备战2019年高考物理考点一遍过考点37电路的基本概念和规律（含解析）.docx

电路的基本概念和规律一、电流1电流（1）定义：电荷的定向移动形成电流。（2）条件：有自由移动的电荷；导体两端存在电压。注意：形成电流的微粒有三种：自由电子、正离子和负离子。其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷是正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷是电子、正离子和负离子。（3）公式定义式：，q为在时间t内穿过导体横截面的电荷量。注意：如果是正、负离子同时定向移动形成电流，那么q是两种离子电荷量的绝对值之和。微观表达式：I=nSve，其中n为导体中单位体积内自由电子的个数，q为每个自由电荷的电荷量，S为导体的横截面积，v为自由电荷定向移动的速度。（4）方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，与负电荷定向移动的方向相反。注意：电流既有大小又有方向，但它的运算遵循算术运算法则，是标量。（5）单位：国际单位制中，电流的单位是安培（A），常用单位还有毫安（mA）、微安（A），1 mA=103 A，1 A=106 A。 2电流的分类方向不改变的电流叫直流电流；方向和大小都不改变的电流叫恒定电流；方向周期性改变的电流叫交变电流。3三种电流表达式的比较分析公式适用范围字母含义理解定义式一切电路q：通过整个导体横截面的电荷量，不是单位面积上的电荷量；当异种电荷反向通过某横截面时，所形成的电流是同向的，应是q=|q1|+|q2|反应了I的大小，但不能说Iq，I正比微观式I=nSve一切电路n：导体单位体积内的自由电荷数q：每个自由电荷的电荷量S：导体的横截面积n：自由电子定向移动的速度从微观上看n、q、S、v决定了I的大小决定式金属、电解液U：导体两端的电压R：电体本身的电阻I由U、R决定，IU，I正比二、电源的电动势1电源：通过非静电力做功使导体两端存在持续电压，将其他形式的能转化为电能的装置。2电动势（1）定义：电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功。（2）表达式：。（3）物理意义：反映电源把其他形式的能转化成电能的本领大小的物理量。注意：电动势由电源中非静电力的特性决定，跟电源的体积无关，跟外电路无关。（4）方向：电动势虽然是标量，但为了研究电路中电势分布的需要，规定由负极经电源内部指向正极的方向（即电势升高的方向）为电动势的方向。（5）电动势与电势差的比较电动势电势差物理意义反应电源内部非静电力做功把其他形式的能转化为电能的情况反应电路中电场力做功把电能转化为其他形式的能的情况定义式E=W/qW为电源的非静电力把正电荷从电源内部由负极移到正极所做的功U=W/qW为电场力把电荷从电源外部由正极移到负极所做的功量度式E=IR+Ir=U外+U内U=IR测量利用欧姆定律间接测量利用电压表测量决定因素与电源的性质有关与电源、电路中的用电器有关特殊情况当电源断开时，路段电压值=电源的电动势三、电阻、电阻定律1电阻（1）定义式：。（2）物理意义：导体的电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小。2电阻定律：。3电阻率（1）物理意义：反映导体导电性能的物理量，是导体材料本身的属性。（2）电阻率与温度的关系金属的电阻率随温度的升高而增大；半导体的电阻率随温度的升高而减小；超导体：当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小为零，成为超导体。4对电阻、电阻定律的理解和应用（1）电阻与电阻率的区别电阻是反映导体对电流阻碍作用大小的物理量，电阻大的导体对电流的阻碍作用大。电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，电阻率小的材料导电性能好。导体的电阻大，导体材料的导电性能不一定差；导体的电阻率小，电阻不一定小，即电阻率小的导体对电流的阻碍作用不一定小。导体的电阻、电阻率均与温度有关。（2）电阻的决定式和定义式的区别公式区别 电阻定律的决定式电阻的定义式 说明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液适用于任何纯电阻导体（3）导体形变后电阻的分析方法某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：导体的电阻率不变。导体的体积不变，由VLS可知L与S成反比。在、L、S都确定之后，应用电阻定律求解。（4）应用电阻定律时应注意的问题：对于输电线路的电阻，注意是两条导线的总电阻，输电线的长度等于两地距离的2倍。