高考物理核心高频考点专题备考专题38 电路的基本概念及规律 （原卷版）

专题38电路的基本概念及规律一、电流的理解与应用(1)三个电流表达式的比较公式适用范围字母含义公式含义定义式I=q一切电路q为时间t内通过导体横截面的电荷量qt反映了I的大小,但不能说I∝q,I∝微观式I=nqSv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:导体横截面积v:电荷定向移动速率从微观上看n、q、S、v决定了I的大小决定式I=U金属、电解液U:导体两端的电压R:导体本身的电阻I由U、R决定,I∝U,I∝1(2)流体“柱状”模型构建二、电阻电阻定律的应用电阻的决定式和定义式的比较公式决定式定义式R=ρlR=U区别指明了电阻的决定因素提供了一种测定电阻的方法,电阻与U和I无关适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质适用于任何纯电阻导体相同点都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释)特别说明导体形变应用电阻定律两关键(1)导体的电阻率不变。(2)导体的体积不变三、欧姆定律及伏安特性曲线1.欧姆定律的“二同”同体性: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:U和I必须是导体上同一时刻的电压和电流。2.I=UR与R=U(1)I=UR(2)R=UI3.对伏安特性曲线的理解定义用纵坐标表示电流I、横坐标表示电压U,画出的I-U图象应用(1)伏安特性曲线上每一点的纵、横坐标对应此时的电流值、电压值。(2)I-U图象中图线上某点与O点连线的斜率表示电阻的倒数,斜率越大,电阻越小。(3)I-U图象中图线上某点到I轴、U轴的垂线与坐标轴所围的面积对应此时的电功率两类图线(1)线性元件的伏安特性曲线[图(甲)中a、b]是过原点的直线,表明它的电阻是不变的。(2)非线性元件的伏安特性曲线[图(乙)中c、d]是曲线,表明它的电阻是变化的四、串并联电路及电表的改装1.串、并联电路的几个常用结论(1)当n个等值电阻R0串联或并联时,R串=nR0,R并=1nR0(2)串联电路的总电阻大于电路中任意一个电阻,并联电路的总电阻小于电路中任意一个电阻。(3)在电路中,某个电阻增大(或减小),则总电阻一定增大(或减小)。(4)某电路中无论电阻怎样连接,该电路消耗的总电功率始终等于各个电阻消耗的电功率之和。2.电流表和电压表的改装及校准(1)改装方法改装为大量程电压表改装为大量程电流表原理串联电阻分压并联电阻分流图示R大小由于U=IgR+IgRg,所以R=UIg由于IgRg=(I-Ig)R,所以R=I电表内阻RV=R+Rg>RgRA=RRg(2)校准电路电压表的校准电路如图(甲)所示,电流表的校准电路如图(乙)所示。五、电功、电功率及电热的计算1.纯电阻电路与非纯电阻电路的比较2.电动机的三个功率及关系输入功率电动机的总功率。由电动机电路中的电流和电压决定,即P总=P入=UI输出功率电动机的有用功的功率,也叫机械功率,即P出热功率电流通过电动机线圈时的发热功率P热=I2r三者关系P总=P出+P热效率η=P出P入特别说明①正常工作的电动机是非纯电阻元件②电动机因为故障或者其他原因不转动,相当于一个纯电阻元件【典例1】[电解液导电电流的分析与计算]如图所示，电解池内有一价离子的电解液，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是A.正离子形成电流方向从A到B，负离子形成电流方向从B到A

B.溶液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消

C.溶液内电流方向从A到B，电流I=n1et

D.溶液内电流方向从A【典例2】[等效法分析与计算电流]安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流．设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是(    )A.电流大小为ve2πr，电流方向为顺时针B.电流大小为ver，电流方向为顺时针

C.电流大小为ve2πr，电流方向为逆时针D.【典例3】[电流的微观表达式的应用]（多选）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量均为q，此时电子定向移动的速率为v，则在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为(    )A.nvSΔt B.nvΔt C.IΔtq D.【典例4】[电阻率的理解]2019年3月19日，复旦大学科研团队宣称已成功制备出具有较高电导率的砷化铌纳米带材料，该材料的电导率是石墨烯的1000倍。电导率σ就是电阻率ρ的倒数，即σ=1ρ。下列说法正确的是A.电导率的单位是Ω⋅m

B.材料的电导率与材料的形状无关

C.材料的电导率越大，其导电性能越弱

【典例5】[电阻定律的应用]如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长ab=10 cm，bc=5 cm，当将A与B接入电压为U的电路中时，电流为1 A；若将C与D接入电压为U的电路中，则电流为(    )A.4 AB.2 AC.12A【典例6】[对伏安特性曲线的理解]（多选）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为图线的切线，PQ为U轴的垂线，PM为I轴的垂线，下列说法正确的是(    )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R=U1I2

C.对应P点，小灯泡的电阻为R=U【典例7】[电流表和电压表的改装]（多选）如图所示，把两只完全相同的表头进行改装，已知其内阻Rg=200 Ω，下列说法正确的是(

A.由甲图可知，该表头满偏电流Ig=2 mA

B.甲图是改装成的双量程电压表，其中b量程为15 V

C.乙图是改装成的双量程电流表，R1=10 Ω，R2=50 Ω【典例8】[电流表和电压表的校准]将满偏电流Ig=300μA、内阻未知的电流表G改装成电压表并进行校准．

①利用如图所示的电路测量电流表G的内电阻(图中电源的电动势E=4V)，先闭合S1，调节R，使电流表指针偏转到满度；再闭合S2，保持R不变，调节R′，使电流表指针偏转到满度的34，读出此时R′的电阻值为450Ω，则电流表内电阻的测量值Rg=______Ω.

