电路的基本概念及电路分析-2023年高考物理一轮复习（新高考）

考查内容自主命题卷全国卷

闭合电路欧姆定律及其北京卷T12

应用•江苏卷T6

含容电路的电流和电压2020•全国卷IT17

电阻定律2020•浙江1月选考・T6

含电动机的电路2019•浙江4月选考・T8

2021•山东卷T14

2018•全国卷I-T23

2021•浙江6月选考于18

考测电阻类实验2018•全国卷nPT23

2021•广东卷・T12

情2020•全国卷I-T22

2021•北京卷・T16

分

2021・天津卷・T10

析

测量电源的电动势和内2021・湖南卷・T122021•全国乙卷423

电阻2020•山东卷-T14

2020•浙江7月选考18

2018全国卷【1122

电表改装及多用电表2021•辽宁卷・T122019•全国卷I-T23

2019•全国卷HIT23

传感器及其他创新实验2019•全国卷HT23

在日常生产生活和科技方面的主要试题情境有家用电器、电表

生活实践的原理与应用等，涉及这类情境的题目往往考查纯电阻电路和

类非纯电阻电路的分析与计算、市并联电路的规律与应用、电路

试题

故障的分析与判断等

情境

学习探究类涉及的主要试题情境是电学实验问题，包括实验原

学习探究

理的创新、实验器材的选择、实验电路的设计-、实验数据的处

类

理和实验误差的分析等问题

第1讲电路的基本概念及电路分析

【目标要求】1.了解电流的定义及/=/会推导电流的微观表达式2理解电阻的概念，掌握电

阻定律3理解欧姆定律并学会应用欧姆定律分析问题.4.理解电功、电功率、焦耳定律，会区

分纯电阻电路和非纯电阻电路的特点.

考点一电流的概念及表达式

1.电流

电荷的定向赘动形成电流，/=;.

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，正电荷

定向移动的方向规定为电流的方向.

1.由/=/可知，/与q成正比，与，成反比.（X）

2.虽然电流有方向，但电流为标量.（V）

3.电荷定向移动产生电流，所以，电荷的移动速率就是电流的传导速率.（X）

电流的三种表达式及其比较

公式适用范围字母含义公式含义

羯映了/的大小，但不能

q为时间,内通过导体横截

一切电路

可面的电荷量

说/0c<7、

n：导体单位体积内的自由

电荷数

从微观上看〃、q、S、。决

l=nqSv一切电路g：每个自由电荷的电荷量

定了/的大小

S：导体横截面积

V：电荷定向移动速率

金属、U：导体两端的电压

/由U、R决定，Isu、/悬

1R

电解液R：导体本身的电阻1\

【例1】安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流,

设电荷量为e的电子以速率。绕原子核沿顺时针方向做半径为的匀速圆周运动，关于该环

形电流的说法中正确的是（）

A.甩流大小为说，电流方向为顺时针

De

B.电流大小为7，电流方向为顺时针

C.电流大小为券，电流方向为逆时针

D.电流大小为半，电流方向为逆时针

答案C

解析电子做圆周运动的周期丁=斗，由/=超导/=券，电流的方向与电子运动方向用反,

故为逆时针.

m21(2022•四川省仪■陇宏德中学高三模拟)如图所示，一根长为上、横截面积为S的金属棒,

其材料的电阻率为P，棒内单位体积自由电子数为〃，自由电子的质量为〃?、电荷量为e在棒

两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速率为小则金属棒内的

电场强度大小为()

A.eqB.eqB.C.pneyD.eqD.

答案C

解析由电流定义式可知：/=子="'=〃eSu.由欧姆定律可得:U=IR=neSvpT=pneLv,

II3

又E=号,故E=pnev,选项C正确.

考点二欧姆定律及电阻定律

1.部分电路欧姆定律

(1)内容：导体中的电流跟导体两端的姬成正比，跟导体的电阻成反比.

(2)表达式：1=贡

(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.

(4)导体的伏安特性曲线(1-U图线).(如图).

①比较电阻的大小：图线的斜率2=£=/图中心泗乂选填“>”“v”或“=”)；

②线性元件：伏安特性曲线是过原点的直线的电学元件，适用于欧姆定律；

③非线性元件：伏安特性曲线是曲线的电学元件，不适月于欧姆定律.

