第一節(jié) 電路的基本概念及電路分析-2023年高考物理一輪系統(tǒng)復習學思用

第一節(jié)電路的基本概念及電路分析

【要點歸納】

一、電源

1.定義：能夠把電子從正極搬運到負極的裝置。

2.作用：(1)維持電源正、負極間始終存在電勢差。(2)使電路中的電流能夠持續(xù)存在。

3.恒定電場

(1)定義：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。

(2)形成：導線中的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的，其場強

沿導線的方向，如圖所示。雖然這些電荷在運動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電

荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時間變化，電場的分布也不隨時間變化。

(3)特點：任何位置的電荷分布和電場強度都不隨時間變化。

二、電流

1.電流的形成及電源

(1)電流形成：電荷的定向移動形成電流。

(2)形成電流條件：①物體內部存在大量自由電荷；②導體兩端存在電勢差。

(3)電源:

①維持電路兩端有一定的電勢差。

②在閉合電路中，使導線中的自由電子發(fā)生定向移動，保持導體內有持續(xù)的電流。

2.恒定電流：

(1)恒定電流：大小和方向都不隨時間變化的電流。

(2)電流定義：單位時間內通過導體某橫截面的電荷量。

(3)公式表達：/=:。

(4)單位：安培，符號4。常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(|iA)。1mA=10-3A,lgA

=10-6人。

(5)方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流方向，或負電荷定向移動的反方向。

(6)意義：表示電流強弱的物理量。

三、電流的微觀表達式

1.電流的微觀表達式：I=nqSv

2.與/=/的區(qū)別：/=〃然□是電流的決定式，即電流的大小由“、小S、v共

同決定，其中q是單個自由電荷的電荷量；而/=^是電流的定義式，其中q是通過導體橫

截面的電荷量(不是通過單位橫截面積的電荷量)。

四、電阻

1.定義：導體兩端的電壓與通過導體的電流大小之比，用R表示。

2.定義式：R=號。

3.單位：歐姆(C),常用的單位還有kC、MC,且1C=lO-3kc=i0-6M。。

4.物理意義：反映導體對電流的阻礙作用的物理量。

5.導體的U-/圖像的斜率反映導體電阻的大小。

6.歐姆定律

(1)內容：導體中的電流跟導體兩端的電壓U成正比，跟導體的電阻R成反比。

(2)表達式：［=)

(3)適用范圍：適用于金屬導電、電解液導電的純電阻電路(不含電動機、電解槽等的電

路)，而對氣體導電、半導體導電不適用。

7./—U圖像與U—/圖像的區(qū)別(圖線為直線時)

(1)坐標軸的意義不同：/一U圖像中，橫坐標表示電壓U、縱坐標表示電流/；U—/圖

像中，橫坐標表示電流/,縱坐標表示電壓U。

(2)圖線斜率的意義不同：/-U圖像中，斜率表示電阻的倒數(shù)，U—/圖像中，斜率表示

電阻，如圖所示，在圖甲中/?2＜吊，圖乙中&＞氏。

五、影響導體電阻的因素

1.探究電路

2.探究原理：a.b、c、d四條不同的導體串聯(lián)，電流相同，因此，電阻之比等于相應

的電壓之比。

3.探究過程

(1巾與。只有長度不同，比較“、匕的電阻之比與長度之比的關系。

(2)c與。只有橫截面積不同，比較a、c的電阻之比與橫截面積之比的關系。

(3)“與a只有材料不同，比較的電阻是否相同。

4.探究結論：導體的電阻與長度、橫截面積有定量關系，與電阻的材料也有關。

六、導體的電阻率

1.電阻定律

(1)內容：同種材料的導體，其電阻R與它的長度/成正比，與它的橫截面積S成反比;

導體電阻還與構成它的材料有關.

(2)公式：R=p^,式中p是比例系數(shù)，它與導體的材料有關，是表征材料性質的一個重

要的物理量，p叫做這種材料的電阻率.電阻率"是一個反映導體導電性能的物理量，是導

體材料本身的屬性，與導體的形狀、大小無關，它的單位是歐姆?米，國際符號Cm,而電

阻R反映的是導體的屬性，與導體的材料、形狀、大小有關.

2.電阻率p的相關因素

(1)與導體材料有關：純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大。

(2)與導體的溫度有關

①有些合金的電阻率幾乎不受溫度變化影響，常用來制作標準電阻。

②金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可制作電阻溫度計。

③當溫度降低到特別低時導體電阻可以降到0,這種現(xiàn)象叫作超導現(xiàn)象。

(3)應用：電阻溫度計、標準電阻等.

