第二章第一節(jié)電源和電流

1、第一節(jié)電源和電流一、電源(閱讀教材第41頁第2段至第3段)1定義：能把電子從正極搬運到負(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1從電荷移動角度看，電源的作用就是移動電荷，維持電源正負(fù)極間有一定的電勢差，從而保持電路中有持續(xù)電流2從能量轉(zhuǎn)化角度看，搬運電荷的過程就是克服靜電力做功的過程，從而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能二、恒定電流(閱讀教材第41頁第4段至第42頁最后)1恒定電場(1)恒定電場：當(dāng)電路達到穩(wěn)定時，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：任何位置的電荷分布和電場強度

2、都不隨時間變化2恒定電流(1)定義：大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流(2)公式：I或qIt，其中：I表示電流，q表示在時間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.1電流的形成(1)產(chǎn)生電流的條件：導(dǎo)體兩端有電壓(2)形成持續(xù)電流的條件：電路中有電源且電路閉合2電流雖然有方向，但是它遵循代數(shù)運算法則，所以電流不是矢量而是標(biāo)量3I是電流的定義式，不能說I與q成正比，與t成反比4用I計算出的電流是時間t內(nèi)的平均值對于恒定電流，電流的瞬時值與平均值相等5利用I的變形式qIt可計算t時間內(nèi)通過導(dǎo)體某橫

3、截面的電荷量對公式Iq/t的理解和應(yīng)用不同導(dǎo)體中電流的計算方法1金屬導(dǎo)體中的自由電荷只有自由電子，運用I計算時，q是某一時間內(nèi)通過金屬導(dǎo)體橫截面的電子的電荷量2電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子，運用I計算時，q應(yīng)是同一時間內(nèi)正、負(fù)兩種離子通過橫截面的電荷量的絕對值之和3處于電離狀態(tài)的氣體中的自由電荷既有正、負(fù)離子，也有自由電子，利用公式I求氣體導(dǎo)電電流時，q應(yīng)是三種帶電粒子通過橫截面的電荷量的絕對值之和(自選例題，啟迪思維)1.如圖所示，在NaCl溶液中，正、負(fù)電荷定向移動，方向如圖中所示，若測得2 s內(nèi)分別有1.01018個Na和Cl通過溶液內(nèi)部的橫截面M，溶液中的電流方向如何？電流為多大？思

4、路探究(1)電流的方向是如何規(guī)定的？(2)2 s內(nèi)通過M的電荷量是多少？解析NaCl溶液導(dǎo)電是靠自由移動的Na和Cl，它們在電場力作用下向相反方向運動因為電流方向為正電荷定向移動的方向，故溶液中電流方向與Na定向移動的方向相同，即由A流向B.Na和Cl都是一價離子，每個離子的電荷量為e1.61019 C，NaCl溶液導(dǎo)電時，Na由A向B定向移動，Cl由B向A定向移動，負(fù)離子的運動可以等效地看做正離子沿相反方向的運動，可見，每秒鐘通過橫截面M的電荷量為兩種離子電荷量的絕對值之和，則有I A0.16 A.答案由A流向B0.16 A2.(2015江西臨川一中月考)某一探測器因射線照射，內(nèi)部氣體電離，

5、在時間t內(nèi)有n個二價正離子到達陰極，有2n個電子到達探測器的陽極，則探測器電路中的電流為()A0B2ne/t C3ne/t D4ne/t解析由題意可知，在時間t內(nèi)通過某橫截面的電荷量為n2e2ne4ne，故根據(jù)電流的定義可知探測器電路中的電流為I，故選項D正確3. 電路中有一電阻，通過電阻的電流為5 A，當(dāng)通電5分鐘時，通過電阻橫截面的電子數(shù)為()A1 500個 B9.3751019個 C9.3751021個 D9.3751020個解析qIt，n9.3751021個答案C借題發(fā)揮計算電流時，要分清形成電流的電荷種類，是只有正電荷或負(fù)電荷，還是正、負(fù)電荷同時定向移動等效電流的求解有些電流，并不是

6、導(dǎo)體內(nèi)電荷的定向移動形成的，如電子繞核運動，經(jīng)電場加速的粒子流、帶電體的運動等，可以通過等效方法用I求解等效電流(自選例題，啟迪思維)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的勻速圓周運動，則電子運動形成的等效電流大小為多少？思路探究電子繞原子核運動，一個周期T內(nèi)電子過某截面一次，等效電流由I求出解析在電子運動軌道上取一截面，在電子運動一周的時間T內(nèi)，通過這個橫截面的電荷量qe，則有I.再由庫侖力提供向心力，有mr，得T.解得I.答案2.(2015福建寧德一中高二檢測)半徑為 R 的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸

