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第29 讲 电流 电阻 电功 电功率
——划重点之精细讲义系列
一．电流
1．形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压．
2．电流是标量，正电荷定向移动的方向规定为电流的方向．
3．两个表达式：①定义式：I＝；②决定式：I＝.
二．电阻、电阻定律
1．电阻：反映了导体对电流阻碍作用的大小．表达式为：R＝.
2．电阻定律：同种材料的导体，其电阻跟它的长度成正比，与它的横截面积成反
比，导体的电阻还与构成它的材料有关．表达式为：R＝ρ.
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：金属的电阻率随温度升高而增大；半导体的电阻率随温
度升高而减小．
三．部分电路欧姆定律及其应用
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＝.
3．适用范围：金属导电和电解液导电，不适用于气体导电或半导体元件．
4．导体的伏安特性曲线(I －U)图线
(1)比较电阻的大小：图线的斜率k＝tan θ＝＝，图中R1＞R2(填“＞”、“＜”或
“＝”)．
(2)线性元件：伏安特性曲线是直线的电学元件，适用于欧姆定律．
(3)非线性元件：伏安特性曲线为曲线的电学元件，不适用于欧姆定律．
四．电功率、焦耳定律
1．电功：电路中电场力移动电荷做的功．表达式为W＝qU＝UIt.
2．电功率：单位时间内电流做的功．表示电流做功的快慢．表达式为P＝＝UI.
3．焦耳定律：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．表达式为Q ＝
I 2 Rt
.
4．热功率：单位时间内的发热量．表达式为P＝.
1
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考点一 对电流的理解和计算
1. 应用I＝计算时应注意：若导体为电解液，因为电解液里的正、负离子移动方
向相反，但形成的电流方向相同，故q 为正、负离子带电荷量的绝对值之和．
2．电流的微观本质
如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体，长为l，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，每个自由电荷的电荷量为q，AD 导体中自由电荷总数N＝nlS，总电荷
量Q＝Nq＝nqlS，所用时间t＝，所以导体AD 中的电流I＝＝＝nqSv.
【典例1】如图所示，一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，设
棒单位长度内所含的电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，由
于棒的运动而形成的等效电流大小为( )
A．vq
B．
C．qvS
D.
【典例2】有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体，甲的横截面积是乙的两倍，
而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍，以下说法中正确的是( )
A．甲、乙两导体的电流相同
B．乙导体的电流是甲导体的两倍
C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍
D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等
【典例3】(多选)截面直径为d、长为l 的导线，两端电压为U，当这三个量中的一
个改变时，对自由电子定向移动平均速率的影响，下列说法正确的是( )
A．电压U 加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍
B．导线长度l 加倍时，自由电子定向移动的平均速率减为原来的一半
C．导线截面直径d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率不变
D．导线截面直径d 加倍时，自由电子定向移动的平均速率加倍
考点二 电阻 电阻定律
2
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1. 两个公式对比
公式
R＝ρ
R＝
区别
电阻的决定式
电阻的定义式
说明了电阻的决定因素
提供了一种测定电阻的方法，并不说明电
阻与U 和I 有关
只适用于粗细均匀的金属
导体和浓度均匀的电解质
溶液
适用于任何纯电阻导体
2.电阻率是反映制作导体的材料导电性能好坏的物理量，导体电阻率与电阻阻值
无直接关系，即电阻大，电阻率不一定大；电阻率小，电阻不一定小．
【典例1】(多选)对于常温下一根阻值为R 的均匀金属丝，下列说法中正确的是(
)
A．常温下，若将金属丝均匀拉长为原来的10 倍，则电阻变为10R
B．常温下，若将金属丝从中点对折起来，电阻变为R
C．给金属丝加上的电压逐渐从零增大到U0，则任一状态下的比值不变
D．金属材料的电阻率随温度的升高而增大
【典例2】一个内电阻可以忽略的电源，给装满绝缘圆管的水银供电，通过水银
的电流为0.1 A．若把全部水银倒在一个内径大一倍的绝缘圆管内(恰好能装满圆管)，
那么通过水银的电流将是( )
A．0.4 A
B．0.8 A
C．1.6 A
D．3.2 A
【典例3】用电器到发电场的距离为l，线路上的电流为I，已知输电线的电阻率
为ρ.为使线路上的电压降不超过U.那么，输电线的横截面积的最小值为( )
A.
