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专题18 电学基本规律的应用
考点
考情
命题方向
考点1 电路规律
2024 年高考广西卷
2024 年高考甘肃卷
2024 高考北京卷
2023 高考上海卷
2023 年高考全国乙卷
1.恒定电流部分高考考查频率
较高的知识主要表现是：电阻
定律、焦耳定律、欧姆定律、
闭合电路欧姆定律、串并联电
路规律等。
2.恒定电流部分高考考查的电
路主要有：电阻电路、含电动
机电路含电容电路等。
考点2 电功电功
率、能量守恒定律
2024 年高考江西卷
2022 年新高考江苏卷
2022 年6 月浙江选考
题型一 欧姆定律及电阻定律的理解
（1）欧姆定律（部分电路）
①伏安特性曲线
1
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②电流的三个表达式：(i)I=（定义式)；(ii)I = U
R （决定式，欧姆定律）；(iii)I=neSv（微观决定
式）
（2）电阻定律
表达式：R＝ρ（决定式）；电阻定义式：R＝。
[模型演练1] （2023•海淀区校级模拟）根据欧姆定律I= U
R
、串联电路总电阻R＝
R1+R2+...、并联电路总电阻1
R = 1
R1
+ 1
R2
+⋯，通过逻辑推理就可以判定在材料相同的条件下，
导体的电阻与长度成正比，与横截面积成反比。现在要求在这两个结论的基础上，通过实验探
究导体的电阻与材料的关系。选择a、b 两种不同的金属丝做实验，关于这个实验的下列哪个
说法是正确的（ ）
A．所选的a、b 两种金属丝的长度必须是相同的
B．所选的a、b 两种金属丝的横截面积必须是相同的
C．所选的a、b 两种金属丝长度和横截面积都必须是相同的
D．所选的a、b 两种金属丝长度和横截面积都可以不做限制
[模型演练2] （2023•浙江模拟）图像是解决物理问题的好方法，下列关于图像的分析正
确的是（ ）
A．图甲中A、B 两物体v﹣t 图的交点表示两物体在t1时刻相遇
B．图乙为某硅光电池的路端电压与电流的关系图，则电池在P 点状态下的内阻为直线MP 的斜
2
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率的大小
C．图丙为某白炽灯电压与电流的关系曲线，则图中Q 点切线的斜率表示该灯泡在电压为2.0V
时的电阻
D．图丁的阴影部分的面积反映了该变力作用下物体从x1到x2的过程中力的功率
[模型演练3] （2023•丰台区一模）2023 年3 月，中国科学技术大学超导量子计算实验室
成功实现了三维封装量子计算机原型，其主要构成材料之一为金属超导体。超导体指的是低于
某一温度后电阻为零的导体，且当超导体置于外磁场中时，随着温度的降低，超导体表面能够
产生一个无损耗的超导电流，这一电流产生的磁场，让磁感线被排斥到超导体之外。如图为某
超导体在不同温度下两端电压和流经超导体电流的U﹣I 特性曲线，温度分别为T1、T2、T3，
下列说法正确的是（ ）
A．当超导体处在超导状态时，两端能够测出电压
B．将超导体置于磁场中，处于超导状态时内部磁感应强度不为零
C．根据三条曲线的变化趋势，可推断T1＜T2＜T3
D．随着流经超导体的电流增大，超导状态将被破坏
题型二 电功、电功率、电热及热功率在两种电路中的应用
1．电功
(1)定义：导体中的恒定电场对自由电荷的电场力做的功．
(2)公式：W＝qU＝IUt(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：单位时间内电流所做的功，表示电流做功的快慢．
(2)公式：P＝＝IU(适用于任何电路)．
3
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3．焦耳定律
(1)电热：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.
4．电功率P＝IU 和热功率P＝I2R 的应用
(1)不论是纯电阻还是非纯电阻，电流的电功率均为P 电＝UI，热功率均为P 热＝I2R.
(2)对于纯电阻而言：P 电＝P 热＝IU＝I2R＝.