7、以角速度勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)滿足()A若不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B若電荷量Q不變而使變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C若使、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D若使、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小解析截取圓環(huán)的任一截面S，如圖所示，在橡膠圓環(huán)運動一周的時間 T 內(nèi)，通過這個截面的電荷量為Q，則有：I，又 T，所以I.分析各選項可知本題選AB.答案AB規(guī)律總結(jié)對于等效電流的求解問題，一定要找出一段時間內(nèi)通過某一橫截面的電荷量，才能運用電流的定義式求電流而求解的關(guān)鍵就是確定通過某一橫截面的電荷量和時間1建立“柱體微元”

8、模型：如圖所示，AD表示粗細均勻的一段導(dǎo)體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.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D所需要的時間：t.根據(jù)公式qIt可得：導(dǎo)體AD中的電流：InqSv.范例在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進入電壓為U的加速電場，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時，一小段長為l的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是()A.B. C. D.

9、解析設(shè)單位體積電子束中含有n個自由電子，由電流的定義知：IneSv，所以n，電子經(jīng)加速電場加速后，滿足eUmv2，得n，長為l的電子束內(nèi)的電子個數(shù)為NnlS，故選B.答案B銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為，每摩爾銅原子有n個自由電子，今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，電子平均定向移動速率為()A光速c B. C. D.解析：選D.假設(shè)電子定向移動的速率為v，那么在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vtS中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtS，摩爾數(shù)為，所以電量q，I，于是得：v.隨堂達標(biāo)1關(guān)于電流的說法中正確的是()A根據(jù)Iq/t，可知I與q成正比B如果在任何相等

10、的時間內(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解析：選D.依據(jù)電流的定義式可知，電流與q、t皆無關(guān)，顯然選項A錯誤雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時間內(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B、C錯誤選項D顯然正確2在示波管中，電子槍2 s發(fā)射了61013個電子，則示波管中電流的大小為 ()A4.8106AB31013A C3106A D9.6106A解析：選A.電子槍2 s發(fā)射的電荷量q610131.61019C9.6106C，所以示波管中的電流大小為I A4

11、.8106A，故A正確，B、C、D錯誤3.如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上帶有均勻的負(fù)電荷，每單位長度上電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為()Aqv B. CqvS Dqv/S、解析：選A.1 s內(nèi)棒通過的長度lvt，總電荷量Qqlqvt.則Iqv，故選項A正確4(選做題)已知銅導(dǎo)線中的電流為1 A，銅導(dǎo)線的橫截面積為1 mm2，求：(1)在1 s內(nèi)，有多少個電子通過銅導(dǎo)線的橫截面？(電子電荷量e1.61019C)(2)自由電子的平均移動速率多大？(設(shè)銅導(dǎo)線中每立方米含有8.51028個自由電子)解析：(1)1 s內(nèi)通過銅導(dǎo)線橫

12、截面的電荷量為qIt1 C所以1 s內(nèi)通過銅導(dǎo)線橫截面的電子個數(shù)N6.251018(個)(2)由電流的微觀表達式InqSv得自由電子的平均移動速率v m/s7.35105 m/s.答案：(1)6.251018個(2)7.35105 m/s課時作業(yè)一、選擇題1. (多選)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)線中的電場強度處處為零 B導(dǎo)線中的電場強度方向跟導(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)沿電流方向各點的電勢逐漸降低解析：選BD.在電源和導(dǎo)線中感應(yīng)電荷的共同作用下，垂直導(dǎo)線方向的電場相互抵消，在導(dǎo)體中形成了沿導(dǎo)線方向的電場，即導(dǎo)線中的電場強度方向跟導(dǎo)線方向平行

13、，B正確、A錯誤；導(dǎo)體內(nèi)有電場，說明導(dǎo)體不是靜電平衡狀態(tài)，C錯誤；沿電場方向電勢逐漸降低，電場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)沿電流方向各點的電勢逐漸降低，D正確2一根導(dǎo)線，分別通以不同電流，并保持溫度不變，當(dāng)電流較大時，以下說法正確的是()A單位體積內(nèi)自由電子數(shù)較多 B自由電子定向移動的速率較大C自由電子的熱運動速率較大 D電流的傳導(dǎo)速度較大解析：選B.對同一根導(dǎo)線，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是一樣的，A錯誤；電流和自由電子的定向移動的速率有關(guān)，自由電子的熱運動速率只與溫度有關(guān)，B正確，C錯誤；電流的傳導(dǎo)速度是電場的形成速度，等于光速c，和電流的大小無關(guān)，D錯誤3(多選)關(guān)于

