2026高考物理一轮复习-第十章-第50课时-电路的基本概念及电路分析-专项训练【含答案】

这是一份2026高考物理一轮复习-第十章-第50课时-电路的基本概念及电路分析-专项训练【含答案】，共14页。试卷主要包含了电流形成的条件，电流的标矢性，电阻定律，某节磷酸铁锂电池放电电压为2等内容，欢迎下载使用。
第50课时 电路的基本概念及电路分析
目标要求 1.知道电流的概念、表达式及微观表达式，理解电阻定律。2.理解部分电路欧姆定律及伏安特性曲线。3.会进行串、并联电路分析，理解电表改装的原理。4.理解焦耳定律并能区分纯电阻电路和非纯电阻电路。
考点一 电流的概念及表达式 电阻定律
1.电流
电荷的定向移动形成电流，I＝qt。
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，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
4.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＝ρlS。
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；
超导体：一些金属和合金在温度低到临界温度时，电阻可以降到0。
1.由I=qt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越多。( √ )
3.由ρ=RSl知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积成正比，与导体的长度成反比。( × )
4.电阻率越大，导体对电流的阻碍作用就越大。( × )
1.如图所示，设金属导体的横截面积为S，导体中单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q，自由电荷定向移动的速率为v，试推导电流的微观表达式。
答案 推导：t时间内电荷定向移动的距离L＝vt，t时间内通过导体某一横截面的电荷数N＝nvtS，t时间内通过导体某一横截面的电荷量Q＝Nq＝nvtSq，电流I＝Qt＝nqvS。
2.在导体导电时，电流的电场建立速度与电荷定向移动的平均速率相同吗？
答案 不同，电流以光速传输，电荷定向移动的平均速率远小于光速。
例1 (2024·广西卷·6)将横截面相同、材料不同的两段导体L1、L2无缝连接成一段导体，总长度为1.00 m，接入图甲电路。闭合开关S，滑片P从M端滑到N端，理想电压表读数U随滑片P的滑动距离x的变化关系如图乙，则导体L1、L2的电阻率之比约为( )
A.2∶3B.2∶1C.5∶3D.1∶3
答案 B
解析 根据电阻定律R＝ρLS，得ΔR＝ρΔxS，根据欧姆定律ΔU＝I·ΔR，整理可得ρ＝SI·ΔUΔx，结合题图可知导体L1、L2的电阻率之比ρ1ρ2＝＝21，故选B。
例2 (2025·天津市耀华中学期中)如图所示，一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，自由电子的质量为m、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率为v，则金属棒内的电场强度大小为( )
A.mv22eLB.mv2SneC.ρnevD.ρevSL
答案 C
解析 由电流的定义式可知，I＝qt＝nvtSet＝neSv，由欧姆定律可得，U＝IR＝neSv·ρLS＝ρneLv，又电场强度大小为E＝UL，故E＝ρnev，选项C正确。
电流的三种表达式及其比较
考点二 部分电路欧姆定律 串、并联电路的特点
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＝UR。
(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。
2.对U－I图像和I－U图像的理解(如图甲、乙所示)
(1)图中Ra>Rc，Rd”“IR，欧姆定律不适用，大部分电能转化为机械能。
②当电动机通电但卡住不转动时：电动机电路可以看成纯电阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能。
课时精练
(分值：100分)
1~6题每小题8分，共48分
1.某一导体的伏安特性曲线如图中AB段(曲线)所示，以下关于导体的电阻说法正确的是( )
A.B点对应的电阻为12 Ω
B.B点对应的电阻为40 Ω
C.工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了1 Ω
D.工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变了9 Ω
答案 B
解析 B点时导体电阻为RB＝UBIB＝60.15 Ω＝40 Ω，故A错误，B正确；A点时导体电阻为RA＝UAIA＝30.1 Ω＝30 Ω，工作状态从A变化到B时，导体的电阻因温度的影响改变ΔR＝RB－RA＝10 Ω，故C、D错误。
