11.1 電源和電流（原卷版）

第1節(jié)\t"/books/rjb/wuli/pgzd3c/_blank"電源和電流【自主預(yù)習(xí)】一、電源1.定義:電源是能不斷把①從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置。2.作用:(1)移送電荷,使電源正、負(fù)極間有一定的②。(2)使電路中有③的電流。二、恒定電流1.恒定電場:(1)由④分布的電荷所產(chǎn)生的⑤的電場。(2)形成:當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí),導(dǎo)線中的電場是由⑥、⑦等電路元件所積累的電荷共同形成的。(3)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:大小、⑧都不隨時(shí)間變化的電流。3.電流:(1)定義:電荷的⑨移動形成電流。(2)意義:反映了電流的⑩程度。(3)單位:①國際單位:安培,簡稱安,符號為A。②常用單位:毫安mA、微安μA。③關(guān)系:1mA=?A;1μA=?A。(4)表達(dá)式:I=。(5)電流的方向:?定向移動的方向規(guī)定為電流的方向。【方法突破】一、電源和電流的性質(zhì)1.電源的作用:從電荷轉(zhuǎn)移的角度看使電路中的自由電荷持續(xù)地定向移動從能量轉(zhuǎn)化的角度看搬運(yùn)電荷的過程是非靜電力做功的過程,從而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能2.電流的形成:(1)形成原因:電荷的定向移動。(2)形成條件:導(dǎo)體兩端有電壓。(3)電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件:電路中有電源且電路閉合?！纠?】下列說法正確的是（）A．電源的作用是使電路中產(chǎn)生電荷B．電源的作用是使電路中的電荷發(fā)生定向移動C．只要電路中有電源，電路中就會形成持續(xù)的電流D．導(dǎo)線中的電場是由電源兩極在空間直接形成的二、電流的計(jì)算1.金屬導(dǎo)體中電流的計(jì)算金屬導(dǎo)體中的自由電荷只有自由電子,運(yùn)用I=計(jì)算時(shí),q是某一時(shí)間內(nèi)通過金屬導(dǎo)體橫截面的電子的電荷量。【例2】金屬導(dǎo)體中的電流是A，那么在3.2s內(nèi)通過導(dǎo)體的橫截面定向移動的電荷有______C，相當(dāng)于______個(gè)電子通過該截面．（

）A．

B．

C．

D．

2.電解液中電流的計(jì)算電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子,運(yùn)用I=計(jì)算時(shí),q應(yīng)是同一時(shí)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?！纠?】如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)離子的電解液，在時(shí)間t內(nèi)通過溶液截面S的正離子數(shù)為，負(fù)離子數(shù)為，設(shè)元電荷電荷量為e，則以下說法正確的是(

)A．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流為B．溶液內(nèi)電流方向從B到A，電流為C．當(dāng)時(shí)，電流方向從A到B，電流為D．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流為3.環(huán)形電流的計(jì)算(1)等效電流:就是把電子周期性地通過圓周上各處形成的電流看成持續(xù)不斷地通過圓周上各處時(shí)所形成的電流。(2)對周期性運(yùn)動的電荷,常取一個(gè)周期來計(jì)算等效電流,利用I==求等效電流?！纠?】原子中的電子繞原子核的圓周運(yùn)動可以等效為環(huán)形電流．設(shè)氫原子的電子以速率v在半徑為r的圓周軌道上繞核轉(zhuǎn)動，周期為已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m，靜電力常量為k，則其等效電流大小為A．B．C．D．三、電流的微觀表達(dá)式1.推導(dǎo)過程:(1)情境。如圖所示,AB表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體,兩端加一定的電壓,導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的長度為L,橫截面積為S,導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q。(2)推導(dǎo)。導(dǎo)體AB中的自由電荷總數(shù)N=nLS,總電荷量Q=Nq=nLSq,所有這些電荷都通過橫截面所需要的時(shí)間t=,導(dǎo)體AB中電流為I===nqSv。(3)結(jié)論:電流的微觀表達(dá)式為I=nqSv。電流的大小取決于單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自由電荷的電荷量q、導(dǎo)體的橫截面積S、自由電荷定向移動速率v。2.電流的定義式和微觀表達(dá)式的比較:項(xiàng)目I=I=nqSv公式性質(zhì)定義式?jīng)Q定式電流的意義時(shí)間t內(nèi)的平均電流某時(shí)刻的瞬時(shí)電流描述的角度大量電荷定向移動的宏觀表現(xiàn)形成電流的微觀實(shí)質(zhì)聯(lián)系由I=可導(dǎo)出I=nqSv【例5】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)線內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子電荷量為e，此時(shí)電子的定向移動速率為v，在時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目為（）A． B． C． D．【對點(diǎn)檢測】1．現(xiàn)代生活離不開電源，電子表、照相機(jī)、手機(jī)、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)部把自由電子由負(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．電源內(nèi)部電流的方向是從低電勢一端流向高電勢一端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2．關(guān)于電流，以下說法正確的是()A．通過截面的電荷量多少就是電流的大小B．電流的方向就是電荷定向移動的方向C．在導(dǎo)體中，只要自由電荷在運(yùn)動，就一定會形成電流D．導(dǎo)體兩端沒有電壓就不能形成電流3．關(guān)于電流強(qiáng)度，下列說法正確的是（