②将该表改装成量程为3V的电压表，需______(填“串联”或“并联”)阻值为R0【典例9】[纯电阻电路有关计算]在如图所示电路中，电源输出电压U0恒定，定值电阻r的阻值为5 Ω，L为标有“3 V，1.5 W”的小灯泡，滑动变阻器的总阻值为30 Ω，当滑动变阻器的滑动触头P位于变阻器的中点时，灯泡L恰能正常发光，此时理想电压表的示数为20.5 V.求：(1)电阻Rx的阻值；(2)电源的电压；(3)此时滑动变阻器消耗的功率．【典例10】[非纯电阻电路有关计算]如图所示为吹风机的工作电路图，rM为电动机的内阻、电阻丝的电阻为R。已知该吹风机有两个挡位，电源电压恒为220 V，低挡消耗的电功率为220 W，高挡消耗的电功率为1100 W，则下列对该电路的分析正确的是（）A.两开关均闭合时吹风机为低挡位

B.电动机工作时，其输出的机械功率为220 W

C.吹风机的电阻rM=220 Ω

【点对点01】某兴趣小组探究发现导电液体电阻变化规律与金属电阻相同．如图所示，将横截面积之比为3︰5，长度相同的两段玻璃管注满相同的盐水，封闭构成盐水柱a和b并联接入电路中，忽略温度对电阻的影响，则下列说法正确的是(    )A.盐水柱a和b电阻之比为3︰5

B.通过盐水柱a和b电流之比为3︰5

C.盐水柱a和b中自由电荷移动速率之比3︰5

D.电路稳定时盐水柱中电场强度处处为零【点对点02】如图甲所示为一充满电解液的玻璃容器，P、Q为电极，已知a=1m，b=0.2m，c=0.1m，当容器内注满某电解液，且P、Q两极加上电压时，其U−I图线如图乙所示，则下列说法正确的是A.当U=10V时，电解液的电阻为1000Ω

B.该电解液的电阻随电压的增大而增大

C.当U=10V时，电解液的电阻率为40Ωm

D.将两个完全相同的玻璃容器串联时，当外加电压U=10V，回路内的电流大于2.5mA【点对点03】某导体中的电流与其两端电压的关系如图所示，下列说法正确的是(

)A.导体两端加5 V电压时，导体的电阻为5Ω

B.随着导体两端电压的增大，导体的电阻不断减小

C.随着导体两端电压的增大，导体的电功率不断减小

D.导体两端加12 V电压时，每秒内通过导体横截面的电量为1 C【点对点04】如图所示为某线性元件甲和非线性元件乙的伏安特性曲线，两图线交于A点，A点坐标为(12 V,1.5 A)，甲的图线与U轴所成夹角θ为30°。下列说法正确的是(    )A.随电压的增大，元件乙的图像斜率越来越小，故其电阻随电压的增大而减小

B.在A点，甲、乙两元件的电阻相等

C.元件甲的电阻为R=k=tanθ=33

D.若将甲、乙元件并联，理想电源的电压为5 V【点对点05】有四个电源，电动势均为6V，内阻分别为r1=1Ω，r2=2Ω，r3=r4A.内阻为1Ω B.内阻为2Ω

C.内阻为4Ω D.两个内阻为4Ω的电源并联【点对点06】用如图所示的实验电路研究微型电动机的性能。当调节滑动变阻器R，让电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.50 A和2.0 V；重新调节R，使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0 A和24 V。则这台电动机(不计温度对电阻的影响)(    )A.正常运转时的输出功率为32 W B.正常运转时的输出功率为48 W

C.正常运转时的发热功率为1 W D.正常运转时的发热功率为47 W【点对点07】（多选）关于电动势，下列说法正确的是(    )A.电源两极间的电压等于电源电动势

B.电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越大

C.电源电动势与外电路的组成有关

D.电动势的数值等于内外电压之和【点对点08】（多选）半径为R

的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕中心轴线以角速度ω

匀速转动，则由环产生的等效电流应有(    )A.若ω不变而使电荷量Q

变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍

B.若电荷量不变而使ω

变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍

C.若使ω、Q

不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大

D.若使ω、Q

不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小【点对点09】（多选）如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G和一个变阻器R组成的，已知灵敏电流表的满偏电流Ig=2mA，内电阻A.甲表是电流表，R增大时量程增大

B.乙表是电压表，R增大时量程增大

C.在甲图中，若改装成的电流表的量程为0.6A，则R=0.5Ω【点对点10】（多选）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，吹冷风时电吹风的功率为120 W，吹热风时电吹风的功率为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 Ω

B.电热丝的电阻为48.4 Ω

C.当电吹风吹冷风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 J

D.当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为120 J【点对点11】（多选）如下图所示的电路中，五个电阻的阻值均为R，现把AB端接到电压恒为U的电源上，下列说法中正确的是(

)A.若CD端接理想电压表，则其示数为U4

B.若CD端接理想电压表，则其示数为U3

C.若CD端接理想电流表，则其示数为U4R

D.若【点对点12】图甲为某同学改装和校准毫安表的电路图，其中虚线框内是毫安表的改装电路图。(1)将图乙所示的实验电路连接完整。(2)已知毫安表满偏电流为1mA，表头上标记的内阻值为120Ω，R1和R2为定值电阻。若将开关S2扳到a接线柱，电表量程为4mA；若将