電源和電流課件(人教版選修)

1．下列說法中正確的有()A．導(dǎo)體中有自由移動(dòng)的電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B．電流的單位是安培C．電流有方向，它是一個(gè)矢量D.電流的方向就是電荷定向移動(dòng)的方向【解析】選B.導(dǎo)體中自由電荷的定向移動(dòng)形成電流，A選項(xiàng)中沒有‘定向’，故A錯(cuò)誤；電流的單位是安培，是七個(gè)基本物理量之一，B正確；電流有方向，但它是一個(gè)標(biāo)量，C錯(cuò)誤；規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?，D錯(cuò)誤.2．對(duì)電流概念的正確理解是()A．通過導(dǎo)體的橫截面的電量越多，電流越大B．導(dǎo)體的通電時(shí)間越小，電流越大C．單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量越大，電流越大D．導(dǎo)體中的自由電荷越多，電流越大【解析】選C.由電流的定義式知，電流等于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，所以單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量越大，電流越大，C正確，A、B、

D錯(cuò)誤.3.(2010·天津模擬)關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A.只要將導(dǎo)體置于電場(chǎng)中，導(dǎo)體中就有持續(xù)電流B.電源的作用可以使電路中有持續(xù)電流C.導(dǎo)體中沒有電流時(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(chǎng)產(chǎn)生的【解析】選B、D.恒定電流是導(dǎo)體兩端有穩(wěn)定的電壓而形成的，故A錯(cuò).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)部出現(xiàn)了恒定電場(chǎng)而產(chǎn)生恒定電流，B、D正確.沒有電流時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)電荷做熱運(yùn)動(dòng)，C錯(cuò).4.有穩(wěn)定電流時(shí)關(guān)于導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)，下列說法中正確的是()A.導(dǎo)體中的電場(chǎng)是由電源兩極電荷在空間直接形成的B.導(dǎo)體中的電場(chǎng)是導(dǎo)體內(nèi)自由電荷形成的C.由于處于靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零D.導(dǎo)體中的電場(chǎng)分布不隨時(shí)間變化【解析】選D.有穩(wěn)定電流時(shí)，導(dǎo)體中的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線管等電路元件所積累的電荷共同形成的，故A、B錯(cuò).導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)不為零，不是靜電平衡狀態(tài)，故C錯(cuò).導(dǎo)體中的電場(chǎng)是恒定電場(chǎng)，電荷分布不隨時(shí)間變化，故D正確.5.某導(dǎo)體單位長(zhǎng)度內(nèi)電子數(shù)為n，電子電荷量為e,導(dǎo)體橫截面積為S，導(dǎo)體中電流大小為I,則電子定向移動(dòng)速率為()A.I/neB.I/neSC.ne/ID.ne/Iv【解析】選A.由電流定義式I=q/t，時(shí)間t內(nèi)通過某一橫截面電荷量q=nvte，電流為所以

A正確，B、C、D錯(cuò)誤.【典例1】已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m，氫原子的電子在原子核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少？【思路點(diǎn)撥】

解答此題需注意以下三點(diǎn)：【標(biāo)準(zhǔn)解答】根據(jù)電流大小的定義式去求解，截取電子運(yùn)動(dòng)軌道的任一截面，在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過這個(gè)截面的電荷量Q=e，則有:再由庫(kù)侖力提供向心力有：【變式訓(xùn)練】我國(guó)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長(zhǎng)為240m的近似圓形軌道，電子電荷量e=1.6×10-19C，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3×107m/s，則環(huán)中的電流是()A.10mAB.1mAC.0.1mAD.0.01mA【解析】選A.電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為：在T時(shí)間內(nèi)通過任意橫截面的電量為：q=ne電流為：【典例2】在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束.已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m，則在剛射出加速電場(chǎng)時(shí)，一小段長(zhǎng)為Δl的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是【思路點(diǎn)撥】解答本題時(shí)，可按以下思路分析：【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B.設(shè)電子經(jīng)加速電場(chǎng)加速后的速度為v，電子束中單位長(zhǎng)度內(nèi)自由電子數(shù)為n，則I=nev,長(zhǎng)為Δl的電子束中的電子數(shù)N=nΔl,聯(lián)立以上三式解得【變式訓(xùn)練】有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為e，此時(shí)電子的定向移動(dòng)速率為v，在t時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()A．nvStB．nvt