）A．根據(jù)可知，I與t一定成正比B．根據(jù)可知，當(dāng)電流I一定時(shí)，q與t成正比C．因?yàn)殡娏饔蟹较颍噪娏魇鞘噶緿．電流強(qiáng)度的單位“安培”是國際單位4．有關(guān)電流的下列說法正確的是（）A．因?yàn)殡娏饔蟹较?，因而電流是矢量B．由知，I與q成正比，與通電時(shí)間成反比C．金屬導(dǎo)體里面電流的方向和自由電子定向移動的方向相同D．單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量越多，導(dǎo)體中的電流越大5．在一次閃電形成過程中，流動的電荷量約為300c，持續(xù)時(shí)間約為0.005s，則這次閃電產(chǎn)生的電流大小約為（

）A．12×104A B．9×104A C．6×104A D．3×104A6．有一條橫截面積為S的銅導(dǎo)線，通過的電流為I．已知銅的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，電子的電荷量為e．若認(rèn)為導(dǎo)線中每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，則銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率可表示為A． B． C． D．7．如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，ts內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是，負(fù)離子數(shù)是，設(shè)元電荷為e，則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，負(fù)離子定向移動形成的電流方向是B．溶液內(nèi)正、負(fù)離子向相反方向移動，電流方向相同C．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流D．溶液中電流方向從A到B，電流8．如圖所示，兩段長度和材料相同、各自粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)線a、b，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)相等，橫截面積之比為。已知5s內(nèi)有個(gè)自由電子通過導(dǎo)線a的橫截面，則（）A．流經(jīng)導(dǎo)線a的電流為0.16AB．流經(jīng)導(dǎo)線b的電流為0.32AC．5s內(nèi)有個(gè)自由電子通過導(dǎo)線b的橫截面D．自由電子在導(dǎo)線a和b中移動的速率之比第1節(jié)\t"/books/rjb/wuli/pgzd3c/_blank"電源和電流【自主預(yù)習(xí)】一、電源1.定義:電源是能不斷把①從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置。2.作用:(1)移送電荷,使電源正、負(fù)極間有一定的②。(2)使電路中有③的電流。二、恒定電流1.恒定電場:(1)由④分布的電荷所產(chǎn)生的⑤的電場。(2)形成:當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí),導(dǎo)線中的電場是由⑥、⑦等電路元件所積累的電荷共同形成的。(3)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:大小、⑧都不隨時(shí)間變化的電流。3.電流:(1)定義:電荷的⑨移動形成電流。(2)意義:反映了電流的⑩程度。(3)單位:①國際單位:安培,簡稱安,符號為A。②常用單位:毫安mA、微安μA。③關(guān)系:1mA=?A;1μA=?A。(4)表達(dá)式:I=。(5)電流的方向:?定向移動的方向規(guī)定為電流的方向。