2.电阻定律

(1)内容：同种材料的导体.其电阻H与它的长度/成正比，与它的横截面积S成反比；导体

电阻还与构成它的材料有关.

所处状态下的电压与电流相对应，故B说法正确，C说法错误.对应尸点，小灯泡的功率尸

=U、h,与题图中PQOM所围的面积相等，故D说法正瑜.

1例4】如图所示，一段长为m觉为b,高为c（公4>c）的导体，将其中的两个对立面接入电

路中时，最大的电阻为R,则最小的电阻为（）

A.eqB.eq

C.eqD.R

答案A

/NR-2D

解析根据电阻定律/?=/5,可得最大电阻R=〃及，最小电阻R'=/不,故R'=下，故

选A.

考点三电路的串联、并联

串、并联电路的特点

串联电路并联电路

/=/]+/2+…

电流I=I\=h=-=In

电压U=5+5+…+U”U=U1=U2="=Un

11,1,,1

电阻R=Ri+R，+Rn

l(火|丁〃2TKn

P\R\=PIR2='''

功率P1_P1__Pn

Ai&R”=PnRn

分配

Pe=Pi+尸2+…+P〃

1.串联电路的总电•阻一定大于其中任一部分电路的电阻.（V）

2.并联电路的总电阻一定大于其中某一支路的电阻.（X）

3.串联电路中，其中一个电阻增大，总电阻增大，并联电路中某一电阻增大，总电阻减

小.（X）

t例51如图为某控制电路的一部分，已知A4'的输入电压为24V,如果甩阻R=6kC,

%=6kQ,火2=3kd则88,不可能输出的电压是（）

A.12V

C.6VD.3V

答案D

解析若两开关都闭合，则电阻Ri和&并联，再和A串联，U.为弁联电路两端电压，R#

=UBB=R+RU.M=6V；若Si闭合，S2断开，则Ri和R串联，UBB=R'火必/

=12V：若Sz闭合，Si断开，则&和R串联，UBB，=85若两者都断开，则

A2IA

电路断路，UHH=24V,故D项不可能.

考点四电功、电功率电热、热功率

1.电功

(I)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功.

(2)公式：/=夕。=以(适用于任何电路).

(3)电流做功的实质：电能转化成其他形式能的过程.

2.电功率

(1)定义：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢.

(2)公式：。=卓=以适用于任何电路).

3.焦耳定律

(1)内容：电流通过导体产生的热量跟电流的一次方成二比,跟导体的电阻及通电时间成的比.

(2)公式：。=浊(适用于任何电路).

7/2

1.公式仍=U〃=玉7=「应适用于所有电路.(X)

2.在非纯电阻电路中，P=UI=FR+P具地.(J)

3.焦耳定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路.(X)

电功率尸=〃/和热功率P=?R的比较

1.不论是纯电阻电路还是非纯电阻电路，电流的电功率均为产电=匕/热功率均为尸热=-几

u-

只有在纯电阻电路中产电=尸热，/U=/2R=京才成立.

2.对于非纯电阻电路：尸电=尸出+尸灿，即〃/=产出+/＞其他，/W半欧姆定律不适用).

t例6】如图所示，当物间加上电压时，R、&、R三个电阻上消耗的功率相等，则三电阻

的阻值之比幻：Ri：&为[)

&R2B

A.1：1：4B.1：1：

C.1：1：2D.2：2：

答案A

解析因R和&串联，电流相等，且消耗的功率相等，根据尸=-R可知凡=&；因并联支

路电压相等，上面支路的功率等于火3功率的2倍，根据尸=万可知，H3=2(R1+/?2)=4R1,

即Hi："2："3=1：I：4,选项A正确.

t例7】(2022•福建莆田市第二十四中学高三月考)如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，

其等效电路如图乙所示.在充电开始后的一段时间/内，充电宝的输出电压U、输出电流/

可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为R,则时间/内()

A.充电宝输出的电功率为“+/2R

B.允电宝产生的热功率为广〃

c.手机电池产生的焦耳热对

A

D.手机电池储存的化学能为Uh—PRI

答案D

解析充电宝的输出电压为U、输出电流为/,所以充电宝揄出的电功率为P=U/,A错误：

手机电池充电电流为/,所以手机电池产生的热功率为PR=/2Q而充电宝的热功率应为充电

宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，B错误；由于手机也池是非纯电阳，所

//2

以不能用与7计算手机电池产生的焦耳热，手机电池产生的焦耳热为尸心，C错误；充电宝输

出的电能一部分转化为手机电池的化学能，一部分转化为手机电池的内能，故根据能量守恒

定律可知手机电池储存的化学能W=UILFR],故D正确.

