acQ-

2.%、R2是用相同金屬材料制成的電阻，其上下表面分別是邊長為a、b的正方

形，厚度分別為L、h2,按圖示方式接入電路。則（）

b

A.Ri、R2的電阻之比為h2：h,

B.通過R、R?的電流之比為b：a

C.&、R?的電功率之比為例:阿

D.通過R、R2的電量之比為a：b

【答案】A

【詳解】A.匕、艮的電阻之比為。^祭/二生■選項A正確；

B.兩個電阻串聯，則通過用、艮的電流之比為1:1,選項B錯誤；

C.R,>R2的電功率之比為?=轡=之選項C錯誤；

D.根據q=It可知，通過R、艮的電量之比為1:1,選項D錯誤。故選A。

考點三歐姆定律與伏安特性曲線

?分基?必備基礎知識梳理

知識點1歐姆定律

1.內容：導體中的電流跟導體兩端的電壓成正比，跟導體的電近成反比。

2.表達式：1=9=

3.適用范圍：金屬導電和電解液導電的純電阻電路，不適用于氣體導電或半導

體元件。

4.歐姆定律的“二同”

(1)同體性:指I、U、R三個物理量必須對應同一段電路或同一段導體。

(2)同時性:指U和I必須是導體上同一時刻的電壓和電流。

知識點2伏安特性曲線

.提立必考題型歸以

考向歐姆定律及伏安特性曲線的綜合應用

1.我國已經于2012年10月1日起禁止銷售100W及以上的白熾燈，以后將逐步

淘汰白熾燈.假設某同學研究白熾燈得到某白熾燈的U-I圖線如圖所示.圖象上

A點與原點的連線與橫軸成a角，A點的切線與橫軸成B角，則()

5

O

0

A.白熾燈的電阻隨電壓的增大而增大B.在A點，白熾燈的電阻可表示為

tanB

C.在A點，白熾燈的電功率小于U。/。D.在A點，白熾燈的電阻可表示為

A)

【答案】AD

【詳解】ABD.根據歐姆定律可知白熾燈的電阻氏=與，可知白熾燈的電阻隨電壓

的增大而增大，在A點，白熾燈的電阻可表示為R=^=tana,故AD正確，B錯

70

誤；

C.在A點，白熾燈的電功率尸=故C錯誤；故選AD。

2.小燈泡通電后其電流I隨所加電壓U變化的圖線如圖所示，P為圖線上一點,

PN為圖線的切線，PQ為U軸的垂線，PM為I軸的垂線。則下列說法中正確的是

()

A.隨著所加電壓的增大，小燈泡的電阻增大

B.對應P點，小燈泡的電阻為R4

C.對應P點，小燈泡的電阻為R=T4

D.對應P點，小燈泡電阻為圖中矩形PQOM所圍的面積

【答案】AB

【詳解】A.圖線上的點與原點0連線的斜率的倒數表示電阻值，由圖可知隨著

所加電壓的增大，圖線斜率減小，故小燈泡的電阻增大，A正確；

BC.由歐姆定律可得，對應P點，小燈泡的電阻為R=｝，B正確，C錯誤；

D.對應P點，小燈泡的功率為P=UL與題圖中PQOM所圍的面積相等，D錯誤。

故選ABo

考點四電功與電熱、電功率與電熱功率

.夯基?必備基礎知識梳理

知識點1電功率和焦耳定律

1.電功：電路中靜電力移動電荷做的功。表達式為1，=口1]=支革

W

2.電功率：單位時間內電流做的功。表示電流做功的快慢。表達式為P=f=

UIo

3.焦耳定律：電流通過導體產生的熱量跟電流的二次方成正比，跟導體的電阻

及通電時間成正比。表達式為Q=rRi。

4.熱功率：單位時間內的發熱量。表達式為P=：o

知識點2純電阻電路與非純電阻電路的比較

1.純電阻電路與非純電阻電路的比較

純電阻電路非純電阻電路

白熾燈、電爐、電飯鍋、電熱

實例工作中的電動機、電解槽、日光燈等

毯、電熨斗等

電路中消耗的電能全部轉化電路中消耗的電能除轉化為內能外，還

能量轉化

為內能W=Q轉化為其他形式的能W>Q

If

電功的計算W=UIt=I2Rt=-tW=UIt

U2

電熱的計算Q=UIt=I2Rt=-tQ=I2Rt

,U2

電功率的計算P=UI=I2R=-P=UI

K

u2

電熱功率的計算P熱=UI=1R=EP熱=PR

(J2(J2

注意：在非純電阻電路中，VKt既不能表K示電功，也不能表示電熱；V既不能

表示電功率，也不能表示電熱功率。(因為歐姆定律不成立)

