魯科版選修31 第3章 第1節(jié) 電流 學(xué)案.doc

第1節(jié)電流學(xué) 習(xí) 目 標知 識 脈 絡(luò)1.知道持續(xù)電流產(chǎn)生的條件，并能進行微觀解釋(重點)2了解電流速度(傳導(dǎo)速度)、自由電子熱運動的平均速率和電子漂移速度(即電子定向移動速度)(難點)3知道電流的大小、方向和單位，理解電流的定義式iq /t，并能用它進行有關(guān)的計算(重點)電 流 的 形 成電 流 的 速 度1形成電流的條件(1)回路中存在自由電荷；(2)導(dǎo)體兩端有電壓2導(dǎo)體中形成持續(xù)電流的條件：導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓3電流的速度(1)電流的速度：等于電場的傳播速度，它等于3.0108 m/s.(2)導(dǎo)體中有電流時同時存在著的三種速率：三種速率電場的傳播速率電子無規(guī)則熱運動的速率自由電子定向移動的速率數(shù)值光速3.0108 m/s數(shù)量級約105 m/s數(shù)量級約105 m/s1只要有可以自由移動的電荷，就有電流()2任何物體，只要兩端有電壓，就有電流()3在金屬導(dǎo)體內(nèi)，當(dāng)自由電子定向移動時，它們的熱運動不會消失()電荷的定向移動形成電流，而電荷定向移動的速度數(shù)量級大約是105 m/s，為何電流的速度卻是3.0108 m/s?【提示】電路閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速c建立恒定電場，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向移動而形成電流，故電流的傳導(dǎo)速率等于光速1(多選)以下說法正確的有()a只要有可以移動的電荷，就存在著持續(xù)電流b只要導(dǎo)體兩端沒有電壓，就不能形成電流c只要導(dǎo)體中無電流，其內(nèi)部自由電荷就停止運動d金屬導(dǎo)體內(nèi)持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體兩端的持續(xù)電壓下形成的【解析】形成電流的條件是：導(dǎo)體兩端有電壓；形成持續(xù)電流的條件是：導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電壓，故b、d對；無論導(dǎo)體兩端有無電壓，其中的自由電荷均做永不停息的無規(guī)則熱運動，當(dāng)導(dǎo)體兩端加上持續(xù)電壓后，在電場力作用下，自由電荷在熱運動的基礎(chǔ)上疊加一個定向移動，從而形成持續(xù)電流，故a錯；導(dǎo)體中無電流時，自由電荷不做定向移動但仍做熱運動，故c錯【答案】bd2對于金屬導(dǎo)體，在導(dǎo)體中產(chǎn)生恒定的電流必須滿足的條件是()a有可以自由移動的電荷b把導(dǎo)體放在勻強電場中c讓導(dǎo)體某一端連接電源正極即能產(chǎn)生電流d導(dǎo)體兩端加有恒定的電壓【解析】金屬導(dǎo)體中已經(jīng)存在大量的自由電荷，這不是金屬導(dǎo)體導(dǎo)電的必須條件，a錯誤；把導(dǎo)體放在勻強電場中，導(dǎo)體由于靜電感應(yīng)只能產(chǎn)生瞬間感應(yīng)電流，b錯誤；讓導(dǎo)體一端連接電源正極時，導(dǎo)體兩端無電壓，此時不能形成電流，c錯誤；只有讓導(dǎo)體兩端保持恒定的電壓才能產(chǎn)生恒定的電流，d正確【答案】d3下列關(guān)于電流的說法中，正確的是()a金屬導(dǎo)體中，電流的傳播速率就是自由電子定向移動的速率b溫度升高時，金屬導(dǎo)體中自由電子熱運動加快，電流也就加大c電路接通后，電子就由電源出發(fā)，只要經(jīng)過一個極短的時間就能到達用電器d通電的金屬導(dǎo)體中，自由電子的運動是熱運動和定向移動的合運動，電流的傳播速率等于光速【解析】區(qū)別三種速率，電流的速度為光速，電流的大小與自由電子定向移動的速度有關(guān)，與熱運動的速率無關(guān)通電瞬間完成，不是電子從電源出發(fā)到達用電器【答案】d電流的速度由于電荷定向移動的速率很小，所以當(dāng)電路閉合后，電荷并不是瞬間從電源運動到用電器，而是瞬間在系統(tǒng)中形成電場，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時做定向移動形成電流電 流 的 方 向電 流 的 大 小 和 單 位1電流的方向(1)規(guī)定：正電荷定向移動的方向(2)金屬內(nèi)部的電流方向跟負電荷定向移動的方向相反(3)外電路中，電流總是從電源正極流向電源負極2電流的大小和單位(1)定義：電荷定向移動時，在單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體任一橫截面的電荷量稱為電流(2)定義式：i.