(3)对于非纯电阻而言：P 电＝IU＝P 热＋P 其他＝I2R＋P 其他≠＋P 其他．
[模型演练4] （2024•浙江模拟）江厦潮汐电站是中国第一座双向潮汐电站，在涨潮与落
潮时均可发电，且一天中涨潮与落潮均有两次。电站总库容490 万立方米，发电有效库容270
万立方米，平均潮差5.08 米。电站发电机组总装机容量3000 千瓦，平均每昼夜发电15 小时。
该电站（ ）
A．每年能提供的电能约为1.64×106kWh
B．每年能提供的电能约为2.74×106kWh
C．发电的效率约为29%
D．发电的效率约为10%
[模型演练5] （2024•嘉兴模拟）如图所示是折叠电动自行车，该车使用说明书上部分参
数如下表所示。根据表中数据，该电动自行车（ ）
最高时速：约25km/h
充电时间：约4h
车轮尺寸：14 寸（直径：35.56cm）充电器输入电压：AC220V50～60Hz
整车质量：24kg
电力续航里程：70km
整车载重：150kg
电池容量：14Ah
电机功率：300W
工作电压：48V
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A．以最高时速行驶时车轮转速约为39r/s
B．电池充满电后所存储电能约为2.4×106J
C．纯电力行驶时所受地面和空气的平均阻力约为34N
D．充电器输入电流约为0.76A
[模型演练6] （2024•通州区一模）对于同一个物理问题，经常可以从宏观与微观两个不
同角度进行研究，找出其内在联系，加深理解。给定一段粗细均匀的导体AB，横截面积为
S、长为L．单位体积内有n 个自由电子，每个电子的电荷量为e。该导体AB 两端加某一电压
时，自由电子定向移动的平均速率为v。
（1）求导体中的电流I；
（2）经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子
后的剩余部分）的碰撞。电子与金属离子碰撞的平均结果表现为导体给电子以连续的阻力，这
是导体形成电阻的原因。设阻力的大小与电子定向移动速率成正比，即f＝kv，k 是阻力系数。
请推导导体的电阻率ρ= k
ne
2。
（3）自由电子与金属离子发生碰撞，会使金属离子的热运动更加剧烈，电子将能量转移给金属
离子，从而使金属导体发热。某段时间内，将导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动
能之和设为ΔEk，将这段时间内导体产生的焦耳热设为Q，请证明：Q＝ΔEk。
题型三 电路的动态分析
1．闭合电路欧姆定律的公式
2．路端电压U 与电流I 的关系
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图1
(1)关系式：U＝E －
Ir .
(2)U－I 图象如图1 所示．
①当电路断路即I＝0 时，纵坐标的截距为电源电动势．
②当外电路短路即U＝0 时，横坐标的截距为短路电流．
③图线的斜率的绝对值为电源的内阻．
3．电路动态分析的方法
(1)程序法：电路结构的变化→R 的变化→→→U 端的变化→固定支路→.
(2)极限法：即因滑动变阻器滑片滑动引起的电路变化问题，可将滑动变阻器的滑动端分别滑至两个
极端去讨论．
[模型演练7] （2024•苏州三模）如图所示，闭合开关S 后，当滑动变阻器的滑片P 向右
滑动时，下列说法中正确的是（ ）
A．电流表读数变小
B．电源的输出功率减小
C．电源的总功率减小
D．电源的效率变小
[模型演练8] （2024•湖北模拟）如图所示，光敏电阻A、B 与恒压源（输出电压U 不
变）串联，光敏电阻的阻值随光照强度增大而减小，初始时A、B 的光照强度E 相同，阻值相
等。现保持A 的光照强度。EA不变，改变B 的光照强度EB，则B 消耗的电功率P 变化情况为
（ ）
A．无论EB增大还是减小，P 均变小
B．无论EB增大还是减小，P 均变大
C．EB增大时，P 变大，EB减小时，P 变小
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D．EB增大时，P 变小，EB减小时，P 变大
[模型演练9] （2024•丰台区一模）如图所示为一个简易的高温报警器原理图。RT为热敏
电阻，S 为斯密特触发器，其工作特点为当A 端电势上升到高电势1.6V 时，Y 端从高电势跳
到低电势0.25V；当A 端电势下降到低电势0.8V 时，Y 端从低电势跳到高电势3.4V。已知蜂
鸣器的工作电压为3～5V，下列说法正确的是（ ）
A．A 端为高电势时蜂鸣器报警
B．温度升高，热敏电阻阻值增大
C．滑片P 向b 端移动，可提高温度报警器的报警温度
D．若无斯密特触发器，可通过将RP与RT调换位置实现同样的功能
题型四 电路中的功率及效率问题
1．电源的总功率
(1)任意电路：P 总＝IE＝IU 外＋IU 内＝P 出＋P 内．
(2)纯电阻电路：P 总＝I 2 ( R ＋
r ) ＝.
