周周练5 电流、欧姆定律和电阻定律-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 聚焦电流、欧姆定律及电阻定律，通过概念辨析、微观推导与实际应用，构建从基础概念到综合应用的知识逻辑链，渗透物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|1、5题|比值定义法判断、电阻概念理解|从物理量定义本质出发，强化电阻定律与欧姆定律的物理观念| |微观与宏观关联|2、3、4、11题|电流微观表达式、电场强度与电流关系、经典电子论推导|建立微观粒子运动与宏观电流、电阻的科学思维模型| |实验与推导|10、12题|电解液电阻率测量、电流密度公式推导|通过实验数据处理与理论推导，培养科学探究能力| |实际应用|8题|移动电源参数分析|联系生活实际，体现科学态度与社会责任|

周周练5 电流、欧姆定律和电阻定律 一、选择题 1、在物理学中，常常用比值定义物理量，用来表示研究对象的某种性质。下列关系式中，不属于比值定义的是　（　　） A.电场强度 B.电流 C.电容 D.密度 2、如图所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，单位体积内的电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为（　　） A.vq B. C.qvS D. 3、如图所示是一根金属导体棒，A端到B端的横截面积逐渐增大，截面C到A、B两端的距离相等。现在导体棒两端加大小为U的电压，下列说法正确的是（　　） A. A、C间的电压为 B. A、C间的电流小于B、C间的电流 C.从A到B，自由电荷的定向移动速率越来越小 D.从A到B，导体内的电场强度越来越大 4、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，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，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　） A.　　　　　B.　　　　　C.ρnev　　　　　D. 5、（多选）下列说法正确的是（　　） A.由知道，一段导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比 B.比值反映了导体阻碍电流的性质，即电阻 C.导体电流越大，电阻越小 D.由知道，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比 6、某灯泡两端的电压为时，其电流为，当电压为时，其电流为，那么电压为时，则（　　） A.其电流一定为 B.其电流一定大于而小于 C.其电流一定大于而小于 D.以上说法均不对 7、小灯泡通电后其电流随所加电压变化的图线如图所示，为图线上一点，为图线过点的切线，为轴的垂线，为 轴的垂线。则下列说法中正确的是（　　） A.随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小 B.对应点，小灯泡的电阻为 C.对应点，小灯泡的电阻为 D.对应点，小灯泡的电阻为 8、移动电源（俗称充电宝）解决了众多移动设备的“缺电之苦”，受到越来越多人的青睐。 目前市场上大多数充电宝的核心部件是锂离子电池（电动势3.7 V）及其充放电保护电路、充放电管理电路、升压电路等。其中的升压电路可以将锂离子电池的输出电压提升到手机、平板电脑等移动设备所要求的输入电压（5 V）。 由于锂离子电池的材料特性，在电池短路、过高或过低温度、过度充电或放电等情况下都有可能引起电池漏液、起火或爆炸。为安全起见，中国民航总局做出了相关规定，如图1所示。 为了给智能手机充电，小明购买了一款移动电源，其铭牌如图2所示。给手机充电时该移动电源的效率按80%计算。 根据以上材料判断下列说法正确的是（　　） A.这款移动电源能为手机提供的最大充电量为8000mAh B.这款移动电源充满电后所储存的总化学能为37Wh C.乘飞机出行时，这款移动电源可以托运 D.Wh与mAh均为能量单位 9、（多选）一只标有“220 V 60 W”的白炽灯泡，加上的电压U由零逐渐增大到220 V。在此过程中，电压U和电流，的关系可用图线表示。在如图所示的四个图线中，肯定不符合实际的是（　　） 二、非选择题 10、如图甲所示为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a=1 m，b=0.2 m，c=0.1 m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U-I图线如图乙所示，当U=10 V时，求电解液的电阻率ρ是多少？ 11、对于金属导体，从宏观上看，其电阻定义式为∶。金属导体的电阻满足电阻定律∶ρ。在中学教材中，我们是从实验中总结出电阻定律的，而“金属经典电子论”认为，电子定向运动是一段一段加速运动的接替，各段加速都是从定向速度为零开始。设有一段通电金属导体，其长为L，横截面积为S，自由电子电荷量为e、质量为m，单位体积内自由电子数为n，自由电子两次碰撞之间的时间为t0。试利用“金属经典电子论”，从理论上推导金属导体的电阻。 12、两根材料相同的均匀直导线a和b串联在电路上，a长为l0，b长为2l0。 （1）若沿长度方向的电势随位置的变化规律如图所示，求∶ ①a、b两导线内电场强度大小之比E1∶E2； ②a、b两导线横截面积之比S1∶S2。 （2）以下对直导线内部做进一步分析∶设导线单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v。