电流 电阻 电功 电功率-2025高考物理一轮复习

第

九

电路及其应用

第1讲电流电阻电功电功率

学习目标1.了解电流的定义式，会推导电流的微观表达式。2.会用电阻定律和

欧姆定律进行计算，理解伏安特性曲线。3.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。

■夯实必备知识

器的一导体中有皿皿导体两端存在叱

_［忌矢性电流是标量，正电荷定向移动的方向规定为电流

电工丁小厂的方向

36

单位)一安培(A)、毫安(mA)、微安(|iA),lA=10mA=1011A

T定义卜导体对电流的阻碍作用,叫作导体的电阻

“定义式卜R=的单位：欧姆(O)

电阻

-P=Rp反映导体的导电性能,与材料、温度有关

率P

定1导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的

欧合厂电阻成反比

姆

表达式卜公合

定

律

—金属导电和电解液导电，不适用于气态导电

范围--------

(斜率卜表示电阻的倒数

特性

线性伏安特性曲线是直线的电学元件,适用于欧姆

曲线元件「定律

(i-u

|图线)非线性L伏安特性曲线是蚂的电学元件，不适用于欧姆

元件定律

4.

H定义卜导体中的恒定电场对自由电荷的静电力做的功

［电功)---［公式上W=qU=U〃(适用于任何电路)

q电流做功的实质卜曳熊转化成其他形式能的过程

电功］-------示电流做功的快慢

率一

,—J公式上P=I=0/(适用于任何电路)

」尸「电流通过导体产生的热量跟曳通的二次方成正

蔺/尸比，跟导体的也电及通电时间成正比

定

7一3q公式FQ=PR”适用于任何电路)

1.思考判断

(1)由/=:可知，/与q成正比，与/成反比。(X)

⑵由R=亍知，导体的电阻与导体两端的电压成正比，与流过导体的电流成反比。

(X)

(3)电阻率越大，导体对电流的阻碍作用就越大。(X)

(4)公式%=5=吠/=产及适用于所有电路。(X)

R

(5)在非纯电阻电路中，尸=〃=727?+尸其他。(V)

(6)焦耳定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路。(X)

2.如图所示，厚薄均匀的矩形金属薄片边长为曲=10cm,bc=5cm,当将C与。

接入电压恒为。的电路时，电流为2A,若将Z与8接入电压恒为。的电路中，

则电流为()

.A

d

A.0.5A

D.4A

答案A

3.有一个直流电动机，把它接入0.2V电压的电路中，电动机不转，测得流过电动

机的电流是0.4A；若把电动机接入2V电压的电路中，正常工作时的电流是1A,

此时，电动机的输出功率是产出;如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住,

电动机的发热功率是尸热，则()

A.P出=2W,产热=0.5WB.P出=1.5W,产热=8W

C.P出=2W,产热=8WD.P出=15W,产热=0.5W

答案B

■研透核心考点

考点一电流的理解与计算

1.利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题

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〃，每个自由

电荷的电荷量为q,电荷定向移动的速率为%则：

(1)柱体微元中的总电荷量为Q=nLSqo

(2)柱体中全部电荷通过横截面的时间t=~o

(3)电流的微观表达式/=°=〃qS/。

2.三种电流表达式的比较

公式公式含义

0c

定义式'反映了/的大小，但不能说/q,/ocl

t

微观式I=〃qSs从微观上看〃、q、S、，决定了/的大小

决定式/由。、R决定,—U,1^-

RR

跟踪训练

1.(2024・湖南统考模拟)如图1所示为一种心脏除颤器的原理图，在一次模拟治疗

中，将开关S接到位置1,电容器充电后电压为6kV；将开关S接到位置2,电

容器在2nls内通过人体完成放电，已知电容器

的电容为30四，则这次放电通过人体组织的平均电流为()