B.
C.
D.
【典例4】两根完全相同的金属裸导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的2 倍，
把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同电压后，则在相同时间内通过它
们的电荷量之比为( )
A．1∶4
B．1∶8
C．1∶16
D．16∶1
导体变形后电阻的分析方法
某一导体的形状改变后，讨论其电阻变化应抓住以下三点：
(1)导体的电阻率不变．
(2)导体的体积不变，由V＝lS 可知l 与S 成反比．
(3)在ρ、l、S 都确定之后，应用电阻定律R＝ρ 求解．
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考点三 伏安特性曲线
1. 图甲为线性元件的伏安特性曲线，图乙为非线性元件的伏安特性曲线．
2 图象的斜率表示电阻的倒数，斜率越大，电阻越小，故Ra<Rb，图线c 的电阻
减小，图线d 的电阻增大．
3．用IU(或UI)图线来描述导体和半导体的伏安特性时，曲线上每一点对应一组
U、I 值，为该状态下的电阻值，UI 为该状态下的电功率．在曲线上某点切线的斜率不
是电阻的倒数．
4．非线性元件电阻的确定：如图，非线性元件的I－U 图线是曲线，导体电阻Rn
＝，即电阻等于图线上点（Un，In）与坐标原点连线的斜率的倒数。而不等于该点切线
斜率的倒数。如图所示。
【特别提醒】I－U 图线中图线上点与坐标原点连线的斜率k＝，斜率k 不能理解
为k＝tanα（α 为图线为U 轴的夹角），因坐标轴的单位可根据需要人为规定，同一电
阻在坐标轴单位不同时倾角α 是不同的。
5．闭合电路欧姆定律的U—I 曲线和部分电路欧姆定律的U—I 曲线意义
（1）U—I 曲线不同。
（2）图线表示的物理规律不同：如图（甲）是对固定电阻而言的，纵坐标和横坐
标分别代表了该电阻两端的电压U 和通过该电阻的电流I，反映了I 和U 的正比关系；
图（乙）是对闭合电路整体而言的，U 表示路端电压，I 表示通过电源的电流，图线反
映U 和I 的相互制约的关系。[来源:学科网ZXXK]
（3）图线的物理意义不同：图（甲）表示导体的性质，U 与I 成正比的前提是电
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阻R 保持不变；图（乙）表示电源的性质，外电阻变化使U 和I 变化，而电源电动势
和内阻不变。
（4）图线斜率意义不同：图（甲）表示导体的电阻R＝
ΔU
ΔI ；图（乙）表示电源
的内阻r＝|
ΔU
ΔI |。
6．电源和电阻U－I 图象的比较
（1）两种U－I 图象的比较
图象上特征
物理意义
电源U－I 图象
电阻U－I 图象
图形
图象表述的物
理量变化关系
电源的路端电压随电路电流
的变化关系
电阻两端电压随电阻
中的电流的变化关系
图线与坐标
轴交点
与纵轴交点表示电源电动势，与
横轴交点表示短路电流
过坐标轴原点，表示
没有电压时电流为0
图线上每一点
坐标的乘积UI
表示电源的输出功率
表示电阻消耗的功率
图线上每一点
对应的U、I 比值
表示外电阻的大小，不同点
对应的外电阻大小不同
每一点对应比值均等大，
表示此电阻的大小不变
图线斜率的大小
内阻r
电阻大小
（2）对电源的U－I 图象若纵坐标上的取值不从0 开始图象与纵轴的交点表示什
么？与横轴的交点还表示短路电流吗？电源内阻如何计算？
纵轴交点仍表示电源的电动势，而横轴上的截距不表示短路电流，斜率的绝对值
表示内阻r。
（3）利用两种图象解题的基本方法
利用电源的U－I 图象和电阻的U－I 图象解题。无论电阻的U－I 图象是线性还是
非线性，解决此类问题的基本方法是图解法，即把电源和电阻的U－I 图线画在同一坐
标系中，图线的交点即电阻的“工作点”，电阻的电压和电流可求，其他的量也可求。
【典例1】小灯泡通电后其电流I 随所加电压U 变化的图线如图所示，P 为图线上
一点，PN 为图线在P 点的切线，PQ 为U 轴的垂线，PM 为I 轴的垂线，则下列说法中
正确的是( )