七、對電阻定律的理解和應用

1.對電阻定律的理解

(1)公式是導體電阻的決定式，如圖所示為一塊長方體鐵塊，若通過電流為小則

K|=P*若通過電流為，2，貝122=端。

(2)適用條件：溫度一定，粗細均勻的金屬導體或濃度均勻的電解質溶液。

(3)電阻定律是通過大量實驗得出的規(guī)律。

2.R=、與/?=彳的比較

公

R=PsR罟

式

電阻的決定式電阻的定義式

說明了電阻由導體的哪些因素決定，可以說提供了求電阻的方法，并不能說

區(qū)

R與/成正比，與S成反比電阻與u和/有關系

別

只適用于粗細均勻的金屬導體或濃度均勻

適用于純電阻元件

的電解液、等離子體

聯(lián)R=/4對R=3補充說明了導體的電阻不取決于U和/,而是取決于導體本身的材

O1

系料、長度和橫截面積

八、滑動變阻器

1.原理：利用改變連入電路的電阻絲的長度來改變電阻.

2.構造：如圖所示是滑動變阻器的原理圖.AB是一根純金屬桿，其電阻可視為零.CD

是電阻較大、長度較長的電阻絲，P是滑片，能將A8桿與電阻絲CO連通.若將AB直接

接入電路當中，其電阻為零；若將CD直接接入電路中，電阻是整個電阻絲的電阻；正確的

連接方法是接A與?；?與C或A與C或3與。，即“一上一下”.如接A與。，連入電路

3.滑動變阻器的缺點：不能顯示連入電路中的電阻的具體阻值.而實驗室中的另一常

用變阻器件——變阻箱卻能顯示電阻的值.

九、串、并聯(lián)電路

1.串聯(lián)和并聯(lián)

(1)串聯(lián)：把幾個導體依次首尾相連，接入電路，這樣的連接方式叫做串聯(lián).

(2)并聯(lián)：把幾個導體的一端連在一起，另一端也連在一起，然后把這兩端接入電路，

這樣的連接方式叫做并聯(lián).

2.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電流

(1)串聯(lián)電路各處的電流相等，即/=/1=/2=/3=i=/".

(2)并聯(lián)電路的總電流等于各支路電流之和，即/=/|+/2+/3+…+/”.

3.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電壓

(1)串聯(lián)電路兩端的總電壓等于各部分電路電壓之和，即U=S+S+S+…+U”.

(2)并聯(lián)電路的總電壓與各支路電壓相等，即U=Ui=lh=U3i.=U..

4.串聯(lián)電路和并聯(lián)電路的電阻

(1)串聯(lián)電路的總電阻等于各部分電路電阻之和，即/?=凡+&+向+…+R”.

(1)串聯(lián)電路的總電阻大于其中任一部分電路的電阻.

(2)幾個相同電阻R串聯(lián)時其總電阻為RK，=〃R,兩個相同電阻串聯(lián)時，總電阻是分電阻

的二倍.

(3)當一個大電阻和一個小電阻串聯(lián)時，總電阻接近大電阻.

(4)串聯(lián)電路中各電阻兩端的電壓跟它的阻值成正比，即普點=...=電=1.

(5)并聯(lián)電路總電阻的倒數(shù)等于各支路電阻的倒數(shù)之和，即1=/+/+/.

AK\K2A3

(6)并聯(lián)電路的總電阻小于其中任一支路的電阻，且小于其中最小的電阻.當一個大電

阻和一個小電阻并聯(lián)時，總電阻接近小電阻.

(7)幾個相同電阻R并聯(lián)時其總電阻為/?總=會兩個相同電阻并聯(lián)時，總電阻是分電阻

的一半.

(8)多個電阻無論串聯(lián)還是并聯(lián)，其中任一電阻增大，總電阻也隨之增大.以兩電阻尺、

治為例加以說明.串聯(lián)時/?=&+&，并聯(lián)時/?=白魯=一與.可見，當R或4增大時，

什總

R都隨之增大.

(9)并聯(lián)電路中通過各支路電阻的電流跟它們的阻值成反比，即I的=hR2=...=I“R"=

U.

十、電功、電功率電熱、熱功率

1.電功

(1)定義：導體中的恒定電場對自由電荷的電場力做的功.

(2)公式：W=qU=/Uf(適用于任何電路).

(3)電流做功的實質：電能轉化成其他形式能的過程.

2.電功率

(1)定義：單位時間內電流所做的功，表示電流做功的快慢.

w

(2)公式：P=^=/U(適用于任何電路).

3.焦耳定律

(1)內容：電流通過導體產(chǎn)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.

(2)公式：。=產(chǎn)用(適用于任何電路).