图1

A.90AB.60A

C.9AD.6A

答案A

解析电容器充电后带电荷量为。=CU=30X1CT6X6X103C=0.18C,放电过

程的平均电流为/=°=一4A=90A,故A正确。

t2X10-3

2.（2024•江苏无锡市模拟）如图2所示，一根长为2、横截面积为S、电阻率为。的

金属棒，棒内单位体积内的自由电子数为〃，电子的质量为机，电荷量为e。在棒

两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向移动的平均速度为％则

电子移动时受到的平均阻力大小为（）

L1/S

o—（',v^-e（^-o

图2

A.B.加vSn

2L

、pe13

C.pne1^D.-----

SL

答案C

解析金属棒内的电场可认为是匀强电场，其电场强度大小为£=：,由欧姆定

律可知，金属棒两端的电压为。=〃?，又由电流微观表达式/=〃eS/,联

立可得金属棒内的电场强度大小为则电子运动时受到的平均阻力大小

为f=eE=pne2^,故C正确。

考点二欧姆定律、电阻定律及伏安特性曲线的理解和应用

1.电阻与电阻率的区别

(1)电阻反映了导体对电流阻碍作用的大小，而电阻率则反映制作导体的材料导电

性能的好坏。

(2)导体的电阻大，电阻率不一定大，它的导电性能不一定差；导体的电阻率小，

电阻不一定小，即它对电流的阻碍作用不一定小。

(3)导体的电阻、电阻率均与温度有关。

2.电阻的决定式和定义式的区别

公式R=p

sI

电阻的决定式电阻的定义式

提供了一种测电阻的方法，并不说

说明了电阻的决定因素

区别明电阻与。和/有关

只适用于粗细均匀的金属导体和浓

适用于任何纯电阻导体

度均匀的电解质溶液

3.1-U图线与U-I图线的对比

B"斜率代表春-----WRA>RB

CRc阻值的倒

一尺，7一数不等于图

A/工空包幺1M线在该点切

。髭U线的斜率

U[?一斜率代表一

\"/FRF的阻值不

/口£一%=%-一等于图线在

AUl此乜见1该点切线的

°I斜率

例1在图3甲所示的电路中，电源的电动势为3.0V,内阻不计，灯Li、L2、L3

为三个相同规格的小灯泡，这种小灯泡的伏安特性曲线如图乙所示。当开关闭合

后，下列说法中正确的是()

S30

S25

20

O.15

O.10

。

06

。

00.51.01.52.02.53.03.5U/V

甲乙

图3

A.灯泡Li的电流为灯泡L2电流的2倍

B.灯泡Li的电阻为7.5。

C.灯泡L2的电阻为12。

D.灯泡L3两端的电压为1.5V

答案D

解析因为电源电动势为3V,且电源内阻不计，灯泡规格相同，根据电路图可

知灯泡L2、L3串联，根据串联电路的分压特点可知灯泡L2、L3两端的电压为。2

=03=L5V,由题图乙读出其电流为/2=/3=0.20A,根据电路图可知灯泡L1的

电压为L/i=3.0V,由题图乙读出其电流为/i=0.25A,所以灯泡Li的电流为灯泡

L2电流的1.25倍，故A错误，D正确；根据部分电路欧姆定律，可知灯泡Li的

电阻为Hi=S=12C,故B错误；根据部分电路欧姆定律，可知灯泡L2的电阻

为氏2=2=7.5。，故C错误。

h

跟踪训练

3.有一种“电测井”技术，用钻头在地上钻孔，在钻孔中进行电特性测量，可以

反映地下的有关情况。一钻孔如图4所示，其形状为圆柱状，半径为r=20cm,

设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率2=0.628dm,现在钻孔的上表面和底部

加上电压，测得。=80V,/=200mA,则该钻孔的深度〃约为（）

图4

A.40mB.80m

C.100mD.120m

答案B

解析设钻孔内盐水的电阻为凡由部分电路欧姆定律可得解得R=400。,

由电阻定律R=p£又5=兀/可得该钻孔的深度〃约为〃=或=友呸=

SPP

3.14X202X400

X(10-2)2m^80m,故B正确。

0.628

4.（2024•江苏南京高三开学考试）如图5所示是某白炽灯的伏安特性曲线，图中OA

连线与横轴的夹角为a,Z点的坐标为（Uo,/o）,其切线与纵轴交点的纵坐标为/i,

则（）

图5

A.白炽灯的电阻随电压的增大而减小

B.对应Z点，白炽灯的电阻可表示为tana

C.对应Z点，白炽灯的电阻可表示为¥

D.对应幺点，白炽灯的电阻可表示为

loTi

答案C

解析/—U图像斜率的倒数表示电阻，由题图可知，随着电压的增大，白炽灯电

阻增大，故A错误；对应幺点，白炽灯的电阻可表示为鸟°,不能根据‘二或二一

/oIo-I\tana

求电阻，故B、D错误，C正确。

考点三电功、电功率、电热、热功率

1.电功、电功率及电热、热功率的比较

纯电阻电路非纯电阻电路

白炽灯、电炉、电饭锅、

工作中的电动机、电解槽、

实例电热毯、电熨斗及转子被

日光灯等

卡住的电动机等

电功与W=Q=UItW=UIt>Q

电热=PRt=~t=PRt

R

电功率与尸电=">尸热

产电=产热="