答案：

①電子②電勢差③持續(xù)④穩(wěn)定⑤穩(wěn)定⑥電源⑦導(dǎo)線⑧方向⑨定向⑩強(qiáng)弱?10-3?10-6?正電荷【方法突破】一、電源和電流的性質(zhì)1.電源的作用:從電荷轉(zhuǎn)移的角度看使電路中的自由電荷持續(xù)地定向移動從能量轉(zhuǎn)化的角度看搬運(yùn)電荷的過程是非靜電力做功的過程,從而將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能2.電流的形成:(1)形成原因:電荷的定向移動。(2)形成條件:導(dǎo)體兩端有電壓。(3)電路中產(chǎn)生持續(xù)電流的條件:電路中有電源且電路閉合?！纠?】下列說法正確的是（）A．電源的作用是使電路中產(chǎn)生電荷B．電源的作用是使電路中的電荷發(fā)生定向移動C．只要電路中有電源，電路中就會形成持續(xù)的電流D．導(dǎo)線中的電場是由電源兩極在空間直接形成的【答案】B【詳解】AB．導(dǎo)體中本身就有自由電荷，電源的作用不是使電路中產(chǎn)生電荷，而是使正負(fù)電荷分開，使正極聚集正電荷，負(fù)極聚集負(fù)電荷，電源兩端就會產(chǎn)生電壓，電壓使電路中電荷產(chǎn)生定向移動形成電流，A錯(cuò)誤，B正確；C．只要電路中有電源，且電路要閉合，電路中就會形成持續(xù)的電流，C錯(cuò)誤；D．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，D錯(cuò)誤。故選B。二、電流的計(jì)算1.金屬導(dǎo)體中電流的計(jì)算金屬導(dǎo)體中的自由電荷只有自由電子,運(yùn)用I=計(jì)算時(shí),q是某一時(shí)間內(nèi)通過金屬導(dǎo)體橫截面的電子的電荷量?！纠?】金屬導(dǎo)體中的電流是A，那么在3.2s內(nèi)通過導(dǎo)體的橫截面定向移動的電荷有______C，相當(dāng)于______個(gè)電子通過該截面．（

）A．

B．

C．

D．

【答案】A【詳解】根據(jù)電流的定義式得3.2s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量為C，通過該截面的電子的個(gè)數(shù)為個(gè)，故A正確；2.電解液中電流的計(jì)算電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子,運(yùn)用I=計(jì)算時(shí),q應(yīng)是同一時(shí)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?！纠?】如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)離子的電解液，在時(shí)間t內(nèi)通過溶液截面S的正離子數(shù)為，負(fù)離子數(shù)為，設(shè)元電荷電荷量為e，則以下說法正確的是(

)A．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流為B．溶液內(nèi)電流方向從B到A，電流為C．當(dāng)時(shí)，電流方向從A到B，電流為D．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流為【答案】D【詳解】電流的方向與正離子定向移動方向相同，則溶液內(nèi)電流方向從A到B，t時(shí)間內(nèi)通過通過溶液截面s的電荷量為，則根據(jù)電流的定義式，則D正確，故選D．3.環(huán)形電流的計(jì)算(1)等效電流:就是把電子周期性地通過圓周上各處形成的電流看成持續(xù)不斷地通過圓周上各處時(shí)所形成的電流。(2)對周期性運(yùn)動的電荷,常取一個(gè)周期來計(jì)算等效電流,利用I==求等效電流?！纠?】原子中的電子繞原子核的圓周運(yùn)動可以等效為環(huán)形電流．設(shè)氫原子的電子以速率v在半徑為r的圓周軌道上繞核轉(zhuǎn)動，周期為已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m，靜電力常量為k，則其等效電流大小為A．B．C．D．【答案】ABD【詳解】A．根據(jù)電流的定義式可得等效電流為故A正確；B．電子運(yùn)動的周期表達(dá)式為根據(jù)電流的定義式可得等效電流為故B正確；CD．原子中的電子繞原子核的圓周運(yùn)動可以等效為環(huán)形電流，氫原子的電子的速率v，根據(jù)庫侖力提供向心力解得形成的電流為故C錯(cuò)誤，D正確。故選ABD。三、電流的微觀表達(dá)式1.推導(dǎo)過程:(1)情境。如圖所示,AB表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體,兩端加一定的電壓,導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的長度為L,橫截面積為S,導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q。(2)推導(dǎo)。導(dǎo)體AB中的自由電荷總數(shù)N=nLS,總電荷量Q=Nq=nLSq,所有這些電荷都通過橫截面所需要的時(shí)間t=,導(dǎo)體AB中電流為I===nqSv。(3)結(jié)論:電流的微觀表達(dá)式為I=nqSv。電流的大小取決于單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自由電荷的電荷量q、導(dǎo)體的橫截面積S、自由電荷定向移動速率v。2.電流的定義式和微觀表達(dá)式的比較:項(xiàng)目I=I=nqSv公式性質(zhì)定義式?jīng)Q定式電流的意義時(shí)間t內(nèi)的平均電流某時(shí)刻的瞬時(shí)電流描述的角度大量電荷定向移動的宏觀表現(xiàn)形成電流的微觀實(shí)質(zhì)聯(lián)系由I=可導(dǎo)出I=nqSv【例5】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)線內(nèi)有n個(gè)自由電子，電子電荷量為e，此時(shí)電子的定向移動速率為v，在時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目為（）A． B． C． D．【答案】C【詳解】根據(jù)電流的微觀表達(dá)式I=nqvS，在△t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子的電量則在△t時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的自由電子的數(shù)目為將I=nevS，代入解得故選C。【對點(diǎn)檢測】1．現(xiàn)代生活離不開電源，電子表、照相機(jī)、手機(jī)、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)部把自由電子由負(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．電源內(nèi)部電流的方向是從低電勢一端流向高電勢一端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【答案】B【詳解】A．電源能把正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極，從而保持兩極間穩(wěn)定的電勢差，故A錯(cuò)誤；B．在閉合電路中，電流的方向：電源外部由正極流向負(fù)極，電源內(nèi)部由負(fù)極流向正極，則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，內(nèi)部電流的方向是從低電勢一端流向高電勢一端，故B正確；C．有電源和閉合回路才能形成電流，故C錯(cuò)誤；D．電源是提供電能的裝置，不再需要外界提供能量，故D錯(cuò)誤。故選B。2．關(guān)于電流，以下說法正確的是()A．通過截面的電荷量多少就是電流的大小B．電流的方向就是電荷定向移動的方向C．在導(dǎo)體中，只要自由電荷在運(yùn)動，就一定會形成電流D．導(dǎo)體兩端沒有電壓就不能形成電流【答案】D【詳解】A、電流是單位時(shí)間通過導(dǎo)體橫截面的電荷量．故A錯(cuò)誤；B、C、自由電荷的定向移動形成了電流．金屬導(dǎo)體中能自由移動的是自由電子，而電子帶負(fù)電，所以自由電子定向移動方向與電流方向相反．選項(xiàng)B，C錯(cuò)誤；D、電壓是使電路形成電流的原因，要想有持續(xù)的電流，電路必須閉合，D正確；故選D．3．關(guān)于電流強(qiáng)度，下列說法正確的是（

