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第十章 第1课时 电路的基本概念及规律_04-物理-高考总复习_一轮复习_2025年_2025年大一轮复习讲义人教版物理_资料_1-资料_大一轮复习讲义教师专用

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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
第1 课时 电路的基本概念及规律
目标要求 1.知道电流的概念、定义式及微观表达式。2.理解部分电路欧姆定律及电阻定
律。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。
1
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考点一  电流的概念及表达式
1.电流
电荷的定向移动形成电流,I=。
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。
思考
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==nqvS。
2.在导体导电时,电流的传输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  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.  B.  C.ρnev  D.
答案 C
解析 由电流的定义式可知,I===neSv,由欧姆定律可得,U=IR=neSv·ρ=ρneLv,又
电场强度大小为E=,故E=ρnev,选项C 正确。
电流的三种表达式及其比较
公式
适用范围
公式含义
I=
一切电路
反映了I 的大小,但不能说I∝q、I∝
I=nqSv
一切电路
从微观上看,n、q、S、v 决定了I 的大小
I=
金属、电解质溶液
I 由U、R 决定,I∝U、I∝
2
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考点二 部分电路欧姆定律及电阻定律
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=。
(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)图线a、c、d、f 表示线性元件,b、e 表示非线性元件。
(2)图线b 上的点与O 点连线的斜率不断变小,电阻不断变小;图线e 上的点与O 点连线的
斜率不断变大,电阻不断变小。
(3)图中Ra>Rc,Rd<Rf。(均选填“>”“<”或“=”)
(4)对于非线性元件,应根据R=计算某点的电阻,而不是该点切线的斜率(或斜率的倒数)。
3.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=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,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。( × )
2.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。
( × )
3.电阻率越大,导体对电流的阻碍作用就越大。( × )
4.U-I 图像上的点与坐标原点连线斜率的变化反映阻值的变化。( √ )
3
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例2  (多选)(2024·广东省模拟)离地面高度5.0×104 m 以下的大气层可视为电阻率较大的
漏电介质,假设由于雷暴对大气层的“电击”,使得离地面高度5.0×104 m 处的大气层与
带负电的地球表面之间形成稳定的电场,其电势差约为3×105 V。已知雷暴每秒给地球充
电的电荷量约为1.8×103 C,地球表面积近似为5.0×1014 m2,则(  )
A.该大气层的等效电阻约为600 Ω
B.该大气层的平均漏电电流约为1.8×103 A
C.该大气层的平均电阻率约为1.7×1012 Ω·m
D.该大气层的平均电阻率约为1.7×108 Ω·m
答案 BC
解析 该大气层的平均漏电电流约为I== A=1.8×103 A,该大气层的等效电阻为R== 
Ω≈167 Ω,故A 错误,B 正确;根据R=ρ 可得,该大气层的平均电阻率约为ρ== 
Ω·m≈1.7×1012 Ω·m,故C 正确,D 错误。
