第8章 第1讲 电流 电阻 电功 电功率(Word教参)-【新高考方案】2027年高考物理一轮总复习（江苏专版）

该高中物理高考复习教案聚焦恒定电流核心考点，涵盖电流三种表达式、电阻定律、伏安特性曲线及电功与电热应用，按概念梳理-规律深化-应用突破的逻辑架构知识体系，通过课前基础先行、微点判断辨析、经典回练巩固、逐点清专题突破等环节，帮助学生系统构建知识网络，精准突破难点。 教案采用分层教学与模型建构策略，如“逐点清”环节针对电流微观表达式设计“柱体微元”模型分析，结合2024北京高考改编题强化考教衔接，培养学生科学思维与模型应用能力。设置基础落实、能力提升分层练习，配合即时反馈，确保高效复习，为教师把控复习节奏、提升学生应考能力提供有力支持。

第八章　恒定电流 单元分层教学设计 　　　第1讲　电流　电阻　电功　电功率(基础落实课)　　　 课前基础先行　　　　　　　　　　　　　　　　 一、电流 形成条件 (1)导体中有自由电荷；(2)导体两端存在电压 标矢性 (1)电流的方向：把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向 (2)电流是标量，遵守代数运算法则 表达式 (1)定义式：I=；(2)微观表达式：I=neSv 二、电阻及电阻定律 1.电阻：R=，国际单位是欧姆(Ω)，反映了导体对电流的阻碍作用，大小由导体本身性质决定。 2.电阻定律：R=ρ，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，国际单位是欧·米，符号是Ω·m。 3.电阻率 (1)反映导体材料的导电性能，是导体材料本身的属性。 (2)其大小跟导体的材料、温度有关。 三、电功和电热 三“概念” 一“定律” 电功 表达式W=Uq=UIt，指导体中的恒定电场对自由电荷做的功 电功率 表达式P==UI，表示电流做功的快慢 焦耳 定律 表达式Q=I2Rt，表述：电流通过导体产生的热量(电热)跟电流的二次方成正比，跟导体的电阻及通电时间成正比 热功率 (1)定义：电流通过导体发热的功率 (2)表达式：P热==I2R 两“注意” (1)对于纯电阻电路：P=P热=UI=I2R= (2)对于非纯电阻电路：P=UI=P热+P其他=I2R+P其他≠+P其他 微点判断 1.由I=知，电流I与电荷量q成正比。 (×) 2.由R=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。 (×) 3.由ρ=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.公式W=UIt=t=I2Rt适用于所有电路。 (×) 5.焦耳定律只适用于纯电阻电路，不适用于非纯电阻电路。 (×) 经典回练 1.(人教必修3P56T1·改编)一条导线中的电流为50 μA，已知电子所带电荷量为-1.6×10-19 C，则在3.2 s内通过这条导线某一横截面的电子个数为 (A) A.1×1015　　　 B.1×1019 C.2×1016 D.2×1017 2.(人教必修3P61T6·改编)如图所示，一块均匀的长方体样品，长为a，宽为b，厚为c。电流沿AB方向时测得样品的电阻为R，则 (C) A.样品的电阻率ρ= B.样品的电阻率ρ= C.若电流沿CD方向，样品的电阻R'=R D.若电流沿CD方向，样品的电阻R'=R 　　[经典回练详解答案] 1.解析：选A　根据电流的定义式I=，可得3.2 s内通过这条导线某一横截面的电荷量为q=It=50×10-6×3.2 C=1.6×10-4 C，在3.2 s内通过这条导线某一横截面的电子个数n===1×1015，故选A。 2.解析：选C　根据电阻定律可知R=ρ，可得样品的电阻率ρ=，A、B错误；若电流沿CD方向，样品的电阻R'=ρ=R，C正确，D错误。 逐点清(一)　电流三种表达式的应用 　　　　　　　　　　　　　　　　 |题|点|全|练| 1.