）A．根據(jù)可知，I與t一定成正比B．根據(jù)可知，當(dāng)電流I一定時(shí)，q與t成正比C．因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢量D．電流強(qiáng)度的單位“安培”是國際單位【答案】BD【詳解】AB．是電流強(qiáng)度的定義式，與q、t無直接關(guān)系；當(dāng)電流I一定時(shí)，q與t成正比；A錯(cuò)誤，B正確；C．因?yàn)殡娏饔蟹较?，但不是矢量，C錯(cuò)誤；D．電流強(qiáng)度的單位“安培”是國際單位，D正確；故BD。4．有關(guān)電流的下列說法正確的是（）A．因?yàn)殡娏饔蟹较颍蚨娏魇鞘噶緽．由知，I與q成正比，與通電時(shí)間成反比C．金屬導(dǎo)體里面電流的方向和自由電子定向移動的方向相同D．單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量越多，導(dǎo)體中的電流越大【答案】D【詳解】A．電流的方向是電荷移動的方向，但電流這個(gè)物理量描述電流的強(qiáng)弱，是標(biāo)量；故A錯(cuò)誤；B．電流的定義，是比值定義法，電流與電荷量不成正比，與時(shí)間不成反比，故B錯(cuò)誤；C．電流的方向?yàn)檎姾傻亩ㄏ蛞苿臃较?，故金屬?dǎo)體里面電流的方向和自由電子定向移動的方向相反，故C錯(cuò)誤；D．根據(jù)電流的定義，得q=It，則單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量越多，導(dǎo)體中的電流越大，故D正確。故選D。5．在一次閃電形成過程中，流動的電荷量約為300c，持續(xù)時(shí)間約為0.005s，則這次閃電產(chǎn)生的電流大小約為（

）A．12×104A B．9×104A C．6×104A D．3×104A【答案】C【詳解】根據(jù)電流的定義式得：電流，故C正確，ABD錯(cuò)誤．故選C．6．有一條橫截面積為S的銅導(dǎo)線，通過的電流為I．已知銅的密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，電子的電荷量為e．若認(rèn)為導(dǎo)線中每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，則銅導(dǎo)線中自由電子定向移動的速率