例3  如图所示为a、b 两电阻的伏安特性曲线,图中α=45°,关于两电阻的描述正确的是
(  )
A.电阻a 的阻值随电流的增大而增大
B.因I-U 图像的斜率表示电阻的倒数,故电阻b 的阻值R==1 Ω
C.在两图线交点处,电阻a 的阻值等于电阻b 的阻值
D.在两图线交点处电阻a 的阻值是电阻b 的阻值的2 倍
答案 C
解析 I-U 图像上的点与坐标原点连线的斜率等于电阻的倒数,由题图可知,电阻a 的图
像上的点与坐标原点连线的斜率越来越大,故电阻a 的阻值随电流的增大而减小,故选项A
错误;I-U 图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数,但是由于横、纵坐标轴的
长度单位不同,则不能由R==1 Ω 求解电阻b 的阻值,只能通过R== Ω=2 Ω 求解,选
项B 错误;根据R=可知在两图线交点处,电阻a 的阻值等于电阻b 的阻值,选项C 正确,
D 错误。
电阻的决定式和定义式的区别
公式
R=ρ
R=
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区别
电阻的决定式
电阻的定义式
说明了电阻的决定因素
提供了一种测电阻的方法,并不能说明电
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
考点三 串、并联电路分析 电表的改装原理
1.串、并联电路的特点
串联电路
并联电路
电流
I=I1=
  I 2=
  …
  =
  I n
I=I1+
  I 2+
  …
  +
  I n
电压
U=U1+
  U  2+
  …
  +
  U  n
U=U1=
  U  2=
  …
  =
  U  n
电阻
R=R1+
  R  2+
  …
  +
  R  n
=++…+
功率分配
==…=
P1R1=P2R2=…=PnRn
P 总=P1+P2+…+Pn
2.串、并联电路几个常用的推论
(1)串联电路的总电阻大于其中任一部分电路的总电阻。
(2)并联电路的总电阻小于其中任一支路的总电阻。
(3)无论电阻怎样连接,每一段电路的总电功率P 总是等于各个电阻的电功率之和。
(4)无论是串联电路还是并联电路,电路中任意一个电阻变大时,电路的总电阻变大。
3.电表的两种改装的比较
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=-Rg
R=
改装后的量程
U=Ig(Rg+R)
I=Ig
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校准电路
1.并联电路的总电阻一定大于其中某一支路的电阻。( × )
2.串联电路中某一电阻增大,总电阻增大,并联电路中某一电阻增大,总电阻减小。( × 
)
3.若将分压电阻串联在电流表上改装成电压表后,增大了原电流表的满偏电压。( × )
例4  (2023·海南海口市一中模拟)如图所示,R1=2 Ω,R2=10 Ω,R3=10 Ω,A、B 两端接
在电压恒定的电源上,则(  )
A.S 断开时,R1与R2的两端电压之比为5∶1
B.S 闭合时,R1与R2两端的电压之比为2∶5
C.S 闭合时,通过R2与R3的电流之比为2∶1
D.S 闭合时,R1与R2的功率之比为2∶5
答案 B
解析 S 断开时,R1与R2串联,两端电压之比为U1∶U2=R1∶R2=1∶5,A 错误;S 闭合时,
R1与R2两端的电压之比为U1′∶U2′=R1∶=2∶5,B 正确;S 闭合时,通过R2与R3的电
流之比为1∶1,C 错误;S 闭合时,R1与R2的功率分别为P1=I2R1=2I2,P2=()2R2=I2,则
P1∶P2=4∶5,D 错误。
例5  (2023·河南灵宝市第一中学模拟)如图所示,某学习小组进行电表改装的实验,已知
表头内阻为100 Ω,满偏电流为300 mA,使用OA 接线柱时它是量程为0~3 A 的电流表,
使用
OB 接线柱时它是量程为0~0.6 A 的电流表,使用OC 接线柱时它是量程为0~60 V 的电压
表,则图中的R1=______ Ω,R2=________ Ω,R3=________ Ω。
答案 20 80 50
解析 使用OA 接线柱时,量程为0~3 A,
则有IOA=3 A=Ig+
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使用OB 接线柱时,量程为0~0.6 A,
则有IOB=0.6 A=Ig+
其中Ig=0.3 A,Rg=100 Ω
联立解得R1=20 Ω,R2=80 Ω
使用OC 接线柱时,量程为0~60 V,
则有UOC=60 V=IOB+IOBR3,