热功率=I2R

5弋

2.电动机的三个功率及关系

输入功率电动机的总功率尸总=产入=UI

输出功率电动机做有用功的功率，也叫机械功率

电动机的线圈有电阻，电流通过线圈时会发热，热功率尸热=

热功率

Pr

三者关系P总=尸出+尸热

pp

效率«=­X100%=-X100%

尸入尸总

特另U①正常工作的电动机是非纯电阻元件

说明②电动机因故障或其他原因不转动时，相当于一个纯电阻元件

角度11纯电阻电路中的功率

例2（2022•江苏卷，2）如图6所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为Ri=2d

&=3。，R3=2Q,&=4。，电源电动势£=12V,内阻不计，四个灯泡中消耗

功率最大的是（）

图6

A.R\B.7?2

C.7?3D.7?4

答案A

解析由电路图可知7?3与火4串联后与&并联，再与串联。并联电路部分的电

阻为氏泛厚土3=2Q,凡与R并串联，Ri=R舁,则R1的功率与另外三个

灯泡的功率之和相等，故四个灯泡中功率最大的是凡，故选项A正确。

跟踪训练

5.（人教版必修第三册P82习题T2改编）小明家的“迷你”电饭锅有加热和保温两挡,

工作电路如图7所示，其中比=88。，电饭锅在保温状态下的功率是加热状态下

的；下列说法正确的是（）

A.开关S闭合时电饭锅处于保温状态，S断开时处于加热状态

B.加热挡的功率为500W

C.电阻4的阻值约为117.3Q

D.电饭锅处于保温状态时电路中的电流为1.5A

答案C

TTTfl

解析根据欧姆定律得电路中的电流/=工，功率尸=〃，则电饭锅的功率尸=金,

R总R总

开关S闭合时，电路中仅接入&,电饭锅功率P1=-,S断开时，尺与必串联，

Ri

电饭锅功率尸2=一由于尸1＞尸2,则开关S闭合时电饭锅处于加热状态，S

R1+4

断开时电饭锅处于保温状态,A错误；电饭锅处于加热挡时的功率01=h=550W,

B错误；保温状态的功率尸2=）1,根据功率公式尸=〃，可得保温状态下电路中

的电流/温=?=普A,D错误；电饭锅处于保温状态下电路的电阻为4十氏2=〃，

U14/温

解得Ri-117.3。,C正确。

角度国非纯电阻电路中的功率

例3（多选）（2024•山东青岛第一中学高三期中）如图8甲所示，用内阻为ri的充电

宝为一手机充电，其等效电路如图乙所示，在充电开始后的一段时间/内，充电

宝的输出电压。、输出电流/可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为「2,则

时间t内（）

手

机

电

池

充电宝

乙

甲

图8

-Pr\

为UI

功率

的电

输出

电宝

A.充

2

r2

率为7

热功

池的

机电

B.手

吗

热为

焦耳

生的

池产

机电

C.手

ri

Prt

UIt-

能为

化学

加的

池增

机电

D.手

2

BD

答案

热功率

电池的

，手机

间/内

；时

错误

故A

〃，

为尸=

电功率

输出的

充电宝

解析

间力

以时

以所

，所

纯电阻

能看成

电池不

为手机

；因

正确

z,故B

2=Pr

为Pr

丫2

2

,

律可知

守恒定

据能量

误；根

c错

/,故

侬三。

。己二尸

热为

焦耳

生的

池产

机电

内手

ri

热

的焦耳

阻产生

电池内

与手机

△£

学能

的化

增加

电池

手机

等于

电功

出的

宝输

充电

确。

D正

故

得

,解

+0r2

/=AE

，即尸

之和

练

跟踪训

,