利用比值法求解是解题的一种重要方法，可消除较多的未知量。对于导体的长度变化问题，求电阻时，注意中的S是否变化。四、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U成正比，跟导体的电阻R成反比。（2）表达式：。（3）适用条件：金属导电和电解液导电的纯电阻电路，即将电能全部转化为热能的电路。注意：欧姆定律“二同”同体性：指I、U、R三个物理量必须对应同一段电路或同一段导体。同时性：指U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流。2欧姆定律不同表达式的物理意义（1）是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I与电压U成正比，与电阻R成反比。（2）公式是电阻的定义式，它表明了一种测量电阻的方法，不能错误地认为“电阻跟电压成正比，跟电流成反比”。3伏安特性曲线（1）定义：纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U的关系图象。（2）线性元件：伏安特性曲线是直线，欧姆定律适用的电学元件。（3）非线性元件：伏安特性曲线为曲线，且欧姆定律不适用的电学元件。4对伏安特性曲线的理解（1）图中，图线a、b表示线性元件，图线c、d表示非线性元件。（2）图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故RaQ，UItI2Rt。（2）在非纯电阻电路中，由于UItI2Rt，即UIR，欧姆定律不再成立。（3）处理非纯电阻电路的计算问题时，要善于从能量转化的角度出发，紧紧围绕能量守恒定律，利用“电功=电热+其他能量”寻找等量关系求解。（4）在解答这类问题时，很多同学没有辨明用电器是纯电阻还是非纯电阻，就直接用欧姆定律求解，导致错误。6纯电阻电路和非纯电阻电路的比较纯电阻电路非纯电阻电路元件特点电路中只有电阻元件除电阻外还有能把电能转化为其他形式的能的用电器欧姆定律遵循欧姆定律：不遵循欧姆定律：UIR或I能量转化电流做功全部转化为电热电流做功除转化为内能外，还要转化为其他形式的能元件举例电阻、电炉丝电动机、电解槽电功与电热，W=Q，WQ电功率与热功率P电=UI，P电=UI，（2018江西省九江市第三中学高二专项检测）一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I。已经知道铜的密度为，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿佛加德罗常数为NA，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为ABCD【参考答案】A【详细解析】设自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，对铜导体研究：每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，为：，t时间内通过导体截面的电荷量为：q=ne，则电流强度为：得：，故选A。1（2018广西柳州高级中学高三冲刺模拟）下列关于电流的说法中正确的是A导体棒中电子运动的速率越大，电流越大B单位时间内通过导体横载面的电荷量越多，导体中的电流越大C因为电流既有大小也有方向，所以是矢量D闭合回路的导体做切割磁感线的运动就一定有感应电流【答案】B【解析】由电流的微观表达式：I=nesv，可知v大，不一定电流就大，故A错误；由电流定义式可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量多，导体中的电流就大，故B正确；电流有方向，但电流的计算不适用于平行四边形定则，电流为标量；故C错误；闭合电路在磁场中做切割磁感线运动时，而闭合电路中的磁通量不一定变化，闭合电路中就不一定会有感应电流，故D错误。2导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2。（1）在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面（电子电荷量e=1.61019 C）?（2）自由电子的平均定向移动速率是多大（设导体每立方米内有8.5 1028个自由电子）?（3）自由电子沿导线移动1 m，平均要多长时间？【答案】（1）6.251018 （2）7.4105 m/s （3）3.8 h【解析】（1）N=个=6.25 1018个（2）由公式I=neSv得v= m/s=7.4105 m/s（3）以这样的速率沿导线移动1 m需用时t= s=3.8 h（2018浙江省普通高校选考科目考试）根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为40 cm时，测得电阻为R，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。