专题21 电路的基本概念及电路分析——【人教】备战2023年高考物理一轮重难点复习（解析版）.docx

专题21 电路的基本概念及电路分析
1.了解电流的定义及I＝，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
电荷的定向移动形成电流，I＝.
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．
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＝
一切电路
q为时间t内通过导体横截面的电荷量
反映了I的大小，但不能说I∝q、I∝
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＝
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∝
【典例1】（2022·江苏·模拟预测）实验表明衰变为时，每分钟会放出750个
粒子，若粒子全部沿同一方向定向移动，电子电荷量为。则该衰变过程中形成的电流为（　　）
A． B． C． D．
【答案】B
【解析】根据电流的定义式，有
故选B。
【典例2】（2022·北京·北师大实验中学高三阶段练****如图所示，用电动势为E、内阻为r的电源向滑动变阻器R供电。下列说法正确的是（　　）
A．由电流的微观表达式可知，若导体中电流为零，则单位体积自由电子数为零
B．由关系式可知，导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比
C．电流在直流电源内能从负极流向正极，是因为在电源内部静电力对载流子做了正功
D．在该直流电路中，外电阻越大，电源的效率越高，输出功率也越大
【答案】B
【解析】A．导体中单位体积的自由电子数不会因导体中电流为零而为零，选项A错误；
B．由关系式可知，导体中的电流与导体两端的电压成正比，与导体的电阻成反比，选项B正确；
C．电流在直流电源内能从负极流向正极，是因为在电源内部非静电力对载流子做了正功，选项C错误；
D．电源的输出功率
根据数学规律可知，当电源的外电阻等于内电阻时，输出功率最大，可知，外电阻越大时，电源的输出功率不一定越大，选项D错误。
故选B。
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电压成正比，跟导体的电阻成反比．
(2)表达式：I＝.
(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(I－U图线)．(如图)．
①比较电阻的大小：图线的斜率k＝＝，图中R1>R2(选填“>”“<”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，不适用于欧姆定律．
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＝ρ.
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)电阻率
①物理意义：反映导体的导电性能，是导体材料本身的属性．
②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．
电阻的决定式和定义式的区别
公式
R＝ρ
R＝
区别
电阻的决定式
电阻的定义式
说明了电阻的决定因素
提供了一种测电阻的方法，并不说明电阻与U和I有关
只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液
适用于任何纯电阻导体
【典例3】（2022·全国·高三专题练****某导体中的电流随其两端电压的变化如图所示，则下列说法中正确的是（　　）
A．加5V电压时，导体的电阻是5Ω
B．该元件是非线性元件，所以不能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻
C．由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断减小
D．由图可知，随着电压的减小，导体的电阻不断增大
【答案】A
【解析】A．加5V的电压时，电流为1.0A，由欧姆定律可知，导体的电阻
故A正确；
B．虽然该元件是非线性元件，但仍可以用欧姆定律计算各状态的电阻值，故B错误；
CD．由图可知，随电压的增大，图像上的点到原点连线的斜率减小，又因为I－U图像的斜率表示电阻的倒数，则导体的电阻不断增大，同理可知，随电压的减小，导体的电阻不断减小，故C