2．电源内部消耗的功率：P 内＝I 2 r ＝IU 内＝P 总－P 出．
3．电源的输出功率
(1)任意电路：P 出＝IU＝IE－I2r＝P 总－P 内．
(2)纯电阻电路：P 出＝I2R＝＝.
(3)纯电阻电路中输出功率随R 的变化关系
①当R＝r 时，电源的输出功率最大为Pm＝.
②当R>r 时，随着R 的增大输出功率越来越小．
③当R<r 时，随着R 的增大输出功率越来越大．
④当P 出<Pm时，每个输出功率对应两个外电阻R1和R2，且R1R2＝r2.
⑤P 出与R 的关系如图5 所示．
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图5
4．电源的效率
(1)任意电路：η＝×100%＝×100%.
(2)纯电阻电路：η＝×100%＝×100%
因此在纯电阻电路中R 越大，η 越大；当R＝r 时，电源有最大输出功率，效率仅为50%.
[模型演练10] （2023•昌平区模拟）在如图所示的U﹣I 图象中，直线Ⅰ为某一电源的路端
电压与电流的关系图象，直线Ⅱ为某一电阻R 的伏安特性曲线。用该电源与电阻R 组成闭合
电路。由图象判断错误的是（ ）
A．电源的电动势为3 V，内阻为0.5Ω
B．电阻R 的阻值为1Ω
C．电源的效率为80%
D．电源的输出功率为4 W
[模型演练11] （2022•金山区二模）如图（a）所示电路，R1为滑动变阻器，R2为定值电阻。
从左向右移动变阻器的滑片，根据电表数据得到U﹣I 图像如图（b）所示，则（ ）
A．R1的最大功率为4W
B．R2的最大功率为3W
C．电源的最大输出功率为4W
D．电源的输出功率先增大后减小
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[模型演练12] （多选）将一直流电源的总功率P 总、输出功率PR 和电源内部的发热功率
Pr，随电流I 变化的图线画在同一坐标系中，如图所示．则下列说法正确的是（ ）
A．图线b 表示电源内部的发热功率Pr 随电流I 变化的关系
B．M 点对应的功率为最大输出功率
C．在图线A、B、C 三点的纵坐标一定满足关系PA＜PB+PC
D．两个图线交点M 与N 的横坐标之比一定为1：4，纵坐标之比一定为1：2
题型五 对电源U-I 图像的理解和应用
图象上的特征
物理意义
电源U－I 图象
电阻U－I 图象
图形
图象表述的物理量
变化关系
电源的路端电压随电路电流的
变化关系
电阻两端电压随电阻中的
电流的变化关系
图线与坐标轴交点
与纵轴交点表示电源电动势E，
与横轴交点表示短路电流
过坐标轴原点，表示没有
电压时电流为零
图线上每一点坐标
的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点对应
的U、I 比值
表示外电阻的大小，不同点对
应的外电阻大小不同
每一点对应的比值均等
大，表示此电阻的大小不
变
图线斜率的
绝对值大小
内电阻r
电阻大小
[模型演练13] 如图所示，a、b 分别为某电源的U﹣I 图像和某电阻的U﹣I 图像，下列说法
中正确的是（ ）
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A．电源的电动势约为2.0V
B．电源的内阻随着电流的增大而增加
C．电阻的电阻值随着电流的增大而增加
D．将电源和电阻组成闭合回路，电阻消耗功率约为0.6W
[模型演练14] 如图所示为某一电源的U﹣I 图像，由图可知（ ）
A．电源电动势为2V
B．电源内阻为0.3Ω
C．电源短路时电流为3A
D．路端电压为1.2V 时，电路中的外电阻为2Ω
[模型演练15] 在如图所示的U﹣I 图像中，直线I 为某一电源的路端电压与电流的关系图线，
直线Ⅱ为某一电阻R 的U﹣I 图线。用该电源直接与电阻R 相连组成闭合电路，下列说法错误
的是（ ）
A．电源的电动势为3V，内阻为0.5Ω
B．电阻R 的阻值为1Ω
C．电源的输出功率为4W
D．电源的总功率为9W
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题型六 含电容器电路的分析
