2022年高考物理一轮复习考点归纳电路及其应用

八电路及其应用一、基本概念和规律

1．电阻和电阻率

(1)电阻反映了导体对电流的阻碍作用。

(2)电阻的定义式：R＝U I。

(3)电阻定律：同种材料的导体，其电阻与它的长度成正比，与横截面积成

反比；导体电阻还与构成它的材料有关。表达式：R＝ρL S。

(4)电阻率是反映导体导电性能的物理量，其特点是随着温度的改变而变化。金属的电阻率随温度升高而增大。

2．电功和电功率

(1)电功：电流做功的实质是电场力对电荷做功。电场力对电荷做功，电荷的电势能减少，电势能转化为其他形式的能。电功W＝qU＝UIt，这是计算电功普遍适用的公式。

(2)电功率：单位时间内电流做的功叫电功率，P＝W

t＝UI，这是计算电功率

普遍适用的公式。

3．电热和焦耳定律

(1)电热：电流通过电阻时产生的热量，Q＝I2Rt，这是普遍适用的电热计算公式。

(2)焦耳定律：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。

(3)电功和电热、电功率和热功率的比较

(1)内容：闭合电路的电流跟电源电动势成正比，跟内、外电路电阻之和成反比，这个结论叫做闭合电路欧姆定律。

(2)表达式

①电流表达式I＝

E

R＋r

；

②电动势表达式E＝IR＋Ir＝U＋U r。

(3)适用范围：外电路是纯电阻的电路。

6．路端电压U

外电路两端的电压，即电源的输出电压，U＝E－Ir。

(1)当外电阻增大时，电流减小，内电压减小，路端电压增大。当外电路断开时，I＝0，U＝E。

(2)当外电阻减小时，电流增大，内电压增大，路端电压减小。当电源两端

短路时，外电阻R＝0，I＝E

r，U＝0。

(3)路端电压也可以表示为U＝IR＝

ER

R＋r

＝

E

1＋

r

R

，也可以得到路端电压随外

电阻增大而增大的结论。

7．闭合电路的U －I 图象

闭合电路的U －I 图象如图所示，由U ＝E －Ir 知，图线为一条直线，纵轴截距为电源电动势，横轴截距为短路电流，图线的斜率的绝对值等于电源内阻。

8．闭合电路中的功率和效率问题 (1)闭合电路中的功率

①电源的总功率：P 总＝IE ＝IU ＋IU r ＝P 出＋P 内。 ②电源内阻消耗的功率：P 内＝I 2r ＝P 总－P 出。 ③电源的输出功率：P 出＝IU ＝IE －I 2r ＝P 总－P 内。

(2)纯电阻电路中电源的输出功率与效率随外电阻变化的规律

①电源的输出功率P

出

＝I 2

R ＝E 2（R ＋r ）2R ＝E 2R （R －r ）2＋4Rr

＝

E 2（R －r ）2

R ＋4r ，当R ＝r 时，P 出有最大值，即P 出m ＝E 2

4r 。P 出与外电阻R 的这种

函数关系可用图象定性地表示。由图象还可知，对应于电源的非最大输出功率P 可以有两个不同的外电阻R 1和R 2，当R ＜r 时，若R 增大，则P 出增大；当R ＞r 时，若R 增大，则P 出减小。

说明 上面的结论都在电源的内电阻r 不变且外电路为纯电阻电路的情况下适用。在电源的内电阻不变时，电源的输出功率(即外电阻上消耗的功率)随外电阻的变化不是单调的，存在极值；当外电阻等于内电阻时，输出功率达到最大值。如果一个电路的外电阻固定不变，当电源的内电阻发生变化时，电源的输出功率随内电阻的变化是单调的，内电阻减小，输出功率增大，当内电阻最小时，输出功率最大。

②电源效率：电源的输出功率与电源的总功率之比，即η＝

P 出P 总＝IU IE ＝U E

。 对纯电阻电路：η＝I 2R I 2（R ＋r ）＝R R ＋r

＝

1

1＋r R ，所以当R 增大时，效率η提高，当R ＝r 时，电源有最大输出功率，但效率仅为50%，并不高。

二、解题技巧和方法 1．电路的动态分析

(1)确定电路的外电阻(R 外总)如何变化。

说明 ①当外电路的任何一个电阻增大(或减小)，其他电阻不变时，电路的总电阻一定增大(或减小)。

②若开关的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若开关的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小。

③在如图所示的分压电路中，滑动变阻器可以视为由两段电阻构成，其中一段与用电器并联(以下简称“并联段”)，另一段与并联部分串联(以下简称“串联段”)。设滑动变阻器的总电阻为R ，与灯泡并联的那一段电阻为R 并，灯泡的电阻为R 灯，则该段电路的总电阻为R 总＝R －R 并＋R 并R 灯R 并＋R 灯＝R －R 2并R 并＋R 灯

＝R －

11R 并＋R 灯

R 2并

。

由上式可以看出，当R 并减小时，R 总增大；当R 并增大时，R 总减小。由此可以得出结论：分压器总电阻的变化情况与并联段电阻的变化情况相反，与串联段电阻的变化情况相同。

(2)根据闭合电路欧姆定律I 总＝

E

R 外总＋r

确定电路的总电流如何变化。 (3)由U 内＝I 总r 确定电源的内电压如何变化。

(4)由U 外＝E －U 内确定电源的外电压(路端电压)如何变化。

(5)由部分电路欧姆定律确定干路上某定值电阻两端的电压如何变化。 (6)确定支路两端的电压如何变化以及通过各支路的电流如何变化。

2．电源U －I 图象的理解与应用 (1)截距

纵轴上的截距等于电源的电动势；横轴上的截距等于外电路短路时的电流，即I 短＝E

r (如图)。

(2)斜率

图线斜率的绝对值等于电源的内阻，即r ＝⎪⎪⎪⎪⎪⎪ΔU ΔI ＝E

I 短

，斜率的绝对值越大，

电源的内阻越大。

(3)图线上的点

图线上任一点对应的U 、I 的比值为此时外电路的电阻，即R ＝U

I 。 (4)面积

面积UI 为电源的输出功率，而电源的总功率P 总＝EI ，P 总－P 出＝EI －UI 为电源的发热功率。

3．故障的分析方法 (1)仪器检测法

①断路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表指针偏转，则该段电路中有断点。

②短路故障的判断：用电压表与电源并联，若有电压，再逐段与电路并联，若电压表示数为零，则该并联段电路被短路，若电压表示数不为零，则该并联段电路没有被短路或不完全被短路。

(2)假设法：已知电路发生某种故障，寻找故障发生的位置时，可将整个电路划分为若干部分，然后逐一假设某部分电路发生故障，运用欧姆定律进行正向推理，推理结果若与题述物理现象不符合，则故障没有发生在这部分电路；若推理结果与题述物理现象符合，则故障可能发生在这部分电路，直到找出发生故障的全部可能为止，亦称排除法。

4．含容电路的分析技巧

(1)电路稳定后，由于电容器所在支路无电流通过，所以在此支路中的电阻上无电压降，因此电容器两极板间的电压等于该支路两端的电压。

(2)当电容器和电阻并联后接入电路时，电容器两极板间的电压与其并联电阻两端的电压相等。

(3)电路的电流、电压变化时，将会引起电容器的充(放)电。如果电容器两端电压升高，电容器将充电；如果电容器两端电压降低，电容器将通过与它连接的电路放电。

(4)电容器的电荷量及变化

①利用Q＝UC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2；

②如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。