2.電動機（或電解槽）的功率關系

P入nPin+P熱或IGP比+『r。［r為電動機線圈（或電解液）的電阻］

注意：電動機在通電但是卡住不轉動時相當于純電阻電路。

.提H二必道題型歸納

考向1純電阻熱功率計算

1.為了生活方便，電熱水壺已進入千家萬戶，如果將一電熱水壺接在220V的

電源兩端，經時間t。電熱水壺的開關自動切斷，假設熱量的損失不計、加熱絲

的阻值不受溫度的影響.則（）

A.如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經2t。的時間電熱水壺的開關

自動切斷

B.如果將電熱水壺接在110V的電源兩端，需經161。的時間電熱水壺的開關

自動切斷

C.如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經4t。的時間電熱水壺的開關自

動切斷

D.如果將電熱水壺接在55V的電源兩端，需經16%的時間電熱水壺的開關

自動切斷

【答案】D

【詳解】設電熱水壺的電熱絲的電阻為R，則經過t。的時間，220V的電壓產生

的熱量為：。=9'。=0誓小

AB.若uniov,需要產生相同熱量。=與4=粵^,可解得：4=%；故A項

RR

錯誤，B項錯誤.

CD.若11產55V,需要產生相同熱量開關才能自動切斷：。=與右=萼小可解得:

RR

芍=16小故C項錯誤，D項正確.

2.如圖所示，橫截面都是正方形的三段導體，它們的材料和長度都相同，導體

乙剛好能嵌入導體甲，導體丙剛好能嵌入導體乙。現將三段導體串聯接入到同一

電路中，則（）

J3Z

B.導體甲兩端的電壓最大

C.導體乙消耗的電功率最大

D.三段導體在相等時間內產生的熱量相等

【答案】D

【詳解】A.由題知三個導體電阻的電阻率P相同，長度1相同，根據電阻定律

R=P（可知，比較橫截面積S即可比較三者電阻的大小，由幾何知識得

222

Sip=（^L）-（＞/2L）=L,S乙=（后L『_（L）2=Z?,S甫=1?

所以三個電阻的阻值相等，A錯誤；

BCD.由于三個電阻串聯且阻值相等，根據串聯電路的特點，流過它們的電流相

等，則根據。=笈，P=UI,Q=可知各自兩端的電壓、消耗的電功率、在相

等時間內產生的熱量均相等，BC錯誤，D正確。

故選Do

考向2非純電阻熱功率計算

3.微型螺旋槳型無人機電源電動勢為E,內阻是乙總質量為電源對電動

機供電，使螺旋槳高速水平旋轉，帶動無人機豎直勻速上升。若某次測試時，電

源的輸出功率等于該電源對純電阻電路供電時的最大輸出功率，電動機輸出的機

械功率占其總功率的空氣阻力不計，重力加速度為。則無人機勻速豎直上升

4

的速度大小是（）

\6Mgr\6Mgr4MgrMgr

【答案】B

【詳解】根據題意，把電源對純電阻供電，當外電阻等于電源內阻時，電源的輸

出功率最大，最大功率為

%=互/互］）=互根據題意可知，電源對電動機供電時，電動機的輸出功率為

2r\2rj4r

P/P=空

4m16r

3￡2

8機勻速上升，則有尸=Mgv聯立解得v=——故選Bo

\6Mgr

4.五一期間，汕頭作為全國熱門旅游城市，聚集了來自四面八方的游客。為了

避免堵車，電動自行車以其省時省力、價格低廉、高通行率、節能環保等優點成

為眾多年輕市民五一暢游汕頭的首選交通工具。下表為某品牌電動自行車的部分

技術參數（）

規格后輪驅動直流永磁鐵電機

車型電動自行車額定輸出功率200W

整車質量40kg額定電壓48V

最大載重120kg額定電流5.0A

A.正常勻速行駛則后輪受到地面對它的滑動摩擦力

B.電動自行車的內阻為9.60

C.電動自行車以額定功率行駛時，電機的輸入功率為240W

D.電動自行車以額定功率行駛時，電機的效率約為83%

【答