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A．随着所加电压的增大，小灯泡的电阻减小
B．对应P 点，小灯泡的电阻为R＝
C．对应P 点，小灯泡的电阻为R＝
D．对应P 点，小灯泡的功率为图中矩形PQOM 所围面积
【典例2】某一导体的伏安特性曲线如图中AB(曲线)所示，关于导体的电阻，以
下说法正确的是( )
A．B 点的电阻为12 Ω
B．B 点的电阻为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
【典例3】(多选)在如图甲所示的电路中，L1、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S 闭合时，电路中的总电流为0.25
A，则此时( )
A．L1上的电压为L2上电压的2 倍
B．L1消耗的电功率为0.75 W
C．L2的电阻为12 Ω
D．L1、L2消耗的电功率的比值大于4∶1
【典例4】如图所示的U-I 图像中，直线①为某电源的路端电压与电流的关系图线，
曲线②为某一电阻R 的U-I 图线，用该电源直接与电阻R 连接成闭合电路。由图象可知
（ ）
A．此状态下R 的阻值为4.0Ω
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B．电源电动势为3V，内阻为1.0Ω
C．电源的输出功率为3.0W
D．电源内部消耗功率为1.5W
【典例5】如图所示，图中直线①表示某电源的路端电压与电流的关系图线，图
中曲线②表示该电源的输出功率与电流的关系图线，则下列说法正确的是（ ）
A．电源的输出功率随外电阻的增大而增大
B．当电流为
时，输出功率达到最大值
C．电源电动势为
，内阻为
D．输出功率为
时，外接电阻可能为
【典例6】如图所示，直线A 为电源a 的路端电压与电流的关系图线；直线B 为电
源b 的路端电压与电流的关系图线；直线C 为一个电阻R 两端电压与电流的关系图线。
将这个电阻分别接到a、b 两电源上，那么（ ）
A．电源a 的电动势较大，内阻较小
B．R 接到a 电源上时电源的输出功率较大，但电源效率较低
C．R 接到a 电源上时电源的发热功率较大，电源效率也较高
D．R 接到b 电源上时电阻的输出功率较大，电源效率也较高
IU 图线求电阻应注意的问题
伏安特性曲线上每一点对应的电压与电流的比值就是该状态下导体的电阻，即曲
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线上各点切线的斜率的倒数不是该状态的电阻，但伏安特性曲线的斜率变小说明对应
的电阻变大．
考点四 电功、电功率及焦耳定律
1．纯电阻电路与非纯电阻电路的比较
(1)用电器在额定电压下正常工作，用电器的实际功率等于额定功率，即P 实＝P 额．
(2)用电器的工作电压不一定等于额定电压，用电器的实际功率不一定等于额定功
率，若U 实＞U 额，则P 实＞P 额，用电器可能被烧坏．
【典例1】有一个小型直流电动机，把它接入电压为U1＝0.2 V 的电路中时，电动
机不转，测得流过电动机的电流I1＝0.4 A；若把电动机接入U2＝2.0 V 的电路中，电动
机正常工作，工作电流I2＝1.0 A．求：
(1)电动机正常工作时的输出功率多大？
(2)如果在电动机正常工作时，转子突然被卡住，此时电动机的发热功率是多大？
【典例2】有一台标有“220 V,50 W”的电风扇，其线圈电阻为0.4 Ω，在它正常工
作时，下列求其每分钟产生的电热的四种解法中，正确的是( )
A．I＝＝ A，Q＝UIt＝3 000 J
B．Q＝Pt＝3 000 J
C．I＝＝ A，Q＝I2Rt＝1.24 J
D．Q＝t＝×60 J＝7.26×106 J
【典例3】(多选)下表列出了某品牌电动自行车及所用电动机的主要技术参数，不
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计其自身机械损耗．若该车在额定状态下以最大运行速度行驶，则( )
自重
40 kg
额定电压
48 V
载重
75 kg
额定电流
12 A
最大行驶速度
20 km/h
额定输出功率
350 W
A.电动机的输入功率为576 W
