2027年高考物理一轮复习学案练习含答案10-第十章 电路及其应用01-第1讲 电路的基本概念和规律（教用）

这是一份2027年高考物理一轮复习学案练习含答案10-第十章 电路及其应用01-第1讲 电路的基本概念和规律（教用），共16页。试卷主要包含了欧姆定律，电功、电热、电功率和热功率等内容，欢迎下载使用。
课标要求
了解串、并联电路电阻的特点；理解电功、电功率及焦耳定律，能用焦耳定律解释生产生活中的热现象。
考点一 电流、电阻、电阻定律的理解及应用
回归教材 强基础
1．电流
（1）电流的形成：电荷的定向移动形成电流。
（2）电流的方向：_ _ _ _ _ _ 定向移动的方向规定为电流的方向。
（3）三个公式：a.定义式I=qt；b.微观式I=_ _ _ _ _ _ _ _ ；c.决定式I=UR。
【答案】正电荷； nqSv
2．电阻、电阻率、电阻定律
（1） 电阻：反映了导体对电流的阻碍作用的大小，R=_ _ _ _ _ _ 。
（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_ _ _ _ ，与它的横截面积S成_ _ _ _ ；导体电阻还与构成它的材料有关。
②表达式：R=_ _ _ _ _ _ 。
（3） 电阻率
①物理意义：反映制作导体的材料_ _ _ _ _ _ _ _ 好坏的物理量，是导体材料本身的属性。
②电阻率与温度的关系
a.金属的电阻率随温度的升高而_ _ _ _ 。
b.半导体的电阻率随温度的升高而减小。
c.超导体：在温度特别低时，某些材料的电阻率突然减小为0成为超导体。
【答案】（1） UI
（2） 正比；反比；ρlS
（3） 导电性能；增大
教材挖掘．（人教版必修第三册第十一章第1节）
金属导体中的电流跟自由电子的定向移动速率有关，如图，设导体的横截面积为S，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v，试推导电流的微观表达式。
提示：时间t内通过导体某一横截面的自由电子数为nSvt。由于电子电荷量为e，因此，时间t内通过导体横截面的电荷量q=neSvt。根据I=qt，就可以得到电流和自由电子定向移动平均速率的关系，即I=neSv。
易错辨析
1．由I=qt可知，I与q成正比，与t成反比。（ ）
【答案】×
2．电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。（ ）
【答案】√
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。（ ）
【答案】×
4．电阻率越大，导体对电流的阻碍作用就越大。（ ）
【答案】×
突破核心 提能力
1.三个电流表达式的比较
2.电阻的定义式和决定式的比较
例1 一根粗细均匀的细铜丝，原来的电阻为R，则（ ）
A. 对折后，电阻变为12R
B. 截去13，剩下部分的电阻变为13R
C. 均匀拉长为原来的2倍，电阻变为2R
D. 均匀拉长，使横截面积为原来的12，电阻变为4R
【答案】D
【解析】根据电阻定律R=ρlS，细铜丝对折后，长度变为原来的12，横截面积变为原来的2倍，因此电阻变为14R，A错误；截去13，剩下部分的长度变为原来的23，因此电阻变为23R，B错误；均匀拉长为原来的2倍，由于体积不变，横截面积变成原来的12，因此电阻变为4R，C错误；均匀拉长，使横截面积为原来的12，由于体积不变，长度变为原来的2倍，因此电阻变为4R，D正确。
例2 （2025·广西卷·6，4分）如图电路中，材质相同的金属导体a和b，横截面积分别为S1、S2，长度分别为l1、l2。闭合开关后，a和b中自由电子定向移动的平均速率之比为（ ）
A. l1:2l2B. 2l2:l1C. l2S1:2l1S2D. 2l2S2:l1S1
【答案】B
【解析】根据电阻定律R=ρlS可得Ra=ρl1S1，Rb总=2ρl2S2；两支路并联，有IaRa=IbRb总，结合电流的微观表达式I=nqvS，对于同种材料n、q相同，联立可得val1=2vbl2，即vavb=2l2l1，故选B。
考点二 欧姆定律 串、并联电路的特点
回归教材 强基础
欧姆定律
（1） 内容：导体中的电流I跟导体两端的电压U成_ _ _ _ ，跟导体的电阻R成_ _ _ _ 。