14、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電子運動形成的等效電流方向與電子運動方向相同D電子運動形成的等效電流方向與電子運動方向相反解析：選AD.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錯誤；電子帶負(fù)電，電子運動形成的電流方向與電子運動的方向相反，C錯誤，D正確4某電解池中，若在2 s內(nèi)各有1.01019個二價正離子和2.01019個一價負(fù)離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是()A0 B0.8 A C1.6 A

15、D3.2 A解析：選D.電荷的定向移動形成電流，但正、負(fù)電荷同時向相反方向定向移動時，通過某截面的電荷量應(yīng)是兩者絕對值的和故由題意可知，電流由正、負(fù)離子定向運動形成，則在2 s內(nèi)通過截面的總電荷量應(yīng)為q1.6101921.01019C1.6101912.01019C6.4 C根據(jù)電流的定義式得I A3.2 A.5有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時間內(nèi)通過橫截面的電荷量，乙是甲的2倍，以下說法正確的是()A甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同 B乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍C乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速度是甲導(dǎo)體的2倍D甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速度大小相等解析：選B.由于單位時間內(nèi)通過乙導(dǎo)

16、體橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過乙導(dǎo)體的電流是甲的2倍，A錯誤，B正確；由于InqSv，所以v，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n、q不知道)，所以無法判斷v的大小，C、D錯誤6.(多選)如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線上取一個截面 A，在鋁導(dǎo)線上取一個截面B，若在1秒內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個截面的()A電流相等 B電流不相等C自由電子定向移動的速率相等 D自由電子定向移動的速率不相等解析：選AD.由電流定義知I，A正確，B錯誤由電流的微觀表達式InSqv 知，I、n、q均相等，因為SAvB，C錯誤，D

17、正確故選AD.7.(多選)如圖所示是一款MP4播放器，隨著這種產(chǎn)品的出現(xiàn)，人們可以在旅途中觀看電影，讓原本枯燥的旅途變得充滿樂趣MP4的充電電池多為鋰電池，假設(shè)鋰電池的充電電流為500 mA，則以下說法正確的是()A1 s內(nèi)通過電池某一橫截面的電荷量為500 CB1 s內(nèi)通過電池某一橫截面的電荷量為0.5 CC充電過程把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能D充電過程把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能解析：選BD.由電流的定義式得qIt0.5 C，A錯誤，B正確充電過程是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能儲存起來，C錯誤，D正確故選BD.8(多選)一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子，電子

18、的電荷量為q.此時電子的定向移動速度為v，在t時間內(nèi)，通過銅導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()AnvSt Bnvt CIt/q DIt/(Sq)解析：選AC.在t時間內(nèi)，通過銅導(dǎo)線橫截面的電荷量為It，通過銅導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為NIt/q，故C正確，D錯誤；把InqSv代入NIt/q可得NnvSt，故A正確，B錯誤9.(2015重慶市萬州二中高二期中)北京正負(fù)電子對撞機的儲存環(huán)是周長為240 m的近似圓形軌道當(dāng)環(huán)中電子以光速的流動而形成10 mA的電流時，環(huán)中運行的電子數(shù)目為(已知光速c3108 m/s，電子電荷量e1.61019C)()A51010B51011 C1102 D1

19、104解析：選B.電子運動一周所需要的時間：t s8106 s在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時間內(nèi)整個環(huán)中的電子剛好都通過該截面，故環(huán)中具有電子的電量為：qIt101038106 C8108 C環(huán)中具有電子數(shù)N個51011個故選B.二、非選擇題10某品牌手機在待機工作狀態(tài)時，通過的電流是4微安，則該手機一天時間內(nèi)通過的電荷量是多少？通過的自由電子個數(shù)是多少？解析：通過的電荷量為：qIt4106243 600 C0.35 C通過的電子個數(shù)為：N2.191018個答案：0.35 C2.191018個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

