（全国通用）2018年高考物理 考点一遍过 专题37 电路的基本概念和规律（含解析）.doc

专题37 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，一横截面积为s的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为i，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电荷量为e，此时电子定向移动的速度为v，则以下关系正确的是a bc d【参考答案】c1关于电源的电动势，下列说法正确的是a电源的电动势就是接在电源两极间的电压表测得的电压b同一电源接入不同的电路，电动势会发生变化c电源的电动势是表示电源把其他形式的能转化为电势能的本领大小的物理量d在闭合电路中，当外电阻变大时，路端电压增大，电源的电动势也增大【答案】c【名师点睛】电源没有接入电路时两极间的电压在数值上等于电源的电动势。电压表是有内阻的，跟电源连接后构成一个通路，测量的是电压表内阻的电压。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如图所示为一测量电解液电阻率的长方体容器（左右两侧是金属板，其他侧面是绝缘玻璃），p、q为电极，设a=1 m，b=0.2 m，c=0.1 m，当里面注满某电解液，在p、q两端加上电压u=10 v时电流i=5 a，则电解液的电阻率是a0.04 m b2 mc20 m d40 m【参考答案】a【详细解析】电解液的电阻r= =2 ，r=，则，代入数据得0.04 m，选项a正确。1一段长为l，电阻为r的均匀电阻丝，把它拉制成3l长的均匀细丝后，其电阻值为a b3r c d9r【答案】d【解析】当把它拉制成3l长的均匀细丝后，横截面积变为原来的，则电阻，选项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小灯泡通电后其电流i随所加电压u变化的图线如图所示，p为图线上一点，pn为图线在p点的切线，pq为u轴的垂线，pm为i轴的垂线，则下列说法中不正确的是a随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大b对应p点，小灯泡的电阻为rc对应p点，小灯泡的电阻为rd对应p点，小灯泡的功率为图中矩形pqom所围面积的大小【参考答案】c1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【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。一个阻值为1 的电阻，通过它的电流为2 a，则下列说法正确的是a1 s内通过该电阻的电荷量为1 cb该电阻1 s内的发热量为2 jc该电阻1 s内的发热量为4 jd该电阻发热功率为2 w【参考答案】c【详细解析】1 s内通过的电荷量为q=it=21 c=2 c，故a错误；1 s内的发热量为q=i2rt=2211 j=4 j，故b错误，c正确；电阻的发热功率为，故d错误。1理发用的电吹风机中有电动机和电热丝，电动机带动风叶转动，电热丝给空气加热，得到热风将头发吹干。设电动机线圈电阻为r1，它与电热丝电阻r2串联后接到电源上，吹风机两端电压为u，电流为i，消耗的功率为p，则有ap=uibp=i2(r1+r2) cpui dpi2(r1+r2)【答案】ad2一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关于形成电流的条件，下列说法正确的是a导体中的自由电荷不停地运动 b导体接在电路上c导体两端存在电流 d导体两端存在电压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对于欧姆定律的理解，下列说法中不正确的是a由可知通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比b由可知对一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大c由可知导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比d对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变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5两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加相同电压后，则在同一时间内通过它们的电荷量之比为a1:4 b1:8c1:16 d16:16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如图所示，为a、b两电阻的伏安特性曲线，关于两电阻的描述正确的是a电阻a的电阻随电流的增大而增大，电阻b阻值不变b电阻a的电阻随电流的增大而减小，电阻b阻值不变c在两图线交点处，电阻a的阻值大于电阻bd在两图线交点处，电阻a的阻值小于电阻b8一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如图所示为两电阻r1和r2的伏安特性曲线。若把这两个电阻并联在电路中，正常工作时它们的电阻值及发热功率之比是ar1:r2=1:4，p1:p2=2:1br1:r2=1:2，p1:p2=4:1cr1:r2=1:2，p1:p2=2:1dr1:r2=1:4，p1:p2=4:110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如图所示是横截面积和长度均相同的甲、乙两根电阻丝的ir图象。