2.如图所示，a、b、c为不同材料做成的电阻，b与a的长度相等，横截面积是a的两倍；c与a的横截面积相等，长度是a的两倍。当开关闭合后，三个理想电压表的示数关系U1∶U2∶U3＝1∶1∶2。关于三种材料的电阻率ρa、ρb、ρc，下列说法中正确的是( )
A.ρb是ρc的2倍B.ρa是ρc的2倍
C.ρa是ρb的2倍D.ρc是ρa的2倍
答案 A
解析 串联电路电流相等，由欧姆定律可得R＝UI，可知电阻与电压成正比，故Ra∶Rb∶Rc＝1∶1∶2，由电阻定律R＝ρLS可得电阻率ρ＝RSL，b与a的长度相等，横截面积是a的两倍，可得ρa∶ρb＝1∶2；c与a的横截面积相等，长度是a的两倍，可得ρa∶ρc＝1∶1，故ρa∶ρb∶ρc＝1∶2∶1，故选项B、C、D错误，A正确。
3.(2024·山东淄博市一模)阿秒(as)光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用以研究原子内部电子高速运动的过程。已知1 as＝10－18 s，电子所带电荷量为1.6×10－19 C，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动的等效电流约为1×10－3 A。目前阿秒光脉冲的最短时间为43 as，电子绕氢原子核一周的时间约为该光脉冲时间的( )
A.2.8倍B.3.7倍C.4.2倍D.5.5倍
答案 B
解析 根据电流定义式可得I＝eT，可得电子绕氢原子核一周的时间为T＝eI，则有Tt＝1.6×10-191×10-3×43×10-18≈3.7，故选B。
4.(2025·海南省期末)有一用同种材料制作的粗细均匀的金属丝电阻，阻值为R，现将该金属丝切成等长的三段，取其中两段并联再与第三段串联后，下列说法正确的是( )
A.金属丝的电阻率变小
B.改变金属丝的温度，电阻率不变
C.金属丝的电阻变为R2
D.金属丝的电阻变为R3
答案 C
解析 金属丝的电阻率只由温度和材料决定，与金属丝的长度无关；改变金属丝的温度，电阻率发生变化，故A、B错误；将该金属丝切成等长的三段，则每一段的电阻为R3，取其中两段并联再与第三段串联后，则金属丝的电阻变为R'＝R3×R3R3＋R3＋R3＝R2，故C正确，D错误。
5.(2024·河北省模拟)某节磷酸铁锂电池放电电压为2.5 V，容量为200 A·h，该节电池储存的电能约为( )
A.250 kW·hB.25 kW·h
C.5.0 kW·hD.0.5 kW·h
答案 D
解析 该节电池储存的电能为W＝UIt＝2.5×200×3 600 J＝1.8×106 J＝0.5 kW·h，故选D。
6.(多选)(2024·浙江绍兴市模拟)四个相同的小量程电流表(表头)分别改装成两个电流表A1、A2和两个电压表V1、V2。已知电流表A1的量程大于A2的量程，电压表V1的量程大于V2的量程，改装好后把它们按如图所示连接法连入电路，则( )
A.电流表A1的读数大于电流表A2的读数
B.电流表A1指针的偏转角小于电流表A2指针的偏转角
C.电压表V1的读数小于电压表V2的读数
D.电压表V1指针的偏转角等于电压表V2指针的偏转角
答案 AD
解析 电流表A1与电流表A2由相同表头与不同电阻并联改装而成，并联在电路中，电流表A1与电流表A2的指针偏转角相同，电流表A1的量程较大，则电流表A1的读数较大，A正确，B错误；电压表V1与电压表V2由相同表头与不同电阻串联改装而成，串联在电路中，通过表头的电流相同，故指针的偏转角相同，因V1量程较大，所以电压表V1的读数大于电压表V2的读数，C错误，D正确。
7~10题每小题9分，11题16分，共52分
7.(2024·重庆市第八中学一诊)如图甲是我国自行研制的CPU“龙芯”系列。图乙中，R1和R2是两个材料相同、厚度相同、表面为正方形的芯片内部电阻，R1的表面边长为R2的两倍。现给R1、R2通以相同的电流I，则R1与R2相比( )
A.两端电压U1>U2
B.电功率P1＝P2
C.电阻率ρ1>ρ2
D.相同时间内产生的焦耳热Q1>Q2
答案 B
解析 设电阻的厚度为d，其正方形表面的边长为a，根据电阻定律可得R＝ρaad＝ρd
由于材料相同，电阻率相同，且厚度相同，则电阻值的大小仅与材料和厚度有关，与尺寸大小无关，则有R1＝R2
给R1、R2通以相同的电流，根据
U＝IR，P＝I2R
可得U1＝U2，P1＝P2
根据Q＝I2Rt
可知R1、R2在相同时间内产生的焦耳热
Q1＝Q2。故选B。
8.(2025·甘肃天水市检测)一块均匀的长方体金属样品如图所示，长为a，宽为b，厚为c，金属样品的电阻率为ρ，金属样品中自由电子的电荷量为e，在样品的C、D两端加上电压后样品中自由电子定向移动的平均速率为v，测得通过样品的电流为I，则( )
A.此时样品的电阻为ρabc
B.该金属样品中单位体积内的自由电子个数为Iabev