(3)單位：a,1 a1 c/s，常用單位還有ma和；換算關(guān)系：1 a103 ma106 a.(4)直流電：方向不隨時間改變的電流恒定電流：方向和強弱都不隨時間改變的電流1電流越大，單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多()2電路中的電流越大，表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多()3電流有方向，所以電流是矢量()金屬導(dǎo)體中電流是怎樣形成的？電流方向怎樣？【提示】金屬導(dǎo)體中電流是自由電子定向移動形成的，電流方向與自由電子定向移動方向相反如圖311所示，在鹽水中加入兩個電極，與電源連接后可以形成電流圖311探討1：鹽水中形成電流時，電荷的定向移動如何？【提示】在電場中，鹽水中na向左移動，cl向右移動探討2：鹽水中電流的方向如何？【提示】電流方向向左1對電流i的理解(1)i是單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，橫截面是整個導(dǎo)體的橫截面，不是單位截面積(2)當(dāng)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時，q為通過某一橫截面的正、負電荷量絕對值的和(3)i與q、t均無關(guān)2電流的微觀表達式(1)建立模型如圖312所示，ad表示粗細均勻的一段導(dǎo)體，長為l，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量為q.圖312(2)理論推導(dǎo)ad導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)nnls.總電荷量qnqnlsq.所有這些電荷都通過橫截面s所需要的時間t.根據(jù)公式i可得導(dǎo)體ad中的電流為inqsv.即電流的微觀表達式為inqsv.(3)結(jié)論從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個自由電荷的電荷量、定向移動速率的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)4電解池內(nèi)有一價的電解液，時間t內(nèi)通過溶液內(nèi)截面s的正離子數(shù)是n1，方向是從ab，負離子數(shù)是n2，方向是從ba，設(shè)基元電荷為e，以下解釋中正確的是() a正離子定向移動形成的電流方向是從ab，負離子定向移動形成的電流方向是從bab溶液內(nèi)正負離子向相反方向定向移動，電流抵消c溶液內(nèi)電流方向從ab，電流id溶液內(nèi)電流方向從ab，電流i【解析】正離子定向移動方向為電流方向，負離子定向移動方向和電流方向相反，正、負離子向相反方向定向移動，電流不能抵消，故a、b錯誤；由于溶液內(nèi)的電流是正、負離子共同形成的，故其大小為i，c錯誤，d正確【答案】d5某電解池內(nèi)若在2 s內(nèi)各有1.01019個二價正離子和21019個一價負離子同時向相反方向通過某截面，那么通過這個截面的電流是()a0 ab0.8 ac1.6 a d3.2 a【解析】電流由正、負離子的定向運動形成，則在2 s內(nèi)通過截面的總電荷量應(yīng)為：q1.6101921019 c1.61019121019 c6.4 c，由電流的定義式可知：i a3.2 a，故選d.【答案】d6(多選)橫截面積為s的導(dǎo)線中通有電流i，已知導(dǎo)線每單位體積中有n個自由電子，每個自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動的速率是v，則在時間t內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是()ansvt bnvtc. d.【解析】根據(jù)電流的定義式可知，在時間t內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量qit，所以在這段時間內(nèi)通過的自由電子數(shù)為n.自由電子定向移動的速率是v，因此在時間t內(nèi)，位于以橫截面積為s、長lvt的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過橫截面