现将甲、乙串联后接入电路中，则a甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压小b甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率小c在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少d甲电阻丝消耗的电功率比乙电阻丝消耗的电功率小12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如图所示，有一内电阻为4.4 的电解槽和一盏标有“110 v60 w”的灯泡串联后接在电压为220 v的直流电路两端，灯泡正常发光，则a电解槽消耗的电功率为120 wb电解槽的发热功率为60 wc电解槽消耗的电功率为60 wd电路消耗的总功率为60 w15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如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机m和电热丝r构成，当闭合开关s1、s2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加热，形成热风后从出风口吹出，已知电吹风的额定电压为220 v，吹冷风时的功率为120 w，吹热风时的功率为1 000 w，关于该电吹风，下列说法正确的是a电热丝的电阻为55 b电动机的电阻为c当电吹风热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 jd当电吹风热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 j17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如图所示为电动机提升重物的装置，电动机线圈的电阻为r=1 ，电动机两端的电压为5 v，电路中的电流为1 a，物体a重20 n。忽略一切摩擦，求：（1）电动机线圈电阻消耗的热功率为多少？（2）电动机输入功率和输出功率各是多少？（3）10 s内电动机可以把重物匀速提升多高？（4）这台电动机的机械效率是多少？ 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1d【解析】在导体中，电荷无规则的运动不能形成电流，只有定向移动的电荷才能形成电流，故a错误。导体接在电路上不一定有电流，电压是使电荷发生定向移动的原因，故导体两端要存在电压，b错误，d正确。导体置于电场中，不一定能形成电流，导体两端必须存在电压才能形成电流，故c错误。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。3c【解析】由可知通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比，选项a正确；由可知，对一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大，选项b正确；导体的电阻是导体本身的特性，与导体两端的电压及流过导体的电流无关，选项c错误；对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值等于这个导体的电阻值，故保持不变，选项d正确；故选c。【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。5c【解析】设原来的电阻为r，其中的一根均匀拉长到原来的2倍，横截面积变为原来的，根据电阻定律，电阻r1=4r；另一根对折后绞合起来，长度减小为原来的一半，横截面积变为原来的2倍，根据电阻定律，可得电阻r2=r，则两电阻之比为16:1。电压相等，根据欧姆定律，电流比为1:16，根据q=it知，相同时间内通过的电荷量之比为1:16。故c正确，abd错误。故选c。6b【解析】iu图线的斜率表示电阻的倒数，根据斜率比较电阻的大小。根据电阻定律r=比较电阻丝的粗细。图线的斜率表示电阻的倒数，图线a的斜率小于图线b的斜率，所以a的电阻大于b的电阻，根据电阻定律r=知，长度相同，材料相同，a的横截面积小，b的横截面积大，故ac错误，b正确。电阻的大小与电压、电流无关，故d错误。7a【解析】根据ui线及欧姆定律可知图象斜率表示电阻大小。电阻a对应的图线的切线的斜率为该电阻的大小，所以电阻a的电阻随电流的增大而增大，电阻b阻值不变，选项a正确，b错误；在两图线交点处，电阻两端的电压和电流均相等，故电阻a的阻值等于电阻b，选项cd错误。【名师点睛】图象分析电阻变化是考试热点，必须引起重视。8bcd【解析】由w=qu知电阻所加电压u=110 v，a错误；由p=iu得i=1 a，b正确；由w=pt得通电时间t=3 s，c正确；由r=，得r=110 ，d正确。9c【解析】因为该图象是iu图线，图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，所以，根据功率的公式，电压相同，电阻大的功率小，所以p1:p2=2:1，故选项c正确。【名师点睛】图象的斜率表示电阻的倒数，很容易比较出两电阻的大小，再根据功率的公式，比较两电阻的发热功率。正确，d错误。【名师点睛】电阻的伏安特性曲线iu图线的斜率等于电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，斜率越小，电阻越大。两电阻并联后总电阻比任何一个电阻都小，串联后总电阻比任何一个电阻都大。11c【解析】若将两电阻丝串联接入电路中，由于通过两电阻丝的电流相同，由图象可知，此时甲的电阻大于乙的电阻，所以甲电阻丝两端的电压比乙电阻丝两端的电压大，a错误；由于两电阻丝的横截面积、长度均相同，故甲电阻丝的电阻率比乙电阻丝的电阻率大，b错误；由q=i2rt可知，在相同时间内，电流通过乙电阻丝产生的焦耳热少，c正确；由p=i2r可知，d错误。12a【解析】根据公式可得和的电阻小于和的电阻，因为通过和的电流之和等于的电流，所以通过的电流大于的电流，通过的电流小于的电流，根据公式可得，因为和并联，所以电压相等，根据公式可得，所以，。所以最暗，故a正确。【名师点睛】根据额定电压和额定功率，由功率公式比较两种灯泡的电阻大小。根据公式比较和、和功率的大小。根据公式，比较和功率大小。再确定哪个灯泡功率最小。【名师点睛】此题是关于电动机问题的计算问题；要知道电动机不是纯电阻电路，不满足欧姆定律，故电动机线圈内阻；电动机的总功率iu一部分转化为内阻上的发热功率i2r，另一部分输出变为机械功率，要弄清这种能量转化。14c【解析】灯泡能正常发光，说明电解槽和灯泡均分得110 v电压