C.该金属样品中单位体积内的自由电子个数为Iacev
D.该金属样品中自由电子的总个数为cIev
答案 C
解析 在样品的C、D两端加上电压后，根据电阻定律可得样品的电阻R＝ρlS＝ρbac，故A错误；设该金属样品中单位体积内的自由电子个数为n，则单位时间内有I＝nacv·e，解得n＝Iacev，故B错误，C正确；该金属样品中自由电子的总个数N＝nacb＝Ibev，故D错误。
9.(2024·浙江湖州市期末)某电吹风机简化电路如图所示，其主要部件为电动机M和电热丝，部分技术参数如表，电吹风机在220 V电压下工作。下列说法正确的是( )
A.开关S1、S2都闭合时电吹风机吹冷风
B.吹热风时通过电热丝的电流为4 A
C.吹热风时电热丝的功率为990 W
D.该电吹风机中电动机的内电阻为440 Ω
答案 B
解析 由电路图可知，开关S1、S2都闭合时电动机M和电热丝同时接入电路，电吹风机吹热风，故A错误；
吹热风时电热丝的功率为P＝P2－P1＝990 W－110 W＝880 W，电流为I＝PU＝880220 A＝4 A，故B正确，C错误；
只闭合开关S2时，仅电动机接入电路，若电动机为纯电阻元件，其电阻为r＝U2P1＝440 Ω，由于电动机正常工作时为非纯电阻元件，则电阻不为440 Ω，故D错误。
10.(多选)(2024·安徽安庆市期末)如图所示，把两只完全相同的表头进行改装，已知表头内阻为100 Ω，下列说法正确的是( )
A.由甲图可知，该表头满偏电流Ig＝2 mA
B.甲图是改装成的双量程电压表，接b时量程为9 V
C.乙图中R1＝109 Ω，R2＝10 Ω
D.乙图中R1＝5 Ω，R2＝45 Ω
答案 BC
解析 由题图甲可知Ig＝URg＋R＝3100＋2.9×103 A＝0.001 A＝1 mA，接b时量程为U'＝Ig(Rg＋R＋R')＝0.001×(100＋2.9×103＋6×103) V＝9 V，故A错误，B正确；在题图乙中，改装为I1＝10 mA＝0.01 A电流表时，并联电阻的分流电流为I'＝I1－Ig＝10 mA－1 mA＝9 mA＝0.009 A，分流电阻的阻值为R1＋R2＝IgRgI'＝0.001×1000.009 Ω＝1009 Ω，改装为I2＝100 mA＝0.1 A电流表时，可得分流电阻的阻值R1＝Ig(Rg＋R2)I2-Ig，联立解得R1＝109 Ω，R2＝10 Ω，故C正确，D错误。
11.(16分)(2024·海南卷·17)虚接是常见的电路故障，如图所示，电热器A与电热器B并联。电路中的C处由于某种原因形成了虚接，造成了该处接触电阻0~240 Ω之间不稳定变化，可等效为电阻RC，已知MN两端电压U＝220 V，A与B的电阻RA＝RB＝24 Ω，求：
(1)(8分)MN间电阻R的变化范围；
(2)(8分)当RC＝240 Ω，电热器B消耗的功率(保留3位有效数字)。
答案 (1)12 Ω≤R≤22 Ω (2)16.7 W
解析 (1)根据电路可知当RC＝0时MN间电阻R的阻值最小，为Rmin＝RARBRA＋RB＝12 Ω
当RC＝240 Ω时MN间电阻R的阻值最大，
为Rmax＝RA(RB＋240Ω)RA＋(RB＋240Ω)＝22 Ω
故MN间电阻R的变化范围为12 Ω≤R≤22 Ω
(2)当RC＝240 Ω，
通过电热器B的电流为I＝URC＋RB
此时电热器B消耗的功率为PB＝I2RB
解得PB≈16.7 W考情
分析
试题
情境
生活实践类
家用电器、新能源电动汽车、超级电容器、手机充电等
学习探究类
电表改装、导体电阻率的测量、测量电源的电动势和内阻、用多用电表测量电学中的物理量
公式
适用范围
公式含义
I＝qt
一切电路
qt反映了I的大小，但不能说I∝q、I∝1t
I＝nqSv
一切电路
从微观上看，n、q、S、v决定了I的大小
I＝UR
金属、电解质溶液
I由U、R决定，I∝U、I∝1R
串联电路
并联电路
电流
I＝I1＝I2＝…＝In
I＝I1＋I2＋…＋In
电压
U＝U1＋U2＋…＋Un
U＝U1＝U2＝…＝Un
电阻
R＝R1＋R2＋…＋Rn
1R＝1R1＋1R2＋…＋1Rn
功率分配
P1R1＝P2R2＝…＝PnRn
P1R1＝P2R2＝…＝PnRn
P总＝P1＋P2＋…＋Pn
改装成大量程电压表
改装成大量程电流表
内部电路
改装原理
串联分压
并联分流
所需电阻阻值
R＝UIg－Rg
R＝UgI-Ig
改装后的量程
U＝Ig(Rg＋R)
I＝R＋RgRIg
校准电路
意义
公式
联系
电功
电流在一段电路中所做的功
W＝UIt
对纯电阻电路，电功等于电热：W＝Q＝UIt＝I2Rt；
对非纯电阻电路，电功大于电热：W>Q
电热
电流通过导体产生的热量
Q＝I2Rt
电功率
单位时间内电流所做的功
P＝UI
对纯电阻电路，电功率等于热功率：P＝P热＝UI＝I2R；
对非纯电阻电路，电功率大于热功率：P>P热
热功率
单位时间内导体产生的热量
P热＝I2R
额定电压
220 V
额定功率
热风时：990 W
冷风时：110 W