【例8】一台小型电动机在3V电压下工作，用此电动机提升重力为4N的物体时，通过它的

电流是0.2A.在30s内瓦使该物体被匀速提升3m.若不计一切摩擦和阻力，求：

(1)电动机的输入功率：

(2)在提升重物的30s内，电动机线圈所产生的热量;

(3)电动机线圈的电阻.

答案(l)0.6W(2)6J(3)5。

解析(1)电动机的输入功率为

PA=G7=3X0.2W=0.6W

(2)物体被匀速提升的速度

x3

p=y=2Qni/s=0.1m/s

电动机提升物体的机械功率

Pif.=Fv=mgv=0.4W

根据能量关系有P＞、=PMFPQ

产生的热功率

PQ=P八一尸孔=(0.6—0.4)W=0.2W

产生热量Q=P0，=O.2X3OJ=6J

(3)由焦耳定律得。=尸处

电动机线圈电阻R=5Q

课时精练

力必备基础练

1.(2022•上海市徐汇区模拟)一定值电阻两端加上某一稳定电压，经一段时间通过该电阻的电

荷量为0.2C,消耗的电能为0.6J.为在相同时间内使通过该电阻的电荷最为0.6C,则在其

两端需加的电压为()

A.1VB.3V

C.6VD.9V

答案D

r*r\x

解析设开始电阻两端电压为U,则有U='=fjV=3V,根据9=〃可知，为在相同时间

内使通过该电阻的电荷量为0.6C,增大为原来的3倍，则电流增大为原来的3倍，根据欧姆

定律U=/H,可知相同电阻，其电压与电流成正比，则在其两端需加的电压为9V.

2.(多选)两个电阻氏、&的伏安特性曲线如图所示，由图可知()

A.凡的电阻Ri=tan45°Q=lQ

B.%为线性元件，%为非线性元件

C.&的电阻随电压的增大而减小

D.当U=1V时，心的电阻等于心的电阻

答案BD

解析Hi的电阻直Q=2C,选项A错误：品为线性元件，处为非线性元件，选项

B正确；&的图线上各点的横坐标U与纵坐标/的比值障电压的增大而增大，则&的电阻随

电压的增大而增大，选项C错误；当U=1V时，&的电阻等于4的电阻，均等于2C,选

项D正确.

3.（多选）离地面高度5.0X104m以下的大气层可视为电阻率较大的漏电介质，假设由于雷暴

对大气层的“电击”，使得离地面高度5.0X1（尸m处的大气层与带负电的地球表面之间形成

稳定的电场，其电势差约为3X"V.已知，雷暴每秒钟给地球充电的电荷量约为1.8X103C,

地球表面积近似为5.0义1。4m2,则（）

A.该大气层的等效电阻约为600Q

B.该大气层的平均漏电电流约为1.8X103A

C.该大气层的平均电阻率约为1.7X1012Q.m

D.该大气层的平均电阻率约为L7X10Xam

答案BC

解析该大气层的平均漏电电流约为/=：=—^—A=1.8Xl（）3A,该大气层的等效电阻为

TJ3X10^I

/?=7=1'8><103Q^167Q,故A错误，B正确：根据可得，该大气层的平均电阻率

约为〃=9=1器（Cm-1.7X10上Q-m,故C正确，D错误.

4.电阻阳、心的/一〃图像如图所示，则下列说法正确的是（）

A.R\:R?=3•1

B.将必与&串联后接于电源上，则电压比S：S=1：3

C.将R与&并联后接于电源上，则电流比八：/2=1：3

D.将R与&并联后接于电源上，则功率比B：尸2=1：3

答案B

Ui=lV,5=3V,所以Ri=华=1C,/?2=y=3Q,

解析由题图可知，当/=1A时,

则Ri:/?2=1:3,A错误；Ri与R2串联时5:U2=R\:/?2=1：3,B正确；R\与&并联时

71：h=Ri:幻=3：1,Pi：Pi=Ri：R1=3：1,C、D错误.