解得R3=50 Ω。
考点四 电功、电功率、电热、热功率
1.电功和电热、电功率和热功率的区别和联系
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=I 2 Rt
  
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=I 2 R  
2.纯电阻用电器与非纯电阻用电器的比较
1.公式W=UIt=t=I2Rt 适用于所有电路。( × )
2.在非纯电阻电路中P=UI>I2R。( √ )
3.焦耳定律只适用于纯电阻电路,不适用于非纯电阻电路。( × )
例6  (2023·上海市浦东新区一模)四只完全相同的灯泡分别用图甲、乙两种方式连接,电
路两端电压分别为6 V 和10 V。当灯泡都正常发光时,R1、R2 消耗的电功率分别为P1 和
P2,则(  )
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A.P1>P2  
B.P1<P2
C.P1=P2  
D.无法确定
答案 A
解析 灯泡都正常发光,根据电路结构,两电路总电流关系为I1=2I2,电路总功率分别为
U1I1=P1+2PL,U2I2=P2+2PL,得P1-P2=2U1I2-U2I2>0,即P1>P2,故选A。
例7  (2023·浙江嘉兴市期末)如图所示,2022 年长江流域发生严重干旱灾害期间,农民通
过潜水泵抽取地下水灌溉农田。已知潜水泵由电动机、水泵、输水钢管组成,某地下水源距
离地表6 m 深,安装潜水泵时将一根输水钢管竖直打入地底下与地下水源连通,水泵出水口
离地表高度为0.45 m,水流从出水口水平喷出时的速度为4 m/s,每秒出水量为3 kg。水泵
由功率为330 W 的电动机带动,已知电动机额定电压为220 V,水泵的抽水效率为75%,水
的密度为1.0×103 kg/m3,重力加速度g 取10 m/s2,则(  )
A.出水口钢管横截面面积为2.5×10-3 m2
B.每秒内水流机械能增加24 J
C.水泵的输入功率为217.5 W
D.电动机线圈的电阻为 Ω
答案 D
解析 设每秒出水量为m,根据题意有m=ρV,V=Svt=Sv,联立解得S=7.5×10-4 m2,
故A 错误;以每秒内流出的水为研究对象,每秒内水流机械能增加ΔE=mgh+mv2,h=6 m
+0.45 m=6.45 m,解得ΔE=217.5 J,故B 错误;根据题意,水泵的输入功率为P 入===
= W=290 W,故C 错误;水泵的输入功率等于电动机的输出功率,对电动机有P 总=P 入
+I2r,P 总=UI,联立可得r= Ω,故D 正确。
课时精练
1.(2023·江西萍乡市期中)电鳐是一种放电能力很强的鱼类,它借助头侧与胸鳍间发达的卵
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圆形发电器官,产生最高达到200 V 的电压,其放电电流可达60 A,有海中“活电站”之
称。某电鳐每秒能放电150 次,其放电情况可近似如图所示。则1 s 内该电鳐放电的电荷量
大约为(  )
A.300 C  B.180 C  C.60 C  D.30 C
答案 D
解析 根据题图可知,该电鳐放电1 次所需的时间为t= s,放出的电荷量为q0=It=60× 
C= C,则1 s 内该电鳐放电的电荷量大约为q=nq0=150× C=30 C,故选D。
2.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== Ω=40 Ω,故A 错误,B 正确;A 点时导体电阻为RA== 
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。
3.(2024·浙江省模拟)在我国偏远乡村的电路上常用熔断保险丝。当电路中有较大电流通过
时,保险丝会快速熔断,及时切断电源,保障用电设备和人身安全。经测量,有一段电阻为
R、熔断电流为2 A 的保险丝。若将这段保险丝对折后绞成一根,那么保险丝的电阻和熔断
电流将变为(  )
A.R,4 A  
B.R,4 A
C.R,0.5 A  
D.R,1 A
答案 A
解析 根据R=ρ 可知,对折后电阻为R′=ρ=R,而两段最大电流为2 A 的保险丝并联,
其允许通过的最大电流I′=2Imax=4 A,故选A。
4.(2023·重庆市七校联考)如图甲所示为一款儿童电动汽车,该款电动汽车的部分参数如图
乙所示,则下列说法正确的是(  )
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A.电机的输入功率等于54 W