现将导线中电流I与导线横截面积S的比值定义为电流密度，其大小用j表示。 ①请建立微观模型，利用电流的定义式，推导∶j=nev； ②从宏观角度看，导体两端有电压，导体中就形成电流；从微观角度看，若导体内没有电场，自由电子就不会定向移动。设导体的电阻率为ρ，导体内场强为E，试猜想j与E的关系并推导出j、ρ、E三者间满足的关系式。 （解题过程中需要用到的物理量要在解题时作必要的说明） 13、电荷的定向移动形成电流，电流是物理量中的基本量之一。电流载体称为载流子，大自然有很多种承载电荷的载流子，例如，金属导体内可自由移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的正负离子，半导体中的空穴，这些载流子的定向移动，都可形成电流。 （1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，已知静电力常量为k，电子的电荷量为e，质量为m，电子在半径为r的轨道上做圆周运动。试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小； （2）如图，AD表示一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为e。试证明导体中电流大小I=neSv； （3）有一圆柱形的纯净半导体硅，其横截面积为2.5 cm2，通有电流2 mA时，其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5 m/s，空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5 m/s。已知硅的密度为2.4×103 kg/m3，摩尔质量是28 g/mol。电子的电荷量e=-1.6×10-19C，空穴和电子总是成对出现，它们所带电荷量相等，但电性相反，阿伏加德罗常数为NA=6.02×1023mol-1。若一个硅原子至多只释放一个自由电子，试估算此半导体材料平均多少个硅原子才有一个硅原子释放出自由电子？ 参考答案 1、答案　B　比值法所定义的物理量，与表达式中的分子、分母无正、反比关系，只等于分子和分母的比值，而比值是恒定不变的，选项A、C、D都符合比值定义的特点，而B选项中电阻R是不变量，电流与电压成正比关系，故电流不属于比值定义的物理量，因此选项B符合题意。 2、答案　C　电流的定义式I=，即单位时间通过导体截面的电荷量，由题意知整段导体总电荷量Q=qLS，L为导体长度，t=，所以等效电流大小I==qvS，C项正确。 3、C 根据，AC段电阻大于BC段电阻，因整个导体中电流I相等，故A、C间的电压大于，A错误；AC段电阻与BC段电阻是串联关系，A、C间的电流等于B、C间的电流，B错误；根据电流微观表达式，从A到B，自由电荷的定向移动速率越来越小，C正确；根据，A、C间电场强度大于B、C间电场强度，A到B电场强度E逐渐减小，D错误。 答案　C　金属棒的电阻，自由电子定向移动形成的电流I=neSv，金属棒两端电压U=IR，故金属棒内的电场强度，选项C正确。 5、【答案】BD 6、【答案】B 7、【答案】C 8、答案　B　由表格可知电池容量为10 000 mAh，mAh是电量的单位，则A、D错。E能=UIt=3.7 V×10 Ah=37 Wh，B正确。由图1知，所有充电宝都不可托运，C错。 9、ACD 10、答案　40 Ω·m 解析　由题图乙可求得U=10 V时电解液的电阻为 Ω=2000Ω 由题图甲可知电解液长为 横截面积为S=b·c=0.02 m2 结合电阻定律R=ρ 得ρ= Ω·m=40 Ω·m。 11、答案　见解析 解析　设导体两端的电压为U，自由电子定向运动的平均速率为v； 由牛顿运动定律和运动学规律得t0 从微观上看，电流I=neSv 综上，由电阻的定义式得· 所以 12、答案　（1）①6∶1　②1∶6　（2）见解析 解析　（1）①根据U1=φ1-φ2，由图像知∶φ1=8 V，φ2=2 V，代入可得U1=6 V，同理U2=2 V 根据E=，由已知d1=l0，d2=2l0，代入可得E1∶E2=6∶1 ②因为两导线串联，所以电流I1 =I2，由欧姆定律I=，电阻定律R=ρ，将U1=6 V，U2=2 V，长度分别为l0和2l0代入，可得S1∶S2=1∶6 （2）①在直导线内任选一个横截面S，在Δt时间内以S为底，vΔt为高的柱体内的自由电子都将从此截面通过，由电流及电流密度的定义知∶j=，其中Δq=neSvΔt，代入上式可得∶j=nev。 ②猜想∶j与E成正比。 设横截面积为S，长为l的导线两端电压为U，则E=； 电流密度的定义式为j=，将I=代入，得j=； 导线的电阻R=ρ，代入上式，可得j、ρ、E三者间满足的关系式为∶j=。 13、答案　见解析 解析　（1）电子绕氢原子核做圆周运动，所需的向心力由原子核对电子的库仑引力来提供， 根据， 又 解得 （2）导体中电流大小， t时间内所有电荷沿导体长度方向定向移动的距离为vt，则t时间内通过导体某一横截面的自由电荷数为nSvt， 该时间内通过导体该横截面的电荷量q=nSvte， 则I=neSv （3）设此半导体单位体积内有n个自由电子，同时也将有n个空穴；以S表示横截面积，v1和v2分别表示半导体中空穴和自由电子的定向移动速率，I1和I2分别表示半导体中空穴和自由电子形成的电流，则有∶ I1=nev1S I2=nev2S 总电流I=I1+I2 由此可得 设单位体积内有n个硅原子放出一个自由电子；单位体积内硅原子的个数A 则， 代入数据解得=1×10-5 则知每1×105个硅原子才有一个硅原子释放出一个自由电子 学科网（北京）股份有限公司 $