C.It/e

D.It/Se【解析】選A、C.通過導(dǎo)線橫截面的電量為：q=It,自由電子數(shù)目可表示為:N=q/e=It/e,C正確，D錯(cuò)誤；由電流的微觀表達(dá)式得：I=nevS,代入上式得：N=nvSt,A正確，B錯(cuò)誤.【典例3】以下說法正確的是A.自由電子定向移動(dòng)速率就是電子熱運(yùn)動(dòng)速率B.電子的定向移動(dòng)是在速率很大的無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)上附加了一個(gè)速率很小的定向移動(dòng)C.電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)速率D.在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)時(shí)，它們的熱運(yùn)動(dòng)就消失了【思路點(diǎn)撥】本題從形成持續(xù)電流的原因及三種速率的區(qū)別分析解答.【自主解答】

選B.電流的傳導(dǎo)速率等于光速，而電子定向移動(dòng)速率很小，C不對(duì).電子定向移動(dòng)速率是在電子以較大速率無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上附加的一個(gè)很小的定向移動(dòng)速率，A不對(duì)，B對(duì).自由電子定向移動(dòng)時(shí)仍在無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，D不對(duì).【變式訓(xùn)練】關(guān)于電流的概念，下列說法正確的是()A.通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大B.電子的定向移動(dòng)速率越大，電流越大C.單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大D.電場(chǎng)的傳導(dǎo)速率越大，電流越大【解析】選C.由電流的定義式知，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大，故A錯(cuò)誤，C正確；由電流微觀表達(dá)式I=neSv可知，僅定向移動(dòng)速率v增大，電流不一定增大，故B錯(cuò)誤；電場(chǎng)的傳導(dǎo)速率是光速，電流的大小與電場(chǎng)的傳導(dǎo)速率無關(guān)，D錯(cuò)誤.【典例4】如圖所示的電解槽中，如果在4s內(nèi)各有8C的正、負(fù)電荷通過面積為0.8m2的橫截面AB，那么(1)在圖中標(biāo)出正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向；(2)電解槽中的電流方向如何？(3)4s內(nèi)通過橫截面AB的電量為多少？(4)電解槽中的電流為多大？【思路點(diǎn)撥】電解槽中有正、負(fù)兩種帶電離子，同時(shí)向相反的方向運(yùn)動(dòng)，判斷電流方向時(shí)依據(jù)正電荷的定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较騺砼袛啵挥?jì)算電流大小電量應(yīng)為兩種電量的絕對(duì)值之和.【標(biāo)準(zhǔn)解答】(1)電源與電解槽中的兩極相連后，左側(cè)電極電勢(shì)高于右側(cè)電極電勢(shì)，由于在電極之間建立電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由左指向右，故正離子向右移動(dòng)，負(fù)離子向左移動(dòng)(2)電解槽中的電流方向向右(3)8C的正電荷向右通過橫截面AB，而8C的負(fù)電荷向左通過該橫截面，相當(dāng)于又有8C正電荷向右通過橫截面，4s內(nèi)通過橫截面AB的電量為16C.(4)由電流強(qiáng)度的定義1.(2010·綿陽(yáng)高二檢測(cè))以下說法正確的是()A.導(dǎo)體中的電流是正電荷的定向移動(dòng)形成的B.電荷定向移動(dòng)的速率等于電流的傳導(dǎo)速率C.單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)越多電流越大D.導(dǎo)體中越粗的地方單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)越多，電流越大【解析】選C.金屬導(dǎo)體中的電流是電子，即負(fù)電荷的定向移動(dòng)形成的，故A錯(cuò)誤；電流的傳導(dǎo)速率等于光速，而電荷定向移動(dòng)的速率比光速小很多，數(shù)量級(jí)為10-5