【夯實基礎練】

I.(2022?云南省巴蜀中學第八次月考)恒流源是一種特殊的電源，其輸出的電流能始終

保持不變。如圖所示的電路中電源是恒流源，即干路電流始終保持不變；當滑動變阻器滑動

觸頭P從最左端向中間移動時，下列說法中正確的是()

以

A.凡上的電壓不變B.&上的電流變大

C.&上的電流變小D.恒流源的輸出功率變大

【解析】AD.滑動變阻器滑動觸頭P從最左端向中間移動時，電阻&減小，外電路

總電阻減小，而干路電流不變，所以路端電壓減小，恒流源的輸出功率變小，AD錯誤：

BC.通過用上的電流減小，則通過&上的電流增大，C錯誤，B正確。故選B。

【答案】B

2.(2022?上海市南洋模范中學高三(下)4月適應練習)當電阻兩端加上某一穩(wěn)定電壓時，

通過該電阻的電荷量為O.3C,消耗的電能為0.9J.為在相同時間內使0.6C的電荷量通過該

電阻，在其兩端需加的電壓和消耗的電能分別是（）

A.3V,1.8JB.3V,3.6JC.6V,L8JD.6V,3.6J

【解析】根據(jù)可知通過該電阻的電荷量為0.3C,消耗的電能為0.9J時，電阻

兩端所加電壓U=3V；在相同時間內通過0.6C的電荷量，則電流強度為原來的2倍，而根

據(jù)1=UR電壓也為原來的2倍，即為6V,這時消耗的電能&=Ss=3.6J.故D項正確，

ABC三項錯誤.

【答案】D

3.（2022?遼寧省大連市第一中學高三（上）期中聯(lián)考）在長度為/、橫截面積為S、單位體

積內自由電子數(shù)為〃的金屬導體兩端加上電壓，導體中就會產(chǎn)生勻強電場。導體內電荷量為

e的自由電子在電場力作用下先做加速運動，然后與做熱運動的陽離子碰撞而減速，如此往

復……所以，我們通常將自由電子的這種運動簡化成速率為v（不隨時間變化）的定向運動。

己知阻礙電子運動的阻力大小與電子定向移動的速率v成正比，即打=外/是常量），則該導

體的電阻應該等于（）

klklckSkS

A?------B.---C?------D?——

neSne^SnelneI

【解析】電子以V定向移動，由平衡條件可得g=e2,解得U=竺，導體中電

Ie

Ukl

流的微觀表達式由歐姆定律可得，導體的電阻為R=t二—故選B。

1ne2s

【答案】B

4.（2022?哈爾濱市第六中學高三（上）期末）圖1表示某壓敏電阻的阻值R隨壓力F變化

的情況，將它平放在電梯地板上并接入圖2所示的電路中，在其受壓面上放一物體，即可通

過電路中數(shù)字電流表的示數(shù)/來探查電梯的運動情況。電梯靜止時數(shù)字電流表示數(shù)為人下

列說法正確的是（）

A.若示數(shù)/不變說明電梯正在勻速運動

B.若示數(shù)/在增大說明電梯的速度在增大

C.若示數(shù)/>/o說明電梯可能在加速向上運動

D.若示數(shù)為4說明電梯一定處于靜止狀態(tài)

【解析】AD.由于電流等于/o且不變，說明壓力沒有變化，故電梯做勻速直線運動

或靜止不動，故AD錯誤；

BC.電流逐漸變大，故壓力逐漸變大，且大于重力，故電梯處于超重狀態(tài)，可能向上

加速或向下減速，但加速度變大，不會做勻加速運動，故B錯誤，C正確；故選C。

【答案】C

5.（2022?北京市北師大附屬實驗中學高三（下）零模）小明同學家里購買了一款掃地機器

人，如圖所示，小明同學仔細檢查了這款掃地機器人，發(fā)現(xiàn)銘牌上標有如下表所示數(shù)據(jù)，則

該掃地機器人（）

主機基本參數(shù)

280mmx280mmx75nim

產(chǎn)品

尺寸

電池2250mA-h鋰電池

質量0.65kg

無線連接WiFi智能快述

工作額定電壓8V

工作額定功率14.4W

A.額定工作電流為1.6A

B.mA-h是能量單位

C.若當剩余電量減少為電池容量的20%時，機器人會主動尋找充電器充電，則充滿

電后正常工作的時間為I.5h

D.以額定電流工作時每分鐘消耗電能為864J

【解析】AD.由銘牌知，掃地機器人工作的額定電壓為8V,額定功率為14.4W,則

P144

額定電流Z=—=AMA=1.8A,以額定電流工作時每分鐘消耗電能為

U8

E=P/=14.4X60J=864J,故A錯誤，D正確;

B.mA是電流的單位，h是時間單位所以由q=〃，可知mA-h是電量的單位，故B

錯誤；

C.充滿電后的電量為4=〃=225011^小=2250*10-3*360（^：=8100（：,正常工

作的時間為，=迎姆=以吆竺s=3600s=lh,故C錯誤。故選D。

/1.8

【答案】D

6.（2022?河南省名校聯(lián)盟高三（上）第三次診斷考試）地球表面附近存在一豎直向下的電

場，晴天時在電場作用下，大氣中的正離子向下運動、負離子向上運動，由此形成的微弱電

流稱為地空電流。這電流是穩(wěn)恒的，不隨高度變化，全球地空電流的總電流強度為1800A。

假設正、負離子帶電量均為1.6X10T9C,則