B.电源规格中的45 A·h,A·h 是电功的单位
C.电机在正常工作时突然被卡住不转动,此时通过电机的电流会超过2 A
D.电机线圈的电阻为6 Ω
答案 C
解析 由参数可知,电机正常工作时的电流为2 A,额定电压为12 V,所以电机的输入功率
为P=UI=24 W,故A 错误;A·h 是电荷量的单位,故B 错误;由参数可知,电机正常工作
时的电流为2 A,若电机在正常工作时突然被卡住不转动,此时通过电机的电流会超过2 
A,故C 正确;根据题意,由于电机为非纯电阻电路,则电机线圈的电阻小于6 Ω,故D 错
误。
5.(2020·全国卷Ⅰ·17)图(a)所示的电路中,K 与L 间接一智能电源,用以控制电容器C 两端
的电压UC。如果UC随时间t 的变化如图(b)所示,则下列描述电阻R 两端电压UR随时间t 变
化的图像中,正确的是(  )
答案 A
解析 电阻R 两端的电压UR=IR,其中I 为线路上的充电电流或放电电流。对电容器,Q=
CUC,而I==C,由UC-t 图像知,1~2 s 内,电容器充电,令I 充=I;2~3 s 内,电容器
电压不变,则电路中电流为0;3~5 s 内,电容器放电,则I 放=,I 充与I 放方向相反,结合
UR=IR 可知,电阻R 两端的电压随时间的变化图像与A 对应,故选A。
6.(2023·湖北恩施市模拟)如图所示为示波器衰减电路的示意图,ab 之间为信号电压的输入端,
cd 为衰减电路的输出端,P 是和衰减旋钮固连在一起的开关,R1、R2、R3、R4为四个定值电
阻,当P 接通1 时电压没有被衰减,当P 分别接通2、3、4 时电压被衰减10 倍、100 倍、1 
10
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000 倍(即输出电压变为输入电压的0.1、0.01、0.001),若某个示波器的衰减电路中,R4=1 
Ω,不计导线电阻,则其他电阻的阻值分别为(  )
A.R1=900 Ω,R2=90 Ω,R3=9 Ω
B.R1=999 Ω,R2=99 Ω,R3=9 Ω
C.R1=10 Ω,R2=100 Ω,R3=1 000 Ω
D.R1=1 000 Ω,R2=100 Ω,R3=10 Ω
答案 A
解析 当P 接通4 时,输出电压变为输入电压的0.001,即=,解得R1+R2+R3=999 Ω,当
P 接通3 时,输出电压变为输入电压的0.01,即=,当P 接通2 时,输出电压变为输入电压
的0.1,即=,只有A 均满足要求,故A 正确,B、C、D 错误。
7.(多选)如图为某控制电路的一部分,已知AA′的输入电压为24 V,如果电阻R=6 kΩ,R1
=6 kΩ,R2=3 kΩ,则BB′可能输出的电压是(  )
A.12 V  B.8 V  C.6 V  D.3 V
答案 ABC
解析 若两开关都闭合,则电阻R1 和R2 并联,再和R 串联,UBB′为并联电路两端电压,
UBB′=UAA′=6 V;若S1闭合,S2断开,则R1和R 串联,UBB′′=UAA′=12 V;若S2闭合,
S1断开,则R2和R 串联,UBB′″=UAA′=8 V;若S1、S2都断开,则电路断路,UBB′=24 
V,故选A、B、C。
8.(2024·浙江省模拟)如图所示,某扫地机器人电池容量为9 000 mA·h,额定电压为8 V,额
定功率为24 W,为延长锂电池寿命,当剩余电量为总容量的20%时就需要充电,则下列说
法正确的是(  )
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A.扫地机器人正常工作时的电流为 A
B.扫地机器人的电阻为 Ω
C.扫地机器人充满电后一次工作时间约为2.4 h
D.扫地机器人充满电后一次工作时间内消耗的电能约为30 W·h
答案 C
解析 扫地机器人正常工作时的电流为I== A=3 A,A 错误;扫地机器人是非纯电阻用
电器,根据题中条件无法计算扫地机器人的电阻,B 错误;根据题意有q=9 000 mA·h=9 
A·h,扫地机器人充满电后一次工作时间约为t=×80%=×0.8 h=2.4 h,C 正确;扫地机器
人充满电后一次工作时间内消耗的电能约为E 电=Uq×80%=57.6 W·h,D 错误。
9.(多选)(2023·福建省厦门一中模拟)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= 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== 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== Ω= Ω,改装为I2=100 mA=0.1 A 电流表时,可得分流电阻