m/s，B錯(cuò)誤；由電流的定義知單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)越多，電流越大，C正確；由電流的微觀表達(dá)式I=nqvS知，橫截面積大，I不一定大，因?yàn)檫€與定向移動(dòng)速度v有關(guān)，D錯(cuò)誤.2.(2010·德州高二檢測(cè))在彩色電視機(jī)的顯像管中，從電子槍射出的電子在加速電壓U的作用下被加速，且形成電流強(qiáng)度為I的平均電流，若打在熒光屏上的高速電子全部被熒光屏吸收.設(shè)電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，進(jìn)入加速電場(chǎng)之前的速度不計(jì)，則在t秒內(nèi)打在熒光屏上的電子數(shù)為多少？【解析】在任何相等時(shí)間里，通過電子流動(dòng)的任一橫截面的電荷量是相等的，熒光屏是最后的一個(gè)橫截面，故有t時(shí)間里通過該橫截面的電量Q=It，這樣就可得到t時(shí)間里打在熒光屏上的電子數(shù)目，答案:It/e1.(5分)如圖驗(yàn)電器A帶負(fù)電，驗(yàn)電器B不帶電，用導(dǎo)體棒連接A、B的瞬間，下列敘述中錯(cuò)誤的是()A.有瞬時(shí)電流形成，方向由A到BB.A、B兩端的電勢(shì)不相等C.導(dǎo)體棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度不等于零D.導(dǎo)體棒內(nèi)的自由電荷受電場(chǎng)力作用做定向移動(dòng)【解析】選A.由A帶負(fù)電，在A導(dǎo)體周圍存在指向A的電場(chǎng)，故B端所在處的電勢(shì)B應(yīng)高于A端電勢(shì)A，B正確；在導(dǎo)體棒中有由B指向A的電場(chǎng)，場(chǎng)強(qiáng)不為零，C正確；自由電荷在電場(chǎng)力的作用下做定向移動(dòng)，D正確；由于導(dǎo)體棒中的自由電荷為電子，故移動(dòng)方向由A指向B，電流方向應(yīng)由B到A，A錯(cuò)誤.2.(2010·黃岡高二檢測(cè))(5分)一個(gè)半導(dǎo)體收音機(jī)，電池供電的電流是8mA，也就是說()A.1h電池供給1C的電量B.1000s電池供給8C的電量C.1s電池供給8C的電量D.1min電池供給8C的電量【解析】選B.根據(jù)q=It，A、C、D錯(cuò)誤，B正確.3.(5分)在由電源、導(dǎo)線等電路元件所組成的電路中，以下說法正確的是()A.導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零B.導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度方向跟導(dǎo)線方向平行C.導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D.導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點(diǎn)的電勢(shì)逐漸降低【解析】選B、D.在電源和導(dǎo)線中感應(yīng)電荷的共同作用下，垂直導(dǎo)線方向的電場(chǎng)相互抵消，在導(dǎo)體中形成了沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng)，即導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度方向跟導(dǎo)線方向平行，B正確，A錯(cuò)誤；導(dǎo)體內(nèi)有電場(chǎng)，說明導(dǎo)體不是靜電平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)方向電勢(shì)逐漸降低，電場(chǎng)方向就是正電荷的受力方向，也就是電流的方向，即導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點(diǎn)的電勢(shì)逐漸降低，D正確.4.(2010·德州高二檢測(cè))(5分)示波管中，2s內(nèi)有6×1013個(gè)電子通過橫截面大小不知的電子槍，則示波管中電流大小為()A.4.8×10-6AB.3×10-13AC.9.6×10-6AD.無法確定【解析】選A.由電流的定義得A正確，B、C、D錯(cuò)誤.5.(5分)氫原子核外只有一個(gè)電子，它繞氫原子核運(yùn)動(dòng)的角速度為ω=π×1016rad/s，則電子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流為()A.8×104AB.8×10-4AC.4×104AD.4×10-4A【解析】選B.電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的周期為:電子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流為:B正確；A、C、D錯(cuò)誤.6.(7分)某電解池中，若在4s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)截面的電流是多少？【解析】當(dāng)導(dǎo)體中正負(fù)電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí)，通過某截面的電量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和，則在2s內(nèi)通過截面的總電量應(yīng)為：q=1.6×10-19×2×1.0×1019C+1.6×10-19×1×2.0×1019C=6.4C.根據(jù)電流的定義式得：I=q/t=6.4/4A=1.6A答案:1.6A【思維拓展】7.(9分)夏季某日午后，某地區(qū)距地面約1km的空中有兩塊烏云，相距3km，它們因與空氣摩擦帶電，致使兩塊烏云之間的電勢(shì)差能保持約為3×109V不變.已知空氣的電場(chǎng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)為3×106V/m.請(qǐng)對(duì)以下問題進(jìn)行估算.(1)當(dāng)兩塊烏云相距多少米時(shí)會(huì)發(fā)生電閃雷鳴？(2)當(dāng)電閃雷鳴時(shí)，若兩塊烏云之間通過的電量為