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。已知电子所带电荷量为1.6×10-19 C，1 as=10-18 s，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动，周期大约是150 as。根据以上信息估算氢原子核外电子绕核运动的等效电流大约为 (　 ) A.1×10-1 A　　　　　 B.1×10-2 A C.1×10-3 A D.1×10-5 A 解析：选C　根据电流的定义式I=== A≈1×10-3 A，C正确。 2.[微观表达式I=neSv的应用]一根长为L、横截面积为S的金属棒，电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，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，则金属棒两端的电势差为 (　 ) A.ρnevL B. C. D. 解析：选A　根据电阻定律，可知金属棒的电阻为R=ρ，金属棒中电流可表示为I=neSv，则金属棒两端的电势差为U=IR=ρnevL，故选A。 3.[决定式I=的应用]一根粗细均匀的金属导线，两端加电压为U时，通过导线的电流强度为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v；若导线均匀拉长，使其半径变为原来的，两端电压仍为U，则 (　 ) A.通过导线的电流强度为I B.通过导线的电流强度为I C.自由电子定向移动的平均速率为v D.自由电子定向移动的平均速率为v 解析：选C　将导线均匀拉长，使其半径变为原来的，横截面积变为原来的，导线长度要变为原来的4倍，金属导线电阻率不变，由电阻定律 R=ρ可知，导线电阻变为原来的16倍；电压U不变，由欧姆定律I=可知，电流变为原来的，故A、B错误。电流I变为原来的，横截面积变为原来的，单位体积中自由移动的电子数n不变，每个电子所带的电荷量e不变，由电流的微观表达式I=nevS可知，电子定向移动的速率变为原来的，故C正确，D错误。 |精|要|点|拨| 1.三种电流表达式的比较 公式 公式含义 定义式 I= 反映了I的大小，但不能说I∝q，I∝ 微观式 I=neSv 从微观上看n、e、S、v决定了I的大小 决定式 I= I由U、R决定，I∝U，I∝ 2.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n，每个自由电荷的电荷量为e，电荷定向移动的速率为v，则： (1)柱体微元中的总电荷量为q=nLSe。 (2)所有电荷通过横截面的时间t=。 (3)电流的微观表达式I==nevS。 逐点清(二)　欧姆定律和电阻定律的应用 　　　　　　　　　　　　　　　　 |题|点|全|练| 1.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∶3 B.2∶1 C.5∶3 D.1∶3 解析：选B　根据电阻定律R=ρ及欧姆定律ΔU=I·ΔR，整理可得ρ=·，结合题图乙可知导体L1、L2的电阻率之比==。故选B。 2.“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。一钻孔如图所示，其形状为圆柱状，半径为r=10 cm，设里面充满浓度均匀的盐水，其电阻率ρ=0.314 Ω·m，现在钻孔的上表面和底部加上电压，测得U=75 V，I=50 mA，则该钻孔的深度h约为 (　 ) A.50 m B.100 m C.120 m D.150 m 解析：选D　根据欧姆定律可得R== Ω=1 500 Ω，根据电阻定律可得R=ρ=ρ，可得h== m=150 m，故选D。 3.(人教选择性必修2 P107T1)某同学设计了一个加速度计，如图所示。较重的滑块2可以在光滑的框架1中平移，滑块两侧用弹簧3拉着；R为滑动变阻器，4是滑动片，它与变阻器任一端之间的电阻值都与它到这端的距离成正比。