5.某直流电动机，线圈电阻是0.5Q,当它两端所加的电压为6V时，通过电动机的电流为

2A.由此可知（）

A.电动机发热的功率为72W

B.电动机消耗的电功率为72W

C,电动机输出的机械功率为10W

D.电动机的工作效率为20%

答案C

解析电动机消耗的电功率为。=U/=6X2W=12W,故B错误；发热功率为P拄=尸/?=

22X0.5W=2W,故A错误；根据能量守恒定律，其输出的机械功率为户出=夕一尸乂=12W

-2W=10W,故C正确；电动机的工作效率为牛=*X100%比83.3%,故D错误.

6.（2020・全国卷［47）图（a）所示的电路中，K与L间接•智能电源，用以控制电容器C两端

的电压Uc.如果〃随时间/的变化如图（b）所示，则下列描述电阻R两端电压彷随时间t变

化的图像中，正确的是（）

答案A

解析电阻R两端的电压UR=/H,其中/为线路上的充电电流或放电电流.对电容器，。=

CUc,而/=警=，能匕由Uc—/图像知：I〜2s内，电容器充电，令/方=/;2〜3s内，

电容器电压不变，则电路中电流为0;3〜5s内，电容器放电，则/故/无与/被方向相反，

结合UR=IR可知,电阻火两端的电压随时间的变化图像与A对应.

用能力综合练

7.如图所示，同种材料制成的厚度相同的长方体合金块力和8,上表面为正方形，边长之比

2：LA、4分别与同一电源相连，电源内阻忽略不计，贝J（）

A.通过力、B的电流之比为2：1

B.通过4、8的电流之比为1：2

C.A.8中自由电荷定向移动速率之比为2：1

D.，、“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上厚度为乩则&=雄=夕可知RA=RB,与同一电源相连叶，通

过A、B的电流之比为1：1,A、B错误；根据/=〃eSo,因SA：SB=2：1,则山：vB=\:2,

C错误，D正确.

8.（2022•湖北恩施市模拟）如图所示为示波器衰减电路的示意图，ab之间为信号电压的输入

端，〃为衰减电路的输出瑞，P是和衰减旋钮固连在--配的开关，Ri、处、R、旦为四个东

值电阻，当P接通1时电压没有被衰减，当P分别接通2、3、4时电压被衰减10倍、100

倍、1000倍（即输出电压变为输入电压的0.1、0.01、0.001）,若某个示波器的衰减电路中，

&=1。，不计导线电阻，则其他电阻的阻值分别为（）

A.Ri=900Q,&=90C,&=9。

B.&i=999C,&=99C,&=9。

c.c=ioc,&=100C,c=ioooc

D.Rx=\000Q,&=100Q，&=10C

答案A

解析当。接通4时，输出电压变为输入电压的o.ooi,即不工不当才工^二厂焉，解得以

/1I十人2十/（3十人41UUU

+&+心=999Q,只有A满足要求，当P接通3时，输出电压变为输入电压的0.01,即

R3+R41,.._I〃1_k…A.,/?2+&3+R41

2+出+&+&=而当尸接通2时'输出电压变为输入电压的0.1,即而而而玩=而,

A均满足要求，故A正确，B、C、D错误.

9.一根横截面积为S的铜导线，通过电流为/.已知铜的密度为p,铜的摩尔质量为M,电子

电荷量为e,阿伏加德罗常数为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（）

A.eqB.eq

C.eqD.eq

答案A

解析设自由电子定向移动的速率为〃导线中自由电子从一端定向移动到另一端所用时间

为t,对铜导线研究，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〃=陪、八，/时间内通过导线横横面的电荷量为q=〃e,则电流大小为1=*="胴，,

Ml

得v=p\\Se,故B、C、D错误，A正确.

10.两根材料相同的均匀导线x和/其中，x长为/,y长为2/,串联在电路上时沿长度方向

的电势8随位置的变化规律如图所示，那么,x和y两导线的电阻和横截面积之比分别为（）

A.3：11：6B.2：31：6

C.3