B．电动机的内电阻为4 Ω
C．该车获得的牵引力为104 N
D．该车受到的阻力为63 N
【典例4】在如图所示电路中，电源电动势为12 V，电源内阻为1.0 Ω，电路中的
电阻R0为1.5 Ω，小型直流电动机M 的内阻为0.5 Ω.闭合开关S 后，电动机转动，电流
表的示数为2.0 A．则以下判断中正确的是( )
A．电动机的输出功率为14 W
B．电动机两端的电压为7.0 V
C．电动机的发热功率为4.0 W
D．电源输出的电功率为24 W
(1)在非纯电阻电路中，t 既不能表示电功也不能表示电热，因为欧姆定律不再成立．
(2)不要认为有电动机的电路一定是非纯电阻电路，当电动机不转动时，仍为纯电
阻电路，欧姆定律仍适用，电能全部转化为内能．只有在电动机转动时为非纯电阻电
路，U>IR，欧姆定律不再适用，大部分电能转化为机械能．
1．(多选)下列说法正确的是( )
A．据R＝可知，加在电阻两端的电压变为原来的2 倍时，导体的电阻也变为原来
的2 倍
B．不考虑温度对阻值的影响，通过导体的电流及加在两端的电压改变时导体的电
阻不变
C．据ρ＝可知，导体的电阻率与导体的电阻和横截面积的乘积RS 成正比，与导
体的长度l 成反比
D．导体的电阻率与导体的长度l、横截面积S、导体的电阻R 皆无关
2．一根长为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
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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.
3．下列说法正确的是( )
A．电流通过导体的热功率与电流大小成正比
B．力对物体所做的功与力的作用时间成正比
C．电容器所带电荷量与两极间的电势差成正比
D．弹性限度内，弹簧的劲度系数与弹簧伸长量成正比
4．如图所示为一磁流体发电机示意图，A、B 是平行正对的金属板，等离子体(电
离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在t 时间内有n 个
自由电子落在B 板上，则关于R 中的电流大小及方向判断正确的是( )
A．I＝，从上向下
B．I＝，从上向下
C．I＝，从下向上
D．I＝，从下向上
5．欧姆不仅发现了欧姆定律，还研究了电阻定律，有一个长方体型的金属电阻，
材料分布均匀，边长分别为a、b、c，且a＞b＞c.电流沿以下方向流过该金属电阻，其
中电阻的阻值最小的是( )
6．某个由导电介质制成的电阻截面如图所示，导电介质的电阻率为ρ，制成内外
半径分别为a 和b 的半球壳层形状(图中阴影部分)，半径为a、电阻不计的球形电极被
嵌入导电介质的球心成为一个引出电极，在导电介质的外层球壳上镀上一层电阻不计
的金属膜成为另外一个电极，设该电阻的阻值为R.下面给出R 的四个表达式中只有一
个是合理的，你可能不会求解R，但是你可以通过一定的物理分析，对下列表达式的
合理性做出判断．根据你的判断，R 的合理表达式应为( )
A．R＝
B．R＝
C．R＝
D．R＝
7. (多选)我国已经于2012 年10 月1 日起禁止销售100 W 及以上的白炽灯，以后将
逐步淘汰白炽灯．假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图所示．图
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象上A 点与原点的连线与横轴成α 角，A 点的切线与横轴成β 角，则( )
A．白炽灯的电阻随电压的增大而减小
B．在A 点，白炽灯的电阻可表示为tan β
C．在A 点，白炽灯的电功率可表示为U0I0
D．在A 点，白炽灯的电阻可表示为
8．一只电饭煲和一台洗衣机并联接在输出电压为220 V 的交流电源上(其内电阻
可忽略不计)，均正常工作．用电流表分别测得通过电饭煲的电流是5.0 A，通过洗衣
机电动机的电流是0.50 A，则下列说法中正确的是( )
A．电饭煲的电阻为44 Ω，洗衣机电动机线圈的电阻为440 Ω
B．电饭煲消耗的电功率为1 555 W，洗衣机电动机消耗的电功率为155.5 W