（2） 公式：_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3） 适用条件：适用于_ _ _ _ 和电解质溶液，适用于纯电阻电路。对气态导体、半导体元件不适用，对电动机、电解槽等非纯电阻元件不适用。
（4） 伏安特性曲线
①定义：在直角坐标系中，用横坐标表示_ _ _ _ _ _ _ _ ，纵坐标表示电流I，这样画出的I−U图像叫作导体的伏安特性曲线。
②线性元件：若元件的伏安特性曲线是一条过原点的_ _ _ _ ，这样的电学元件叫作线性元件。如图甲所示。遵循欧姆定律。
③非线性元件：伏安特性曲线不是直线的电学元件叫作非线性元件。如图乙所示。
【答案】（1） 正比；反比
（2） I=UR
（3） 金属
（4） 电压U；直线
突破核心 提能力
1.对伏安特性曲线的理解
2.串、并联电路的特点
例3 （2025·山东烟台模拟）多选 如图所示为小灯泡通电后其电流I随电压U变化的图像，Q、P为图像上两点，坐标分别为(U1,I1)、(U2,I2)，PN为图像上P点的切线。下列说法正确的是（ ）
A. 随着所加电压的增大，小灯泡的电阻增大
B. 当小灯泡两端的电压为U2时，小灯泡的电阻R=U2I2−I1
C. 当小灯泡两端的电压为U1时，小灯泡的电阻R=U1I1
D. 当小灯泡两端的电压为U2时，小灯泡的功率数值上等于图像与横轴围成的面积大小
【答案】AC
【解析】根据欧姆定律有I=UR，可知I−U图像中，图线上各点与坐标原点连线的斜率表示小灯泡不同状态时的电阻的倒数。根据图像可知，随着所加电压的增大，图线上各点与坐标原点连线的斜率减小，即小灯泡的电阻增大，A正确；根据欧姆定律有I=UR，可知图像中某点与坐标原点连线的斜率表示该状态的电阻的倒数，对应Q点，小灯泡的电阻R=U1I1，则对应P点，小灯泡的电阻R=U2I2，B错误，C正确；小灯泡消耗的功率P=UI，可知小灯泡的功率为图中过P点所围的矩形面积大小，D错误。
例4 （2025·河北邯郸一模）如图所示的电路中，电阻R1为5Ω ，R2为10Ω ，R3为10Ω 。另有一个电压恒为90V的电源。则（ ）
A. 当A、B两端接通测试电源时，C、D两端的电压为60V
B. 当A、B两端接通测试电源时，C、D两端的电压为30V
C. 当C、D间短路时，A、B间等效电阻为15Ω
D. 当C、D间短路时，A、B间等效电阻为5Ω
【答案】A
【解析】当A、B两端接通测试电源时，此时C、D两端的电压为R3两端的电压，电路结构等效为R1、R3串联，则电路中的总阻值R=R1+R3=15Ω ，由欧姆定律可得电路中的电流I=UR=6A，则C、D两端的电压UCD=IR3=60V，故A正确，B错误；当C、D间短路时，电路结构等效为R2、R3并联后与R1串联，则A、B间的等效电阻为R=R1+R2R3R2+R3=10Ω ，故C、D错误。
考点三 电功、电热、电功率和热功率
回归教材 强基础
1．电功
（1） 实质：导体中的恒定电场对自由电荷的_ _ _ _ _ _ 做的功。
（2） 公式：W=Uq=_ _ _ _ _ _ （适用于任何电路）。
（3） 单位：国际单位是焦耳(J)，常用单位是度(kW⋅h)，1kW⋅h=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ J。
（4） 能量转化：电荷的_ _ _ _ _ _ 转化成其他形式的能。
【答案】（1） 静电力
（2） UIt
（3） 3.6×106
（4） 电势能
2．电功率
（1） 定义：电流在一段电路中所做的功与通电时间之比，表示电流做功的_ _ _ _ 。
（2） 公式：P=Wt=_ _ _ _ _ _ （适用于任何电路）。
（3）单位：国际单位是瓦特，简称瓦(W)，常用单位是千瓦(kW)，1kW=103W。
3．焦耳定律
（1）内容：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：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
【答案】Q=I2Rt
4．热功率
（1）定义：单位时间内的发热量通常称为热功率。
（2）公式：P热=_ _ _ _ _ _ _ _ 。
（3）单位：国际单位是瓦特，简称瓦(W)。
【答案】I2R
易错辨析
1．公式W=UIt适用于任何电路求电功。（ ）
【答案】√
2．公式Q=I2Rt只适用于纯电阻电路求电热。（ ）
【答案】×
突破核心 提能力
1.纯电阻电路和非纯电阻电路的对比分析