20、閃電交響曲某攝影愛好者拍攝到的閃電如圖所示，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2.5107 V，電流可等效為2105 A，歷時1103s，則：(1)若閃電定向移動的是電子，這次閃電產(chǎn)生的電荷量以0.5 A的電流給小燈泡供電，能維持多長時間？(2)這次閃電釋放的電能是多少？解析：(1)根據(jù)電流的定義式I，可得qIt21051103 C200 C，供電時間t s400 s.(2)這次閃電釋放的電能為EqU2002.5107 J5109 J.答案：(1)400 s(2)5109 J第二章 第2節(jié)1下列關(guān)于電源的說法，正確的是()A電源向外提供的電能越多，表示電動勢越大B電

21、動勢表示電源將單位正電荷從負(fù)極移送到正極時，非靜電力所做的功C電源的電動勢與外電路有關(guān)D在電源內(nèi)從負(fù)極到正極電勢升高答案：BD2關(guān)于電動勢，下列說法中正確的是A在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極移到正極，非靜電力做功，電能增加B對于給定的電源，移動正電荷非靜電力做功越多，電動勢就越大C電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部從負(fù)極向正極移送單位電荷量的電荷做功越多D電動勢越大，說明非靜電力在電源內(nèi)部把正電荷從負(fù)極到正極移送電荷量越多答案：AC3如圖223所示是常用在電子手表和小型儀表中的鋅汞電池，它的電動勢約為1.2 V，這表示A電路通過1 C的電荷量，電源把1.2 J其他形式能轉(zhuǎn)化為電能B電源在每秒內(nèi)把1.

22、2 J其他形式能轉(zhuǎn)化為電能C該電源比電動勢為1.5 V的干電池做功少D該電源與電動勢為1.5 V的干電池相比，通過1 C電荷量時轉(zhuǎn)化的電能少答案：AD4圖224為一塊手機電池的背面印有的一些符號，下列說法正確的是A該電池的容量為500 mAhB該電池的電動勢為3.6 VC該電池在工作1小時后達到的電流為500 mAD若電池以10 mA的電流工作，可用50小時解析：選ABD.電池上的3.6 V表示電動勢，500 mAh表示電荷容量，可以由電荷容量計算在一定放電電流下使用的時間，由500 mAht10 mA，得t50 h，所以ABD選項正確5單位電荷量的正電荷沿閉合電路移動一周，在內(nèi)外電路中釋放的

23、總能量決定于()A電源的電動勢B通過電源的電流 C路端電壓的大小 D內(nèi)外電阻之和答案：A6有關(guān)電動勢的說法中正確的是A電源的電動勢等于內(nèi)、外電路電勢降之和B電源提供的電能越多，電源的電動勢越大C當(dāng)外電路斷開時，電源的路端電壓與電源電動勢相等D當(dāng)電路中通過1庫侖電量時，電源消耗的其他形式能的數(shù)值等于電源電動勢的值解析：選ACD.外電路斷路時UE，C對通路時EU內(nèi)U外，A對電動勢E表示通過1 C電量電源將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能的多少，D對電動勢越大，表示電源非靜電力做功本領(lǐng)大，但提供電能不一定多，B錯7以下說法中正確的是A在外電路中和電源內(nèi)部，正電荷都受靜電力作用，所以能不斷定向移動形成電流B靜電力

24、與非靜電力都可以使電荷移動，所以本質(zhì)上都是使電荷的電勢能減少C在電源內(nèi)部正電荷能從負(fù)極到正極是因為電源內(nèi)部只存在非靜電力而不存在靜電力D靜電力移動電荷做功，電勢能減少，非靜電力移動電荷做功，電勢能增加解析：選D.電源內(nèi)部非靜電力做功使電荷的電勢能增加，引出了電動勢的概念，來描述非靜電力的做功本領(lǐng)而靜電力移動電荷做正功的過程使電勢能減少，D項對8(2010年海南三亞質(zhì)檢)某柴油發(fā)電機工作時，電流為5 A，經(jīng)過2 min時間，發(fā)電機產(chǎn)生電能為1.32105 J，則該發(fā)電機的電動勢為A1100 V B550 V C220 V D110 V解析：選C.此段時間通過電量為q600 C，由EW/q即得9某品牌的MP3使用的電源是一節(jié)7號干電池，當(dāng)它正常工作時，其工作電流為0.3 A某同學(xué)在一次使用該MP3時，若他用了10 s，則這段時間內(nèi)電池將多少化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能？解析：已知工作電流I0.3 A,10 s時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量qIt0.310 C3 C.7號干電池電動勢為1.5 V