C．1 min 内电饭煲消耗的电能为6.6×104 J，洗衣机电动机消耗的电能为
6.6×103 J
D．电饭煲发热功率是洗衣机电动机发热功率的10 倍
9．一个用半导体材料制成的电阻器D，其电流I 随它两端电压U 变化的关系图象
如图甲所示，若将它与两个标准电阻R1、R2并联后接在电压恒为U 的电源两端，3 个
用电器消耗的电功率均为P，现将它们连接成如图乙所示的电路，接在该电源的两端，
设电阻器D 和电阻R1、R2消耗的电功率分别是PD、P1、P2，它们之间的关系为( )
A．P1＝4PD
B．PD＝
C．PD＝P2
D．P1＜4P2
10．下图中的四个图象中，最能正确地表示家庭常用的白炽灯泡在不同电压下消
耗的电功率P 与电压平方U2之间函数关系的是( )
11．如图所示为甲、乙两灯泡的I U 图象，根据图象计算甲、乙两灯泡并联在电
压为220 V 的电路中实际发光的功率分别为( )
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A．15 W 30 W
B．30 W 40 W
C．40 W 60 W
D．60 W 100 W
12．如图所示是某款理发用的电吹风的电路图，它主要由电动机M 和电热丝R 构
成．当闭合开关S1、S2后，电动机驱动风叶旋转，将空气从进风口吸入，经电热丝加
热，形成热风后从出风口吹出．已知电吹风的额定电压为220 V，吹冷风时的功率为
120 W，吹热风时的功率为1 000 W．关于该电吹风，下列说法正确的是( )
A．电热丝的电阻为55 Ω
B．电动机线圈的电阻为 Ω
C．当电吹风吹热风时，电热丝每秒钟消耗的电能为1 000 J
D．当电吹风吹热风时，电动机每秒钟消耗的电能为1 000 J
13．(多选)如图所示，定值电阻R1＝20 Ω，电动机绕线电阻R2＝10 Ω，当开关S
断开时，电流表的示数是I1＝0.5 A，当开关合上后，电动机转动起来，电路两端的电
压不变，电流表的示数I 和电路消耗的电功率P 应是( )
A．I＝1.5 A
B．I<1.5 A
C．P＝15 W
D．P<15 W
14．(多选)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成．
每个闪击持续时间仅40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中．在某一次闪
击前云地之间的电势差约为1.0×109 V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云
地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀
的．根据以上数据，下列判断正确的是( )
A．闪电电流的瞬时值可达到1×105A
B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014W
C．闪电前云地间的电场强度约为1×106V/m
D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106J
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1．（2021·江苏·高考真题）有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧
流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为
的电容器，在
内细胞膜两
侧的电势差从
变为
，则该过程中跨膜电流的平均值为（ ）
A．
B．
C．
D．
2．（2020·浙江·高考真题）小明在一根细橡胶管中灌满食盐水，两端用粗铜丝塞住管
口，形成一段封闭的盐水柱。他将此盐水柱接到电源两端，电源电动势和内阻恒定。
握住盐水柱两端将它水平均匀拉伸到原长的1.2 倍，若忽略温度对电阻率的影响，则此
盐水柱（ ）
A．通过的电流增大
B．两端的电压增大
C．阻值增大为原来的1.2 倍
D．电功率增大为原来的1.44 倍
13
