第二章--學(xué)案1電源和電流(共11頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上學(xué)案1電源和電流學(xué)習(xí)目標(biāo)定位 1.了解形成電流的條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場.2.理解電流的定義，知道電流的單位、方向的確定，會(huì)用公式qIt分析相關(guān)問題一、電源1定義：能把電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置2作用： (1)維持電路兩端有一定的電勢差(2)使閉合電路中保持持續(xù)的電流二、恒定電流1恒定電場(1)恒定電場：當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，叫恒定電場(2)特點(diǎn)：任何位置的電荷分布和電場強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化2恒定電流(1)定義：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流(2)公式

2、：I或qIt，其中：I表示電流，q表示在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量(3)單位：安培，符號A；常用的電流單位還有：毫安(mA)、微安(A)1 A103 mA；1 A106 A.一、電源問題設(shè)計(jì)有A、B兩個(gè)導(dǎo)體，分別帶正、負(fù)電荷如果在它們之間連接一條導(dǎo)線R，如圖1所示，導(dǎo)線R中的自由電子便會(huì)在靜電力的作用下定向運(yùn)動(dòng)，B失去電子，A得到電子，周圍電場迅速減弱，A、B之間的電勢差很快就消失怎樣使A、B導(dǎo)體維持一定的電勢差，使導(dǎo)線中保持持續(xù)的電流？圖1答案在A、B間接一電源要點(diǎn)提煉1產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端存在電壓2形成持續(xù)電流條件：導(dǎo)體兩端存在持續(xù)電壓3電源的作用：維持電路兩端始終有一定的電勢差，

3、使電路中保持持續(xù)的電流延伸思考電容器放電過程瞬間完成，不會(huì)形成持續(xù)電流，而干電池可使電路中保持持續(xù)的電流，為什么？答案電容器放電過程中正、負(fù)電荷中和，放電電流瞬間消失，不能在電路中形成持續(xù)的電流，而干電池內(nèi)部能夠通過非靜電力的作用維持電池兩極電勢差不變，使電路中保持持續(xù)的電流，這正是干電池內(nèi)部非靜電力作用的結(jié)果二、電流表達(dá)式I及其方向問題設(shè)計(jì)對電流表達(dá)式I，有人認(rèn)為“I與q成正比，與t成反比”，對嗎？I與q、t有關(guān)嗎？答案不對；I與q、t無關(guān)要點(diǎn)提煉1電流指單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體任一橫截面的電荷量，即I，其中q是時(shí)間t內(nèi)通過某截面的電荷量2電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移

4、動(dòng)形成的電流方向是相同的，應(yīng)用I時(shí)，q為正電荷的總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對值之和3在應(yīng)用I計(jì)算時(shí)注意：(1)各個(gè)物理量的單位都用國際制單位電流的國際單位安培(A)是國際單位制中七個(gè)基本單位之一(2)電量q與時(shí)間t要對應(yīng)4電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流方向相反延伸思考有的同學(xué)說：“電流有方向，電流就是矢量”對嗎？答案不對，電流雖然有方向但是它遵循代數(shù)運(yùn)算法則，所以電流不是矢量是標(biāo)量三、電流的微觀表達(dá)式問題設(shè)計(jì)如圖2所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長為l的導(dǎo)體，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(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單

5、位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q.試證明：導(dǎo)體內(nèi)的電流可表示為InqSv.圖2答案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D所需要的時(shí)間：t根據(jù)公式QIt可得：導(dǎo)體AD中的電流InqSv.要點(diǎn)提煉1從微觀上看，電流InqSv，即I決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自由電荷的電荷量q、自由電荷定向移動(dòng)速率v，導(dǎo)體的橫截面積S.2電流的形成是電子在速率很大的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)上附加一個(gè)速率很小的定向移動(dòng)，電路閉合時(shí)，瞬間在系統(tǒng)中形成電場，使導(dǎo)體中所有自由電荷在電場力的作用下共同定向移動(dòng)，并不是電荷瞬間從電源運(yùn)動(dòng)到用電器3三種速率的比較(1