的阻值R1=,联立解得R1= Ω,R2=10 Ω,故C 正确,D 错误。
10.(多选)(2023·广东汕尾市期末)已知在相等亮度下,白炽灯消耗的电能是荧光灯的5 倍,
是LED 灯的15 倍。在额定电压220 V 下工作的白炽灯、荧光灯和LED 灯,如果要求荧光灯
和LED 灯发光亮度与100 W 的白炽灯相同,则(  )
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A.可选用 W 的LED 灯
B.通过LED 灯的电流为 A
C.在60 s 内通过LED 灯的电荷量为 C
D.在相同时间内,电流对荧光灯做的功是白炽灯的5 倍
答案 ABC
解析 由题意可得,相等亮度下,白炽灯的额定功率是LED 灯额定功率的15 倍,则P 白=
15PLED,所以要使LED 灯发光亮度与100 W 的白炽灯相同,则可选用LED 灯的功率为PLED
=×100 W= W,A 正确;由公式P=UI 得,通过LED 灯的电流为ILED== A= A,B 正
确;在60 s 内通过LED 灯的电荷量为Q=ILEDt=×60 C= C,C 正确;由题意可得,相等亮
度下,白炽灯的额定功率是荧光灯额定功率的5 倍,则P 荧=P 白,由W=Pt 可得,在相同时
间内,电流对荧光灯做的功是白炽灯的,D 错误。
11.在图甲所示的电路中,电源的电动势为3.0 V,内阻不计,灯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。当开关闭合后,下列说法中正确的是
(  )
A.灯泡L1的电流为灯泡L2电流的2 倍
B.灯泡L1的电阻为7.5 Ω
C.灯泡L2的电阻为12 Ω
D.灯泡L3两端的电压为1.5 V
答案 D
解析 灯泡L2、L3串联,灯泡规格相同,故电压U2=U3=1.5 V,由题图乙读出其电流I2=I3
=0.20 A,灯泡L1的电压U1=3.0 V,由题图乙读出其电流I1=0.25 A,所以=1.25,故A 错
误,D 正确;灯泡L1的电阻R1==12 Ω,故B 错误;灯泡L2的电阻R2==7.5 Ω,故C 错误。
12.(2024·山东省模拟)如图所示是一提升重物用的直流电动机工作时的电路图。电动机内电
阻r=0.8 Ω,电路中另一电阻R=10 Ω,直流电压U=160 V,理想电压表示数UV=110 V。
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(1)求通过电动机的电流;
(2)求输入电动机的电功率;
(3)若电动机以v=1 m/s 匀速竖直向上提升重物,求该重物的质量。(g 取10 m/s2)
答案  (1)5 A (2)550 W (3)53 kg
解析 (1)由电路中的电压关系可得电阻R 的分压UR=U-UV=50 V
通过电阻R 的电流IR==5 A
即通过电动机的电流IM=IR=5 A
(2)电动机的分压UM=UV=110 V
输入电动机的电功率P 入=IMUM=550 W
(3)电动机的发热功率P 热=IM
2r=20 W
电动机输出的机械功率P 出=P 入-P 热=530 W
又P 出=mgv,解得m==53 kg。
13.(2023·重庆市巴蜀中学模拟)P1和P2是材料相同、上下表面为正方形的长方体导体,P1的
上、下表面积大于P2的上、下表面积,将P1和P2按如图所示方式接到电源上,闭合开关后,
下列说法正确的是(  )
A.若P1和P2的体积相同,则通过P1的电流大于通过P2的电流
B.若P1和P2的体积相同,则P1的电功率大于P2的电功率
C.若P1和P2的厚度相同,则P1和P2内自由电荷定向移动的平均速率相等
D.若P1和P2的厚度相同,则P1两端的电压大于P2两端的电压
答案 B
解析 P1 和P2 是串联在电路中的,所以通过P1 的电流总等于通过P2 的电流,A 错误;由
电阻定律可得R=ρ=ρ,则若P1 和P2 的体积相同,上、下表面积越大的电阻的阻值越大,
根据P=I2R,由于通过P1 的电流总等于通过P2 的电流,则电阻越大的电功率越大,所以
P1 的电功率大于P2 的电功率,B 正确;根据I=nqSv,若P1 和P2 的厚度相同,由于P1 和
P2 的面积S 不相等,故P1 和P2 内自由电荷定向移动的平均速率不相等,C 错误;由电阻定
律可得R=ρ=,若P1 和P2 的厚度相同,则P1 和P2 的阻值相同,由于P1 和P2 是串联关
系,所以P1 两端的电压等于P2 两端的电压,D 错误。
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