2025高考物理一轮复习讲义 第1讲　电路的基本概念及规律.docVIP

电路的基本概念及规律

目标要求1.理解电流的定义式，会推导电流的微观表达式并进行相关问题的计算。2.知道电阻的概念，掌握欧姆定律和电阻定律，理解伏安特性曲线。3.掌握串并联电路的特点，理解电表改装的原理。4.理解电功、电功率、焦耳定律，会分析纯电阻电路和非纯电阻电路。

考点一电流的理解和计算

1.形成的条件：导体中有eq\o(□,\s\up1(1))自由电荷；导体两端存在eq\o(□,\s\up1(2))电压。

2.电流是标量：eq\o(□,\s\up1(3))正电荷定向移动的方向规定为电流的方向。

3.电流强度

(1)定义式：I＝eq\f(q,t)。

(2)物理意义：描述电流的强弱。

(3)单位：安倍(A)，国际单位制中的基本单位之一。

【判断正误】

1.由I＝eq\f(q,t)可知，I与q成正比，与t成反比。(×)

2.电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。(√)

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。(×)

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

I＝eq\f(q,t)

一切电路

q为时间t内通过导体横截面的电荷量

eq\f(q,t)反映了I的大小，但不能说I∝q、I∝eq\f(1,t)

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

I＝eq\f(U,R)

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∝eq\f(1,R)

提醒：应用I＝eq\f(q,t)计算时，若导体为电解液，q为正、负离子带电荷量的绝对值之和。

【对点训练】

1.(电流定义式I＝eq\f(q,t)的应用)有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流。若将该细胞膜视为1×10－8F的电容器，在4ms内细胞膜两侧的电势差从－70mV变为30mV，则该过程中跨膜电流的平均值为()

A.1.5×10－7A B.2×10－7A

C.2.5×10－7A D.5×10－7A

解析：C电势差为－70mV时电荷量为Q1＝CU1＝7×10－10C，电势差为30mV时电荷量为Q2＝CU2＝3×10－10C，由于电势差从－70mV变为30mV，则电容器中电荷量先中和后反向充电，则移动的电荷量为Q＝Q1＋Q2＝1.0×10－9C，则该过程中跨膜电流的平均值为I＝eq\f(Q,t)＝2.5×10－7A，故选C。

2.(微观表达式I＝nqSv的应用)长度为l、横截面积为S，单位体积内自由电子数为n的均匀导体，在导体两端加上电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体中移动的自由电子(－e)受匀强电场的作用而加速，但又和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复碰撞边向前移动。阻碍电子向前运动的阻力大小与电子移动的平均速率v成正比，其大小可以表示成kv(k为恒量)。电场力和碰撞的阻力平衡时，导体中形成了恒定电流，则该导体的电阻是()

A.eq\f(kl,enS) B.eq\f(kS,e2nl)

C.eq\f(k,e2nSl) D.eq\f(kl,e2nS)

解析：D根据题意知，电子受到电场力和碰撞的阻力平衡时，导体中形成了恒定电流，即f阻＝F电，又f阻＝kv，F电＝Eq＝eq\f(U,l)e，由欧姆定律知U＝IR及电流微观表达式I＝nevS，联立解得R＝eq\f(kl,e2nS)，故选D。

3.(等效电流的计算)如图所示，一半径为R的绝缘圆盘，在圆盘的外缘均匀地分布着电荷量为Q的正电荷，现使绝缘圆盘从上向下看以角速度ω顺时针匀速转动，绝缘圆盘中产生的电流大小为I，则下列说法正确的是()

A.绝缘圆盘中的电流大小为eq\f(ωQ,2π)

B.如果仅使绝缘圆盘所带的电荷量减少为原来的一半，则I加倍

C.如果仅使角速度ω加倍，则I不变

D.如果仅使绝缘圆盘的半径加倍，则I加倍

解析：A电流的大小为单位时间内通过导体某横截面的电量，根据电流的定义式得I＝eq\f(q,t)＝eq\f(Q,T)＝eq\f(Qω,2π)，故绝缘圆盘所带的电荷量减少为原来的一半，则I减小为原来的一半；角速度加倍，则I加倍；绝缘圆盘的半径加倍，但周期不变，单位时间内通过导体某横截面的电量不变，则电流大小不变。故选A。

考点二欧姆定律和电阻定律

1.部分电路欧姆定律

(1)内容：通过导体的电流跟导体两端的eq\o(□,\s\up1(4))电压成正比，跟导体的eq\o(□,\s\up1(5))电阻成反比。

(2)表达式：I＝eq\f(U,R)。

(3)适用范围：金