现将管中盐水柱均匀拉长至50 cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管）。则盐水柱电阻为A BC D【参考答案】D【详细解析】由电阻定律有，又，则，故所以选项D正确。1（2018云南省永善一中高二期末）两根材料相同的均匀导线A和B，其长度分别为L和2L，串联在电路中时，其电势的变化如图所示，下列说法正确的是AA和B导线两端的电压之比为3:2BA和B导线两端的电压之比为1:2CA和B导线的横截面积之比为2:3DA和B导线的横截面积之比为1:3【答案】AD【解析】由图可知，UA=10 V4 V =6 V，UB=4 V0=4 V，所以UA:UB=3:2，故A正确，B错误；根据欧姆定律得，串联电路电压与电阻成正比，RA：RB=3：2，根据，则横截面积之比SA:SB=1:3，故C错误，D正确。2温度能明显地影响金属导体和半导体材料的导电性能，在如图所示的图象中分别为某金属和某半导体的电阻随温度变化的关系曲线，则A图线1反映半导体材料的电阻随温度的变化B图线2反映金属导体的电阻随温度的变化C图线1反映金属导体的电阻随温度的变化D图线2反映半导体材料的电阻随温度的变化【答案】CD【解析】图线1反映电阻随温度升高而增大的特性，是金属导体的电阻，图线2反映电阻随温度升高而降低的特性，是半导体材料的电阻，故CD正确，AB错误。（2018江苏省苏州市高三第一次模拟）硅光电池是一种太阳能电池，具有低碳环保的优点。如图所示，图线a是该电池在某光照强度下路端电压U和电流I变化的关系图象（电池电动势不变，内阻不是定值），图线b是某电阻R的UI图象。在该光照强度下将它们组成闭合回路时，下列说法中正确的是A硅光电池的内阻为6 B硅光电池的总功率为0.4 WC硅光电池的内阻消耗的热功率为0.32 WD若将R换成阻值更大的电阻，硅光电池的输出功率增大【参考答案】C【详细解析】由图可知该电池的电源电动势为3.6 V，由可知内电压为1.6 V，硅光电池的内阻为，故A错误；硅光电池的总功率为，故B错误；硅光电池的内阻消耗的热功率为，故C正确；若将R换成阻值更大的电阻，电路中电阻两端的电压变大，但电流变小，硅光电池的输出功率不一定增大，故D错误。1如图是某导体的伏安特性曲线，由图可知正确的是A导体的电阻是25 B导体的电阻是0.04 C当导体两端的电压是10 V时，通过导体的电流是0.4 AD当通过导体的电流是0.1 A时，导体两端的电压是2.5 V【答案】ACD【解析】由题图可知导体的电阻，选项A正确，B错误；当导体两端的电压是10 V时，电流，选项C正确；当通过导体的电流是0.1 A时，导体两端的电压U1=0.125 V=2.5 V，选项D正确。【名师点睛】利用图象求电阻需要分析图示电阻是定值电阻还是变化的电阻。结合图象分析图象斜率表示电阻还是表示电阻的倒数。2以下给出几种电学元件的电流与电压的关系图象，如图所示，下列说法中正确的是A这四个图象都是伏安特性曲线B这四种电学元件都是线性元件C是线性元件，是非线性元件D这四个图象中，直线的斜率都表示了元件的电阻【答案】C【解析】伏安特性曲线是以I为纵轴、U为横轴即IU图象，A错误；只有过原点的直线表示的才是线性元件，B错误，C正确；在UI图象中，过原点的直线的斜率才是导体的电阻，D错误。（2018内蒙古八中高二期中）如图所示是一个直流电动机提升重物的装置，重物质量m=50 kg，电源电压U=100 V，不计各处的摩擦，当电动机以v=0.9 m/s的恒定速度将重物向上提升1 m时，电路中的电流I=5 A，g取10 m/s2，由此可知A电动机线圈的电阻r=2 B电动机线圈的电阻r=1 C此过程中无用功为50 JD该装置的效率为90%【参考答案】AD【详细解析】电动机以v=0.9 m/s的恒定速度将重物向上提升，对电动机，解得，故A项正确，B项错误；此过程中无用功，又，解得，故C项错误；该装置的效率，故D项正确。1（2018四川省成都市第七中学高三零诊模拟）如上图所示，电源电动势E=8V，内电阻为r=0.5 ，“3 V，3 W”的灯泡L与电动机M串联接在电源上，灯泡刚好正常发光，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻R0=1.5 ，下列说法正确的是A通过电动机的电流为1.6 AB电动机的效率是62.5%C电动机的输入功率为1.5 WD电动机的输出功率为3 W【答案】D【解析】灯泡L正常发光，通过灯泡的电流：，电动机与灯泡串联，通过电动机的电流，故A错误；路端电压：，电动机两端的电压：，电动机的输入功率，电动机的输出功率：，电动机的效率为：，故BC错误，D正确。