金版教程物理2024導(dǎo)學(xué)案必修第冊(cè)人教版新第十一章 電路及其應(yīng)用1.電源和電流含答案

《金版教程(物理）》2024導(dǎo)學(xué)案必修第冊(cè)人教版新第十一章電路及其應(yīng)用1.電源和電流1．了解電流的形成，知道什么是電源，知道電源的作用。2.了解導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)，知道什么是恒定電流，知道導(dǎo)體中恒定電流是如何形成的。3.知道表示電流強(qiáng)弱程度的物理量——電流，知道它的單位和方向，并能理解和應(yīng)用它的兩種計(jì)算公式I＝eq\f(q,t)和I＝nqSv。一電源二恒定電流1．恒定電場(chǎng)(1)定義：由eq\x(\s\up1(01))穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)。(2)形成：電源正、負(fù)極周?chē)臻g的電場(chǎng)是由eq\x(\s\up1(02))電源、eq\x(\s\up1(03))導(dǎo)線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(chǎng)強(qiáng)度都不隨eq\x(\s\up1(04))時(shí)間變化，基本性質(zhì)與eq\x(\s\up1(05))靜電場(chǎng)相同。(4)適用規(guī)律：在靜電場(chǎng)中所講的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等，在恒定電場(chǎng)中同樣適用。2．恒定電流eq\x(\s\up1(06))大小、eq\x(\s\up1(07))方向都不隨時(shí)間變化的電流。3．電流的強(qiáng)弱程度——電流(1)定義：電流的eq\x(\s\up1(08))強(qiáng)弱程度用電流這個(gè)物理量表示。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的eq\x(\s\up1(09))電荷量越多，電流就越大。(2)大?。喝绻肐表示電流、q表示在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，則有I＝eq\x(\s\up1(10))eq\f(q,t)。(3)單位：在國(guó)際單位制中，電流的單位是eq\x(\s\up1(11))安培，簡(jiǎn)稱(chēng)eq\x(\s\up1(12))安，符號(hào)是A。1eq\x(\s\up1(13))C＝1A·s。常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(μA)，1mA＝eq\x(\s\up1(14))10－3__A，1μA＝eq\x(\s\up1(15))10－6__A。(4)方向：eq\x(\s\up1(16))正電荷定向移動(dòng)的方向，或eq\x(\s\up1(17))負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向。1．判一判(1)恒定電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)相同。()(2)電路中有電流時(shí)，電場(chǎng)的分布就會(huì)隨時(shí)間不斷地變化。()(3)恒定電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度不變化，一定是勻強(qiáng)電場(chǎng)。()(4)電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多。()提示：(1)√(2)×(3)×(4)√2．想一想(1)恒定電場(chǎng)就是靜電場(chǎng)嗎？提示：不是，靜電場(chǎng)是靜電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，而恒定電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的電場(chǎng)，但二者基本性質(zhì)相同。(2)電流有方向，所以電流是矢量嗎？提示：不是，電流的計(jì)算遵循代數(shù)運(yùn)算法則，所以是標(biāo)量。探究1電源和恒定電流仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”?；顒?dòng)1：如圖甲a所示，若在A、B兩個(gè)導(dǎo)體之間連接一條導(dǎo)線H，結(jié)果會(huì)怎樣？提示：導(dǎo)線H中的自由電子會(huì)在靜電力的作用下沿導(dǎo)線做定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。由于B失去電子，A得到電子，A、B之間的電勢(shì)差很快消失，兩導(dǎo)體成為一個(gè)等勢(shì)體，達(dá)到靜電平衡，如圖甲b所示。所以，導(dǎo)線H中的電流只是瞬間的。活動(dòng)2：圖乙中的P是什么？有什么樣的功能？提示：P是電源，它能在B失去電子的過(guò)程中，不斷地從A取走電子，補(bǔ)充給B，使A、B始終帶一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，這樣，A、B之間始終存在電勢(shì)差，H內(nèi)就會(huì)存在持續(xù)的電流?；顒?dòng)3：圖乙中A、B周?chē)臻g的電場(chǎng)只是A、B處的電荷形成的嗎？提示：不是。A、B處的電荷在A、B周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)，導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷也在A、B周?chē)臻g產(chǎn)生電場(chǎng)?