1．电路的简化：不分析电容器的充、放电过程时，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可
以去掉，求电荷量时再在相应位置补上．
2．电路稳定时电容器的处理方法：电路稳定后，与电容器串联的电路中没有电流，同支路的电阻
相当于导线，即电阻不起降低电压的作用，与电容器串联的电阻视为等势体．电容器的电压为与之
并联的电阻两端的电压．
3．电容器所带电荷量的变化的计算：(1)如果变化前后极板带电的电性相同，那么通过所连导线的
电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之差；(2)如果变化前后极板带电的电性相反，那么通过所
连导线的电荷量等于初、末状态电容器所带电荷量之和．
[模型演练16] （2024 春•镇海区校级期末）如图所示，D 是一支理想二极管（正向电阻为
零，可视为短路；反向电阻无穷大，可视为断路），C 是极板水平放置的平行板电容器，初始
时不带电。当S 接1 且稳定后，处于两极板间P 点的一带电油滴能保持静止状态。下列说法正
确的是（ ）
A．保持S 接1，减小C 两极板的正对面积，油滴会向上移动
B．保持S 接1，将C 的下极板上移，油滴会向下移动
C．将S 从1 掷到2，油滴将向下运动
D．将S 从1 掷到2，同时将下极板上移，油滴将向下运动
[模型演练17] （2024•郫都区校级模拟）如图所示的电路中，两平行金属板之间的带电液
滴处于静止状态，电流表和电压表均为理想电表，由于某种原因灯泡L 的灯丝突然烧断，其余
用电器均不会损坏，电压表和电流表变化量绝对值分别为ΔU、ΔI，则下列说法正确的是（
）
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A．电流表的读数变小、电压表的读数变大
B．ΔU
ΔI =R2
C．液滴将向下运动
D．电源的输出功率变大
[模型演练18] （2024•德阳模拟）如图所示的电路中，电源的电动势E＝12V，内阻不计，
电阻R1＝10Ω，R2＝20Ω，滑动变阻器的最大阻值R＝30Ω，电容器MN 的电容C＝12μF，现将
滑动触头L 置于最左端a 点，合上开关S，经过一段时间电路处于稳定，此时一带电油滴恰好
静止在MN 之间的P 点，下列说法正确的是（ ）
A．油滴带负电
B．若断开开关S，则通过R1的电荷量为4×10﹣5C
C．若滑动触头L 向右滑动，则油滴将向上加速运动
D．若从a 点向右移动滑动触头L，至aL 间电阻为20Ω 时，则下极板N 的电势降低了4V
[模型演练19] （2024•台州二模）自2015 年起，中国新能源汽车产销量已经连续9 年位居
全球第一。下表为某品牌新能源汽车的部分参数，下列说法正确的是（ ）
整车质量
1285kg
充电电压交流
220V
最高车速
150km/h
平均充电功率
7kW
0﹣50km/h 加速时间
3.9s
充电时间
7h
电池容量
43kWh
电机最大功率
70kW
A．平均充电电流约为3.2A
B．电池的内阻约为6.9Ω
C．该汽车的充电效率约为88%
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D．该汽车的最大续航里程约为92km
[模型演练20] （2024•香坊区校级四模）在如图所示的电路中，D 是一只理想二极管，平
行板电容器AB 内部有一带电小球Q 处于静止状态。闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P
滑动时，四个理想电表的示数都发生变化。电流表A、电压表V1、电压表V2、电压表V3的示
数分别用I、U1、U2和U3表示，它们的示数变化量的大小分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示。
闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A．当滑动变阻器的滑动触头P 向下滑动时，I 变小、U2变大，U3变小、带电小球Q 向下运动