6、)電子定向移動(dòng)速率：電子在金屬導(dǎo)體中的平均運(yùn)動(dòng)速率，也是公式IneSv的v，大小約為105 m/s(2)電流的傳導(dǎo)速率：電流在導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速率等于光速，為3×108 m/s.閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以光速建立恒定電場，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)定向移動(dòng)，整個(gè)電路也幾乎同時(shí)形成了電流(3)電子熱運(yùn)動(dòng)速率：電子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率，大小約為105 m/s.由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故此運(yùn)動(dòng)不能形成電流一、對電源作用的理解例1現(xiàn)代生活離不開電源，電子表、照相機(jī)、移動(dòng)電話、計(jì)算器及許多電子產(chǎn)品，都需要配備各式各樣的電源，關(guān)于電源，以下說法正確的是()A電源的作用是在電源內(nèi)部把電

7、子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差B電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C只要電路中有電源，電路中就一定有電流D電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量解析電源的作用是維持正、負(fù)極之間恒定的電勢差，這需要電源不斷地將其內(nèi)部的負(fù)電荷向負(fù)極聚集，將正電荷向正極聚集，外電路中自由電子在電場力的作用下向正極移動(dòng)，在電源內(nèi)部，需要將正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極，維持電勢差不變，故A錯(cuò)；從能量角度來看，電源在搬運(yùn)電荷的過程中，需要克服電場力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，B對；電路中有電流不僅需要電源，還需要電路是閉合的，故C錯(cuò)；電源是對電路提供能量的裝置，故D錯(cuò)答案B二、對電流的理

8、解及計(jì)算例2關(guān)于電流的概念，下列說法中正確的是()A導(dǎo)體中有電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B電流是一個(gè)矢量，其方向就是正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向C在國際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位D對于導(dǎo)體，只要其兩端電勢差為零，電流也必為零解析導(dǎo)體中有大量的自由電子，總在不停地做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，沒有定向運(yùn)動(dòng)，在一段時(shí)間t內(nèi)，通過導(dǎo)體某一截面的電荷是雙向的，其數(shù)值又是相等的，電流為零，故A錯(cuò)；電流是一個(gè)標(biāo)量，因?yàn)槠溥\(yùn)算不符合矢量運(yùn)算法則為了便于研究電流，人們規(guī)定正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯恼较?，以區(qū)別于負(fù)電荷的定向運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)；在國際單位制中，共有七個(gè)基本量，電流是其中之一，故C正確；對于導(dǎo)體，其兩端電勢

9、差為零時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)無電場，電子不能定向運(yùn)動(dòng)，故電流為零，D正確答案CD例3某電解池中，若在2 s內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過某截面，那么通過這個(gè)截面的電流是()A0 B0.8 AC1.6 A D3.2 A解析電荷的定向移動(dòng)形成電流，但正負(fù)電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí)，通過某截面的電荷量應(yīng)是兩者絕對值的和在2 s內(nèi)通過截面的總電荷量應(yīng)為q1.6×1019×2×1.0×1019 C1.6×1019×1×2.0×1019 C6.4 C由電流的定義式知：I A3.2

10、 A.答案D針對訓(xùn)練一硫酸銅電解槽的橫截面積為2 m2，在0.04 s內(nèi)若相向通過同一橫截面的銅離子和硫酸根離子分別為5.625×1018個(gè)和4.735×1018個(gè)，則電解槽中的電流是多大？方向如何？答案82.88 A，方向與銅離子定向移動(dòng)的方向相同解析電解槽中的電流是銅離子和硫酸根離子分別向相反的方向運(yùn)動(dòng)形成的所以電流的方向與銅離子定向移動(dòng)的方向相同銅離子和硫酸根離子都是二價(jià)離子，每個(gè)離子的電荷量為q1q22×1.6×1019 C所以I A82.88 A方向與銅離子定向移動(dòng)的方向相同1(對電源作用的理解)關(guān)于電源，下列說法中正確的是()A電源的作用是使