【名师点睛】由灯泡铭牌可知，可以求出灯泡额定电流，由串联电路特点可以求出通过电机的电流。求出路端电压，然后由P=UI求出电源的输入功率和电动机消耗的功率则可求得效率。2一直流电动机线圈内阻一定，用手握住转轴使其不能转动，在线圈两端加0.3 V的电压，电流为0.3 A，松开转轴，在线圈两端加电压为2 V时，电流为0.8 A，电动机正常工作。求：（1）该电动机正常工作时，输入的电功率是多少?（2）电动机的机械功率是多少?【答案】（1）1.6 W （2）0.96 W【解析】（1）电动机不转动时，其消耗的电功全部转化为内能，故可视为纯电阻电路，由欧姆定律得电动机线圈的电阻： 电动机转动时，消耗的电能转化为内能和机械能其输入的电功率为：P入=I1U1=0.82 W=1.6 W（2）电动机的机械功率：P机=P入I2r=1.6 W0.821 W=0.96 W1（2018浙江省嘉兴市第一中学高一期中考试）如图所示是一款MP4播放器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣。MP4的充电电池多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500 mA，则以下说法正确的是：A1 s内通过电池某一横截面的电荷量为500 CB该电池的电动势为220 VC充电过程把其他形式的能转化为电能D该电池内部也是由导体组成，所以有内阻2铜的摩尔质量为M，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子定向移动的平均速率为A光速c B C D3（2018云南省玉溪市江川县高二期末考试）下列说法正确的是A欧姆定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路B根据R=可知，对一个纯电阻而言R与U成正比，与I成反比C某些电路元件不遵守欧姆定律，它们的电压与电流之间的关系(UI线)乃非线性关系，比如某些晶体二极管D在电路中，两点之间的电压就等于这两点的电势差，沿着电流的方向，各点的电势在降低4关于电功和电热的计算，下列说法正确的是A如果是纯电阻电路，电功可用公式W=UIt计算，也可用公式W=I2Rt计算B如果是纯电阻电路，电热可用公式W=I2Rt计算，但不能用公式W=UIt计算C如果不是纯电阻电路，电功只能用公式W=I2Rt计算D如果不是纯电阻电路，电热可用公式W=I2Rt计算，也可用公式W=UIt计算5（2018湖南省长郡中学高三月考）如图所示，在输入电压U恒定的电路上，将用电器L接在较近的AB两端时消耗的功率是9 W，将它接在较远的CD两端时消耗的功率是4 W。则AC、BD两根输电线消耗的功率为A1 WB2 WC5 WD13 W6如图所示，a、b分别表示由相同材料制成的两条长度相同、粗细均匀的电阻丝的伏安特性曲线，下列判断中正确的是Aa代表的电阻丝较粗Bb代表的电阻丝较粗Ca电阻丝的阻值小于b电阻丝的阻值D图线表示的电阻丝的阻值与电压成正比7（2018普通高等学校高三招生全国统一考试模拟）如图甲所示，电动势为E、内阻为r的电源与R=6 的定值电阻、滑动变阻器RP、开关S组成串联回路，已知滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如图乙所示。下列说法正确的是A电源的电动势E=V，内阻r=4 B图乙中Rx=25 C定值电阻R消耗的最大功率为0.96 WD调整滑动变阻器RP的阻值可以得到该电源的最大输出功率为1 W8一个电阻接在某电路中，消耗的功率为110 W，通过3 C的电荷量时，有330 J的电能转化为内能，则A电阻所加电压为330 VB通过电阻的电流为1 AC电阻通电时间为3 sD这个电阻的阻值为110 9（2018山东省高二期中）如图所示，直线、分别是电源1与电源2的路端电压随电流的变化的特性图线，曲线是一个小灯泡的伏安特性曲线，如果把该小灯泡分别与电源1、电源2单独连接，则下列说法正确的是A电源1与电源2的内阻之比是7:11B电源1与电源2的电动势之比是1:2C在这两种连接状态下，小灯泡消耗的功率之比是1:2D在这两种连接状态下，小灯泡的电阻之比是1:210如图表示两个大小不同的电阻的IU图线，那么A电阻大的应是图线A，两电阻串联后的IU图线在区域B电阻大的应是图线B，两电阻串联后的IU图线在区域C电阻小的应是图线A，两电阻并联后的IU图线在区域D电阻小的应是图线B，两电阻并联后的IU图线在区域11（2018浙江省杭州市高考命题预测卷）如图所示，甲、乙两电路中电源完全相同，相同材料的电阻丝A、B，长度分别是L和2L；直径分别为d和2d，在两电路中分别通过相同的电荷量q的过程中，下列判断正确的是AA、B的电阻之比RA:RB=1:2BA、B的电流IAIBCA、B的电压UAUBDA、B产生的电热QA=QB12有四盏灯，如图所示连接在电路中，L1和L2都标有“220 V，100 W”字样，L3和L4都标有“220 V，40 W”字样，把电路接通后，四个灯都能发光。