B．当滑动变阻器的滑动触头P 向上滑动时，ΔU 1
ΔI
不变，ΔU 2
ΔI
减小
C．若滑动变阻器的滑动触头P 不动时，当两极板A 和B 稍错开一些（两极板仍平行），Q 仍静
止不动
D．若滑动变阻器的滑动触头P 不动时，当两极板A 和B 的间距稍增大一些（两极板仍平行），
Q 仍静止不动
题型七 电路故障分析
1．故障特点
(1)断路特点：表现为路端电压不为零而电流为零．
(2)短路特点：用电器或电阻发生短路，表现为有电流通过电路但它两端电压为零．
2．检查方法
(1)电压表检测：如果电压表示数为零，则说明可能在并联路段之外有断路，或并联路段短路．
(2)电流表检测：当电路中接有电源时，可用电流表测量各部分电路上的电流，通过对电流值的分析，
可以确定故障的位置．在运用电流表检测时，一定要注意电流表的极性和量程．
(3)欧姆表检测：当测量值很大时，表示该处断路，当测量值很小或为零时，表示该处短路．在运用
欧姆表检测时，电路一定要切断电源．
(4)假设法：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某种故障，运用闭合电路或
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部分电路的欧姆定律进行推理．
[模型演练21] （2024•碑林区模拟）如图，电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭合开关
时，发现灯泡不发光。在不能拆开电路的前提下，现使用一多用电表对故障电路进行检测：选
择直流电压挡，闭合开关S，红、黑表笔分别接在接线柱E、F 上，电压表示数为1.5V；断开
开关S，选择欧姆×1k 挡，红、黑表笔分别同时接E、F，指针不偏转。则下列判断可能正确的
是（ ）
A．灯泡短路
B．灯泡断路
C．导线DE 断开
D．导线BF 断开
[模型演练22] （2023 秋•西城区期末）如图所示，电池、开关和灯泡组成串联电路。当闭
合开关时，发现灯泡不发光。某同学为了判断究竟是什么原因造成了这种现象，在闭合开关且
不拆开导线的情况下，用多用电表2.5V 直流电压挡进行检测。他将红表笔与接线柱A 接触并
保持不动，用黑表笔分别接触接线柱B、C、D、E、F。他发现，当黑表笔接触B、C、D 时，
示数为1.50V；当黑表笔接触E、F 时，示数为0。若该电路中只存在一个问题，则灯泡不发光
的原因可能是（ ）
A．电池没电了
B．灯泡灯丝断了
C．导线DE 断了
D．开关接触不良
[模型演练23] （2024•万州区校级开学）如图所示的电路中，闭合电键S，灯泡L1、L2均
能正常发光，由于电路中某处断路，结果灯泡L1变亮，L2变暗，电压表和电流表（均为理想
电表）的示数均变小，则此故障可能是（ ）
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A．R1断路
B．R2断路
C．R3断路
D．R4断路
[模型演练24] （2022 秋•滁州期末）如图所示的电路，开关闭合后小灯泡甲和乙均正常发
光，电流表的示数不为零；突然两灯均熄灭且电流表的示数也变为零。将电压表与甲、乙两灯
泡并联，电压表有示数，电压表与甲灯并联，电压表无示数。则下列说法正确的是（ ）
A．甲灯短路
B．电流表烧断
C．甲灯烧断
D．乙灯烧断
[模型演练25] （2023 秋•海淀区校级期中）如图是“测量电源的电动势和内电阻”实验的
电路图。某同学在实验中，闭合开关后，发现无论怎么移动滑动变阻器的滑片，电压表有示数
且不变，电流表始终没有示数。为查找故障，在其它连接不变的情况下，他将电压表连接a 位
置的导线端分别试触b、c、d 三个位置，发现试触b、c 时，电压表有示数；试触d 时，电压表
没有示数。若电路中仅有一处故障，则下面选项中正确的是（ ）
A．导线ab 断路
B．滑动变阻器断路
C．导线cd 断路
D．滑动变阻器短路
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