11、絕緣材料體變成導(dǎo)體B電源是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能的裝置C電源是為電路產(chǎn)生并提供自由電荷的裝置D電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置答案D2(對電流的理解)關(guān)于電流的方向，下列敘述中正確的是()A金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向B在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定C不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向D電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相同答案C解析電流是有方向的，電流的方向是人為規(guī)定的物理上規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍瑒t負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向一定與電流的方向相反3(公式I的應(yīng)用)電路中有一電阻，通過電阻的

12、電流為5 A，當(dāng)通電5分鐘時(shí)，通過電阻橫截面的電子數(shù)為()A1 500個(gè)B9.375×1019個(gè)C9.375×1021個(gè)D9.375×1020個(gè)答案C解析qIt，n9.375×1021個(gè)4(電流的微觀表達(dá)式)導(dǎo)體中電流I的表達(dá)式為InqSv，其中S為導(dǎo)體的橫截面積，n為導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q為每個(gè)自由電荷所帶的電荷量，v是()A導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速率 B電流傳導(dǎo)的速率C電子熱運(yùn)動(dòng)的速率 D自由電荷定向移動(dòng)的速率答案D解析從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電荷量和定向移動(dòng)速率，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，故選D.電荷的定向移動(dòng)形

13、成電流，這個(gè)定向移動(dòng)的速率就是電流微觀表達(dá)式InqSv中的v.題組一對電源、電流概念的理解及導(dǎo)線中電場的認(rèn)識1下列關(guān)于電源的說法正確的是()A電源就是電壓B電源的作用是使電源的正、負(fù)極保持一定量的正、負(fù)電荷，維持一定的電勢差C與電源相連的導(dǎo)線中的電場是由電源正、負(fù)極上的電荷形成的D在電源內(nèi)部正電荷由負(fù)極流向正極，負(fù)電荷由正極流向負(fù)極答案BD解析在電源內(nèi)部由非靜電力將正電荷由負(fù)極搬到正極，將負(fù)電荷由正極搬到負(fù)極，使正、負(fù)極維持一定的電勢差，電源不是電壓，故A錯(cuò)，B、D正確導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，故C錯(cuò)2關(guān)于電流的說法中正確的是()A根據(jù)Iq/t，可知I與q成正

14、比B如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C電流有方向，電流是矢量D電流的單位“安培”是國際單位制中的基本單位答案D解析依據(jù)電流的定義式可知，電流與q、t皆無關(guān)，顯然選項(xiàng)A錯(cuò)誤雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量雖然相等，但如果方向變化，電流也不是恒定電流，所以，選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤3關(guān)于電流的方向，下列說法中正確的是()A電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端B電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端C電子定向移動(dòng)形成的等效電流方向與電子定向移動(dòng)方向相同D電子定向移動(dòng)形成的等效電流方向與電子定向

15、移動(dòng)方向相反答案AD解析在電源的外部電路中，電流從正極流向負(fù)極，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，電源正極電勢高于負(fù)極電勢，所以A正確，B錯(cuò)誤；電子帶負(fù)電，電子定向移動(dòng)形成的電流方向與電子定向移動(dòng)的方向相反，C錯(cuò)誤，D正確題組二對公式I的理解和應(yīng)用4關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A只要將導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體內(nèi)就有持續(xù)電流B電源的作用可以使電路中有持續(xù)電流C導(dǎo)體內(nèi)沒有電流時(shí)，就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有移動(dòng)D恒定電流是由恒定電場產(chǎn)生的答案BD解析電流在形成時(shí)有瞬時(shí)電流和恒定電流，瞬時(shí)電流是電荷的瞬時(shí)移動(dòng)形成的，而恒定電流是導(dǎo)體兩端有穩(wěn)定的電場形成的，電源的作用就是在導(dǎo)體兩端加上穩(wěn)定的電壓，從而在導(dǎo)體內(nèi)