最暗的是AL3 BL2CL1 DL413直流电动机M接在如图所示的电路中，理想电压表的示数是20 V，理想电流表的示数是1.0 A，限流电阻R=5.0 ，则可知A电动机的机械功率是20 WB电阻R消耗的电功率是5 WC电动机线圈的电阻是20 D电动机产生的电热功率是20 W14（2018浙江省杭州市高考命题预测卷）电动自行车是生活中重要的交通工具，某品牌电动自行车的铭牌如下：车型：20电动自行车电池规格：DC 36V20寸（车轮直径：508mm）36V8Ah（蓄电池）整车质量：40kg额定转速：240r/min（转/分）外形尺寸：L1800mmW650mmH1100mm额定输出功率：171W电机：后轮驱动、直流永磁式电机额定工作电压/电流：36V/5A根据此铭牌中的有关数据，下列说法正确的是A电动车的电动机内阻为7.2 B充满电时蓄电池需要的能量E=288 JC额定功率下行驶时，电动机的效率为95%D充满电后，在额定功率下连续行驶的最长时间为2 h15如图甲所示，其中R两端的电压U随通过该电阻的直流电流I的变化关系如图乙所示，电源的电动势为7.0 V（内阻不计），且R1=1 000 （不随温度变化）。若改变R2，使A、B与B、C间的电压相等，这时AR的阻值为1 000 BR的阻值为1 500 C通过R的电流为1.5 mAD通过R的电流为2.0 mA16（2018山东省德州市高一下学期期末）如图所示电源电动势E=6 V，内阻，定值电阻与电动机M串联接在电源上，开关闭合后，理想电流表示数为1 A，电动机刚好正常工作，电动机的线圈电阻。下列说法中正确的是A定值电阻消耗的热功率2 WB电动机的输出功率为2.5 WC电动机的输出功率为3 WD电源的输出功率是6 W17如图甲所示的电路中，电源电动势为3.0 V，内阻不计，L1、L2、L3为3个特殊材料制成的相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关S闭合时AL3两端的电压为L1的4倍B通过L3的电流为L2的2倍CL1、L2、L3的电阻都相同DL3消耗的电功率为0.75 W18（2018黑龙江省齐齐哈尔市高二期末）一个理想变压器原线圈输入功率为P=260 W，原、副线圈匝数比为=3:1，其副线圈两端接一内阻为r=5 的电动机，此电动机正以速度v=0.8 m/s匀速向上提升质量为m=10 kg的重物，已知重力加速度g=10 m/s。则图中理想的电流表和电压表的示数为多大?19如图是家用电饭煲的电路原理图。将电饭煲接到稳压电源上，当开关接通“加热”挡时，电热丝以额定功率给食物加热，当食物蒸熟后，开关接通“保温”挡，给食物保温，这时电热丝的功率为其额定功率的，电流为1.4 A，已知分压电阻的阻值R=100 。求：20（2016上海卷）电源电动势反映了电源把其他形式的能量转化为电能的能力，因此A电动势是一种非静电力B电动势越大，表明电源储存的电能越多C电动势的大小是非静电力做功能力的反映D电动势就是闭合电路中电源两端的电压2D【解析】单位长度的质量为；单位长度内原子的个数为；每个铜原子可以提供一个自由电子，故电子的个数为；电流；而，解得，故选项D正确。3AC【解析】欧姆定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路，如电动机等，A正确；电阻的大小和电阻本身的性质有关，和电压、电流无关，B错误；某些电路元件不遵守欧姆定律，它们的电压与电流之间的关系(UI线)乃非线性关系，比如某些晶体二极管，C正确；沿着电流的方向，通过电阻后，才有电势的降落，D错误。4A【解析】因对于纯电阻适用于欧姆定律，则如果是纯电阻电路，电功可用公式W=UIt计算，也可用公式W=I2Rt计算，选项A正确，B错误；非纯电阻不适用于欧姆定律，则如果是非纯电阻电路，电功只能用公式W=UIt计算，不能用公式W=I2Rt计算，故选项CD错误；故选A。【名师点睛】此题考查了电功的公式的应用问题；要知道对于纯电阻电路中，电功可以用W=UIt=I2Rt=来计算；但是对于非纯电阻电路（电动机或者电解槽等），由于不适用欧姆定律则只能用W=UIt来求解电功率，这是应该注意的问题。5B【解析】设用电器L连接在A、B两点时，电路的电流为I1，则，若将用电器L接C、D两点时，电路的电流为I2，则，由以上两式可得：，若将用电器L接C、D两点时，电源的功率为：P3=UI2，则即，所以导线AC和BC消耗的总功率为：P=P3-P2=6 W-4 W=2 W