这个装置就是一个加速度传感器。两个电池E的电压相同。按图连接电路后，电压表指针的零点位于表盘中央，当P端的电势高于Q端时，指针向零点右侧偏转。 将框架固定在运动的物体上，当物体具有图示方向的加速度a时，电压表的指针将向哪个方向偏转?简述你分析的过程。 提示：当物体具有题图所示方向的加速度a时，滑块2将向左移动，带动变阻器的滑片4移向中点左方。变阻器右端电阻变大，故电流流过滑动变阻器时电势降落大。因此，Q点电势高于P点电势，指针应向零点左侧偏转。 4.(2024·北京高考)如图所示为一个加速度计的原理图。滑块可沿光滑杆移动，滑块两侧与两根相同的轻弹簧连接；固定在滑块上的滑动片M下端与滑动变阻器R接触良好，且不计摩擦；两个电源的电动势E相同，内阻不计。两弹簧处于原长时，M位于R的中点，理想电压表的指针位于表盘中央。当P端电势高于Q端时，指针位于表盘右侧。将加速度计固定在水平运动的被测物体上，则下列说法正确的是 (　 ) A.若M位于R的中点右侧，P端电势低于Q端 B.电压表的示数随物体加速度的增大而增大，但不成正比 C.若电压表指针位于表盘左侧，则物体速度方向向右 D.若电压表指针位于表盘左侧，则物体加速度方向向右 解析：选D　由题意可知，R中点位置与两电源间的电势相等，滑动片M由R中点位置向右移动时，M处电势增大，故P端电势高于Q端电势，A错误；由欧姆定律及电阻定律可知，P、Q两端电势差与滑动片偏离R中点的距离x成正比，B错误；已知电压表指针位于表盘左侧，滑块左侧弹簧压缩、右侧弹簧伸长，滑块所受合力向右，故物体加速度方向向右，不能确定速度的方向，C错误，D正确。 |教|考|衔|接| 　　2024年北京高考题取材于人教版教材练习题，相对于教材，北京高考题增加了考查角度。对教材知识变化命题角度考查是高考命题的常用手段，体现出高考命题的创新性。“导向教学”是高考的核心功能之一，“考教衔接”是落实高考引导教学的有效途径。 |精|要|点|拨| 电阻的决定式和定义式的比较 决定式 定义式 公式 R=ρ R= 不同点 指明了电阻的决定因素 提供了一种测定电阻的方法，电阻与U和I无关 适用于粗细均匀的金属导体和分布均匀的导电介质 适用于任何纯电阻导体 相同点 都不能反映电阻的实质(要用微观理论解释) 逐点清(三)　伏安特性曲线的理解和应用 　　　　　　　　　　　　　　　　 细作1　对伏安特性曲线的理解 1.如图所示为某晶体二极管的伏安特性曲线，下列说法正确的是 (　 ) A.加正向电压时，二极管电阻较小，且随着电压的增大而增大 B.加反向电压时，二极管电阻较大，无论加多大电压，电流都很小 C.无论是加正向电压还是加反向电压，电压和电流都不成正比，所以该二极管是非线性元件 D.二极管加正向电压时，电阻不变 解析：选C　根据欧姆定律有I==U，可知I-U图线与原点连线的斜率表示电阻的倒数。由题图可知，二极管加正向电压时电流较大，电阻较小，且随电压的增大，图线与原点连线的斜率在增大，故电阻在减小；加反向电压时开始电流很小，但当反向电压很大时，二极管被击穿，电流剧增，故选C。 2.(2025·扬州模拟)将四个定值电阻a、b、c、d分别接入电路，测得相应的电流、电压值，并在I-U图像中描点如图所示。其中阻值最接近的两个电阻是 (　 ) A.a和b B.b和d C.a和c D.c和d 解析：选A　根据R=知，定值电阻的I-U图线的斜率表示定值电阻的阻值的倒数，分别连接O与4个点，根据它们的斜率可知，a和b的阻值最接近。故选A。 一点一过　对伏安特性曲线的四点说明 (1)由于不同的导体的导电性能不同，所以不同的导体对应不同的伏安特性曲线。 (2)伏安特性曲线上每一点的电压坐标与电流坐标的比值对应这一状态下的电阻。 (3)伏安特性曲线为直线时，图线的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，则电阻越小，故图甲中Ra<Rb。 (4)伏安特性曲线为曲线时，如图乙所示，导体电阻Rn=，即电阻要用图线上点Pn的坐标(Un，In)来计算，不能用该点的切线斜率来计算。 细作2　伏安特性曲线的应用 3.如图所示为通过某种半导体材料制成的电阻的电流随其两端电压变化的关系图线，在图线上取一点M，其坐标为(U0，I0)，其中过M点的切线与横轴正向的夹角为β，MO与横轴的夹角为α。则下列说法正确的是 (　 ) A.该电阻阻值随其两端电压的升高而减小 B.该电阻阻值随其两端电压的升高而增大 C.当该电阻两端的电压U=U0时，其阻值为 Ω D.当该电阻两端的电压U=U0时，其阻值为tan β Ω 解析：选A　由图像可知，图像上某点与原点连线的斜率表示该点电阻的倒数，该电阻的伏安特性曲线与原点连线的斜率变大，则阻值随电压的升高而变小，故A正确，B错误；当该电阻两端的电压U=U0时，电阻R=，由于纵坐标与横坐标的标度不确定，所以阻值不能用 Ω表示，更不能用tan β Ω表示，故C、D错误。 一点一过　应用伏安特性曲线解题的一般思路 (1)首先分清是I-U图线还是U-I图线。 (2)对线性元件R==；对非线性元件R=≠，即非线性元件的电阻不等于U-I图像上某点切线的斜率。 (3)在分析电路问题时，I-U(或U-I)图像中的电流、电压信息是解题的关键，要将电路中的电子元件和图像有机结合。 逐点清(四)　电功、电功率及焦耳定律 细作1　纯电阻电路的分析与计算 1.(2025·扬州期中)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.电阻率ρ1>ρ2 B.两端电压U1=U2 C.相同时间内产生的焦耳热Q1>Q2 D.相同时间内通过的电荷量q1>q2 解析：选B　两电阻材料相同，则电阻率ρ1=ρ2，A错误；设电阻表面边长为L、厚度为d，根据R=ρ=ρ=，可知R1=R2，因电流相同，根据U=IR，可知两端电压U1=U2，B正确；根据Q=I2Rt，可知相同时间内产生的焦耳热Q1=Q2，C错误；根据q=It，可知相同时间内通过的电荷量q1=q2，D错误。 一点一过　纯电阻电路的特点 (1)电路中只含有纯电阻元件，如电炉、电熨斗、电饭锅、电烙铁等。 (2)遵循欧姆定律：I=。 (3)电流通过纯电阻电路时，电流做功所消耗的电能全部转化为内能，电功等于电热，即： ①W=UIt=I2Rt=t；②P=UI=I2R= 细作2　非纯电阻电路的分析与计算 2.(2025·徐州高三检测)如图，在某码头，吊车正以0.1 m/s 的速度匀速吊起总质量为5.7×103 kg 的集装箱。已知吊车的电动机工作电压为380 V，电流为20 A，重力加速度取10 m/s2，则 (　 ) A.电动机的内阻为19 Ω B.电动机的发热功率为5.7×103 W C.电动机的输出功率为7.6×103 W D.电动机的工作效率为75% 解析：选D　电动机的输入功率为P入=UI=380×20 W=7 600 W，电动机的输出功率为P出=P机=mgv=5 700 W，电动机发热功率为P热=P入-P出=1 900 W，故B、C错误；电动机发热功率为P热=I2r，解得r=4.75 Ω，故A错误；电动机的工作效率为η=×100%=75%，故D正确。 3.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t D.手机电池储存的化学能为UIt-I2Rt 解析：选D　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PR=I2R，而充电宝的热功率应为充电宝的总功率减去输出功率，根据题目信息无法求解，故B错误；由于手机电池是非纯电阻元件，所以不能用t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。 一点一过　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，t既不表示电功也不表示电热，是没有意义的。 36 / 78 $