16、部出現(xiàn)穩(wěn)定的電場，可見本題答案應(yīng)選B、D.5關(guān)于導(dǎo)線中的電場，下列說法正確的是()A導(dǎo)線內(nèi)的電場線可以與導(dǎo)線相交B導(dǎo)線內(nèi)的電場E是由電源電場E0和導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷形成的電場E疊加的結(jié)果C導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷分布是穩(wěn)定的，故導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D導(dǎo)線中的電場是靜電場的一種答案B解析導(dǎo)線內(nèi)的電場線與導(dǎo)線是平行的，故A錯(cuò)；導(dǎo)線中的電場是電源電場和導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷形成的電場疊加而成的，故B對；導(dǎo)線內(nèi)電場不為零，不是靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)線中的電場是恒定電場，并非靜電場的一種，故C、D錯(cuò)；故正確答案為B.6在示波管中，電子槍2 s發(fā)射了6×1013個(gè)電子，則示波管中電流的大小為()A4.8×1

17、06 AB3×1013 AC3×106 AD9.6×106 A答案A解析電子槍2 s發(fā)射的電荷量q6×1013×1.6×1019 C9.6×106 C，所以示波管中的電流大小為I A4.8×106 A，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤7我國北京正、負(fù)電子對撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長為240 m的近似圓形軌道，電子電荷量e1.6×1019 C，在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為5×1011個(gè)，設(shè)電子的運(yùn)行速度是3×107 m/s，則環(huán)中的電流是()A10 mA B1 mAC0.1 mA D0.01 mA答案A解

18、析電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T，在T時(shí)間內(nèi)通過任意橫截面的電量為：qne，電流為：I A10 mA.8.如圖1所示的電解池，在1 s的時(shí)間內(nèi)，共有3 C的正離子和3 C的負(fù)離子通過截面xy，則這個(gè)電路中的電流是()圖1A0 AB1.5 AC3 AD6 A答案D解析電解液中的正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向相反，故它們產(chǎn)生同向的電流，由公式I得，電路中的電流I A6 A，故D正確9如果導(dǎo)線中的電流為1 mA，那么1 s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少個(gè)？若“220 V60 W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為273 mA，則20 s內(nèi)通過燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個(gè)？答案6.25×1015個(gè)3.4&#

19、215;1019個(gè)解析qIt1×103×1 C1×103 C，設(shè)電子的數(shù)目為n，則：n個(gè)6.25×1015個(gè)當(dāng)“220 V60 W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)，I273 mA.qIt273×103×20 C5.46 C.設(shè)電子的數(shù)目為N，則N個(gè)3.4×1019個(gè)10非洲電鰩的捕獵方式是放電電死獵物，它放電的電壓可達(dá)100 V，電流50 A，每秒鐘放電150次，其放電情況可近似看做以如圖2所示的圖線則放電1秒鐘非洲電鰩放出的電量為()圖2A25 C B50 C C150 C D250 C答案A解析由題圖象可得1秒鐘該魚的放電時(shí)間為0.5 s，根據(jù)電流的定義式I，可得qIt50×0.5 C25 C，故A正確11.盛夏的入夜，正當(dāng)大地由喧鬧歸于沉睡之際，天空卻不甘寂寞地施放著大自然的煙火，上演著一場精彩的閃電交響曲某攝影愛好者拍攝到的閃電如圖3所示，閃電產(chǎn)生的電壓、電流是不穩(wěn)定的，假設(shè)這次閃電產(chǎn)生的電壓可等效為2.5×107 V、電流可等效為2×105 A、歷時(shí)1×103 s，則：圖3(1)若閃電定向移動(dòng)的是電子，這次閃電產(chǎn)生的電荷量以0.5