500C，可釋放多少能量？(3)這次放電現(xiàn)象歷時(shí)約0.01s，則其平均電流約為多大？【解析】(1)由得(2)釋放的能量E能=qU=500×3×109J=1.5×1012J.(3)由電流的定義得答案:(1)1000m(2)1.5×1012J(3)5×104A8.(探究創(chuàng)新)(9分)小明發(fā)現(xiàn)家中的石英鐘電池每年更換一次，這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)大于手電筒和爸爸的剃須刀的用電時(shí)間，于是他猜想石英鐘的工作電流非常小.他查了一下資料，所用電池為5#堿性干電池，容量為0.425A·h，電動(dòng)勢(shì)為1.5V.據(jù)此他證明了自己的猜想.請(qǐng)你分析一下石英鐘的工作電流大約是多少？(保留一位有效數(shù)字，一年按360天計(jì)算)【解析】電池容量0.425A·h為電池容納的電荷量，電池用完后可認(rèn)為電荷幾乎沒有剩余.用容量除以使用時(shí)間，便是工作電流答案:5×10-5A1.下列敘述正確的是()A.導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B.電流是矢量C.導(dǎo)體中有電流通過時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為零D.只有自由電子的定向移動(dòng)才能形成電流【解析】選C.不論是正電荷還是負(fù)電荷,只要定向移動(dòng)都形成電流,A、D錯(cuò)誤;電流雖然有方向但不是矢量,是標(biāo)量,B錯(cuò)誤;導(dǎo)體中有電流通過時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)方向與導(dǎo)體平行,不為零，C正確.2．關(guān)于電流的方向，下列說法正確的是()A．在金屬導(dǎo)體中，電流的方向是自由電子定向移動(dòng)的方向B．在電解液中，電流的方向?yàn)樨?fù)離子定向移動(dòng)的方向C．無論在何種導(dǎo)體中，電流的方向都與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反D．在電解液中，由于是正、負(fù)電荷定向移動(dòng)形成的電流，所以電流有兩個(gè)方向【解析】選C.無論在何種導(dǎo)體中電流的方向都是正電荷定向移動(dòng)方向，負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確.3．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(dòng)的速率B．溫度升高時(shí)，金屬導(dǎo)體中自由電子熱運(yùn)動(dòng)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(gè)極短的時(shí)間就能到達(dá)用電器D．通電的金屬導(dǎo)體中，自由電子的運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng)和定向移動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，電流的傳播速率等于光速【解析】選D.電流的傳播速率等于光速，自由電子定向移動(dòng)的速率遠(yuǎn)小于光速，兩者不相等，A錯(cuò)誤；金屬導(dǎo)體中電流的大小與自由電子的定向移動(dòng)速度有關(guān)，與自由電子熱運(yùn)動(dòng)無關(guān)，B錯(cuò)誤；電路接通后，只要經(jīng)過一個(gè)極短的時(shí)間電流就能傳到用電器，但是并不是電子經(jīng)過一個(gè)極短的時(shí)間就到達(dá)用電器，電子自由移動(dòng)的速度很小，C錯(cuò)誤；在通電的金屬導(dǎo)體中，電子參與了兩種運(yùn)動(dòng)，無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)和定向移動(dòng)，自由電子的運(yùn)動(dòng)是熱運(yùn)動(dòng)和定向移動(dòng)的合運(yùn)動(dòng)，電流的傳播速率等于光速，D正確.4．某一探測(cè)器因射線照射，內(nèi)部氣體電離，在時(shí)間t內(nèi)有n個(gè)二價(jià)正離子經(jīng)過某一截面，同時(shí)有2n個(gè)電子也經(jīng)過該截面，則探測(cè)器電路中的電流為()A．0B．2ne/tC．3ne/tD．4ne/t【解析】選D.經(jīng)過這個(gè)截面的有正負(fù)兩種電荷，所以電量應(yīng)該等于兩種電量絕對(duì)值的和，故電流為A、

B、C錯(cuò)誤，D正確.5.如圖所示，在電解槽中，如果在5s內(nèi)共有2C正離子和2C負(fù)離子通過面積為S=0.1m2的某橫截面，那么5s內(nèi)通過該橫截面積的電荷量為______，通過該橫截面的電流為______．【解析】經(jīng)過這個(gè)截面的有正負(fù)兩種電荷，所以電量應(yīng)該等于兩種電量絕對(duì)值的和，所以q=4C,電流為I=q/t=4/5A=0.8A答案:4C0.8A6．在某次閃電