点拨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。
2.串、并联电路中的功率分配（纯电阻电路）
（1）由P=I2R知，串联电路中各电阻的功率与电阻成正比。
（2）由P=U2R知，并联电路中各电阻的功率与电阻成反比。
（3）无论是串联电路还是并联电路，电路消耗的总功率均等于各负载消耗的功率之和。
例5 （2025·江苏南通三模）如图所示，电阻R1、R2串联，R1=2R2，流过恒定的电流，则（ ）
A. R1、R2两端的电压之比为1:1
B. R1、R2的电功率之比为1:2
C. 相等时间内通过R1、R2横截面的电荷量之比为1:1
D. 相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为1:2
【答案】C
【解析】串联电路中电流处处相等，根据U=IR可知R1、R2两端的电压之比为U1:U2=(IR1):(IR2)=2R2:R2=2:1，故A错误；由于电流相等，根据电功率P=I2R可知电功率与电阻成正比，即R1、R2的电功率之比为2:1，故B错误；由于电流相等、时间相等，根据q=It可知通过R1、R2横截面的电荷量之比为1:1，故C正确；由于电流相等，根据焦耳热Q=I2Rt可知相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比等于电阻之比，即相等时间内R1、R2产生的焦耳热之比为2:1，故D错误。
例6 如图甲所示，用充电宝为一手机电池充电，其等效电路如图乙所示。在充电开始后的一段时间t内，充电宝的输出电压U、输出电流I可认为是恒定不变的，设手机电池的内阻为R，则时间t内（ ）
A. 充电宝输出的电功率为UI+I2R
B. 充电宝产生的热功率为I2R
C. 手机电池产生的焦耳热为U2Rt
D. 手机电池储存的化学能为UIt−I2Rt
【答案】D
【解析】充电宝的输出电压为U、输出电流为I，所以充电宝输出的电功率为P=UI，故A错误；手机电池充电电流为I，所以手机电池产生的热功率为P热=I2R，而充电宝的内阻未知，热功率无法求解，故B错误；由于手机电池是非纯电阻元件，所以不能用U2Rt计算手机电池产生的焦耳热，手机电池产生的焦耳热为Q=I2Rt，故C错误；充电宝输出的电能一部分转化为手机电池的化学能，一部分转化为内能，根据能量守恒定律可知手机电池储存的化学能W=UIt−I2Rt，故D正确。
总结归纳
非纯电阻电路的特点
（1）在任何电路中，P电=UI、P热=I2R、W=UIt、Q=I2Rt都适用。
（2）不遵循欧姆定律，在非纯电阻电路中U>IR，其中U 为非纯电阻用电器两端电压，R为该用电器的电阻。
（3）电流通过非纯电阻电路时，电流做功消耗的电能除了转化为内能外，还要转化成其他形式的能，如机械能、化学能等，即W=E其他+Q，P=P热+P其他。
（4）在非纯电阻电路中，U2Rt既不表示电功也不表示电热，是没有意义的。
温馨提示 请完成《分层突破训练》课时作业50公式
适用范围
公式含义
定义式
I=qt
一切电路
qt反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝1t
微观式
I=nqSv
一切电路
从微观上看，n、q、S、v决定了I的大小
决定式
I=UR
金属、电解液
I由U、R决定，I∝U、I∝1R
公式
R=UI
R=ρlS
区别
电阻的定义式
电阻的决定式
提供了一种测电阻的方法——伏安法，R与U、I均无关
说明了导体的电阻由哪些因素决定，R由ρ、l、S共同决定
适用于任何纯电阻导体
只适用于粗细均匀的金属导体和浓度均匀的电解质溶液
串联电路
并联电路
连接形式
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
电压分配
U1U2=R1R2，UnU=RnR
—
电流分配
—
I1I2=R2R1，InI=RRn
纯电阻电路
非纯电阻电路
欧姆定律是否适用
I=UR，适用
U>IR，不适用
电功和电功率
W=UIt=I2Rt=U2Rt
P电=UI=I2R=U2R
W=UIt
P电=UI
电热和热功率
Q=I2Rt=UIt=U2Rt
P热=I2R=UI=U2R
Q=I2Rt
P热=I2R
电功和电热关系
W=Q
W=Q+E其他>Q
电功率和热功率关系
P电=P热
P电=P热+P其他>P热
用电器代表
电炉丝、电炒锅、电烙铁、白炽灯
电动机、电吹风、洗衣机、电解槽、正在充电的电池