2025年高中物理复习讲解第1讲 电路的基本概念和规律.doc

【课程标准内容及要求】1.观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作用。2.了解串、并联电路电阻的特点。3.理解闭合电路欧姆定律。4.理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的电热现象。5.能分析和解决家庭电路中的简单问题，能将安全用电和节约用电的知识应用于生活实际。学生实验十一：通过实验，探究并了解金属导体的电阻与材料、长度和横截面积的定量关系；会测量金属丝的电阻率。学生实验十二：会使用多用电表。学生实验十三：会测量电源的电动势和内阻。

第1讲电路的基本概念和规律

一、电流部分电路欧姆定律

1.电流

(1)形成条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。

(2)标矢性：电流是标量，正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。

(3)两个表达式：①定义式：I＝eq\f(q,t)；

②决定式：I＝eq\f(U,R)。

2.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成正比，跟导体的电阻成反比。

(2)表达式：I＝eq\f(U,R)。

(3)适用范围：金属导电和电解质溶液导电，不适用于气态导电或半导体元件。

(4)导体的伏安特性曲线(I－U)图线

图1

①比较电阻的大小：图线的斜率k＝eq\f(I,U)＝eq\f(1,R)，图1中R1＞R2(选填“＞”“＜”或“＝”)。

②线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，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，不适用于欧姆定律。

二、电阻及电阻定律

1.电阻

(1)定义：导体对电流的阻碍作用，叫作导体的电阻。

(2)公式：R＝eq\f(U,I)，其中U为导体两端的电压，I为通过导体的电流。

(3)单位：国际单位是欧姆(Ω)。

(4)决定因素：导体的电阻反映了导体阻碍电流的性质，其大小由导体本身决定，与加在导体两端的电压和通过导体的电流无关。

2.电阻定律

(1)内容：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l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。

(2)公式：R＝ρeq\f(l,S)。

其中l是导体的长度，S是导体的横截面积，ρ是导体的电阻率，其国际单位是欧·米，符号为Ω·m。

(3)适用条件：粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液。

3.电阻率

(1)计算式：ρ＝Req\f(S,l)。

(2)物理意义：反映导体材料的导电性能，是导体材料本身的属性。

(3)电阻率与温度的关系

金属：电阻率随温度升高而增大；

负温度系数半导体：电阻率随温度升高而减小。

三、电功、电功率、电热及热功率

1.电功

(1)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：W＝qU＝UIt(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：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比，表示电流做功的快慢。

(2)公式：P＝eq\f(W,t)＝UI(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二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比。

(2)公式：Q＝I2Rt(适用于任何电路)。

4.电功率P＝UI和热功率P＝I2R的应用

(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P电＝UI，热功率均为P热＝I2R。

(2)对于纯电阻电路：

P电＝P热＝UI＝I2R＝eq\f(U2,R)。

(3)对于非纯电阻电路：

P电＝UI＝P热＋P其他。

【自测】如图2所示，电阻R1＝20Ω，电动机的内阻R2＝10Ω。当开关断开时，电流表的示数是0.5A，当开关闭合后，电动机转动起来，电路两端的电压不变，电流表的示数I和电路消耗的电功率P应是()

图2

A.I＝1.5A B.I＞1.5A

C.P＝15W D.P＜15W

答案D

命题点一利用“柱体微元模型”求电流

利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时，注意以下基本思路：

设柱体微元的长度为L，横截面积为S，单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，电荷定向移动的速率为v，则：

(1)柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。

(2)电荷通过横截面的时间t＝eq\f(L,v)。

(3)电流的微观表达式I＝eq\f(Q,t)＝nqvS。

【例1】(2021·如皋调研)铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动速率为()

A.光速c B.eq\f(I,meS)

C.eq\f(Iρ,neSm) D.eq\f(mI,neSp)

答案D

解析单位体积的电子数为N＝eq\f(ρn,m)，根据I＝NeSv，可得v＝eq\f(I,NeS)＝eq\f(mI,n