；顒?dòng)4：如果圖乙電路中各處電荷的分布是穩(wěn)定的，電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)是穩(wěn)定的嗎？提示：根據(jù)電場(chǎng)的疊加原理可知，是的?；顒?dòng)5：在活動(dòng)4中電場(chǎng)的作用下，導(dǎo)體中的自由電荷做定向運(yùn)動(dòng)，速率如何變化？提示：導(dǎo)體中的自由電荷做定向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子不斷碰撞，碰撞阻礙了自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果是大量自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化。1．電源(1)電源有正、負(fù)兩個(gè)電極，正極聚集正電荷，負(fù)極聚集負(fù)電荷。電源能在負(fù)極失去電子的過(guò)程中，不斷地從正極取走電子，補(bǔ)充給負(fù)極。(2)電源的作用：讓正、負(fù)極之間始終存在電勢(shì)差，使電路中存在持續(xù)的電流。2．恒定電場(chǎng)(1)電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷在電源兩極周?chē)臻g形成電場(chǎng)，盡管電路中電荷在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，電荷的分布是穩(wěn)定的，不隨時(shí)間變化，電場(chǎng)的分布也不會(huì)隨時(shí)間變化，因此形成的是恒定電場(chǎng)。(2)由于在恒定電場(chǎng)中，任何位置的電荷分布和電場(chǎng)強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化，所以它的基本性質(zhì)與靜電場(chǎng)相同。在靜電場(chǎng)中所講的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等，在恒定電場(chǎng)中同樣適用。3．恒定電流的形成在恒定電場(chǎng)的作用下，導(dǎo)體中的自由電荷做定向運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子不斷碰撞，碰撞阻礙了自由電荷的定向運(yùn)動(dòng)，結(jié)果是大量自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化，形成大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流即恒定電流。例1(多選)將一些電學(xué)元件用導(dǎo)線連接在某電源的兩端，下列描述正確的是()A．電源的作用是使電源的正、負(fù)極兩端保持一定的電勢(shì)差B．電源的作用是能為電路持續(xù)地提供自由電荷C．導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由電源正、負(fù)極上的電荷形成的D．導(dǎo)線中的電場(chǎng)是由電源的電場(chǎng)和導(dǎo)線等電路元件積累的電荷形成的電場(chǎng)疊加而形成的[實(shí)踐探究](1)電源的作用是什么？提示：在正、負(fù)極之間維持一定的電勢(shì)差，使電路中存在持續(xù)的電流。(2)導(dǎo)線上積累的電荷在周?chē)臻g也產(chǎn)生電場(chǎng)嗎？提示：是的。[規(guī)范解答]電源將負(fù)電荷從正極搬運(yùn)到負(fù)極，維持正、負(fù)極間有一定的電勢(shì)差，A正確，B錯(cuò)誤；導(dǎo)線中的電場(chǎng)是電源電場(chǎng)和導(dǎo)線等電路元件積累的電荷形成的電場(chǎng)疊加而成的，C錯(cuò)誤，D正確。[答案]AD規(guī)律點(diǎn)撥電流的形成(1)導(dǎo)體中自由電荷的定向移動(dòng)形成電流。當(dāng)把導(dǎo)體和電源連接后，導(dǎo)體中形成恒定電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷在恒定電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)，形成大小、方向都不隨時(shí)間變化的恒定電流。(2)形成電流的條件是導(dǎo)體兩端有電勢(shì)差；形成持續(xù)電流的條件是電路中有電源且電路閉合。[變式訓(xùn)練1](多選)在由電源、導(dǎo)線等電路元件所組成的電路中有持續(xù)的電流，以下說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零，導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)B．導(dǎo)線中的電場(chǎng)是靜電場(chǎng)的一種C．沿電流方向?qū)Ь€內(nèi)各點(diǎn)的電勢(shì)逐漸降低D．導(dǎo)線中的電場(chǎng)使自由電子不斷地由電源的負(fù)極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線向電源正極定向移動(dòng)答案CD解析導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度不是處處為零，導(dǎo)線不處于靜電平衡狀態(tài)，A錯(cuò)誤；導(dǎo)線中的電荷定向移動(dòng)，導(dǎo)線中的電場(chǎng)是恒定電場(chǎng)，并不是靜電場(chǎng)的一種，B錯(cuò)誤；導(dǎo)線中自由電子受靜電力作用，從電勢(shì)低的地方流向電勢(shì)高的地方，即沿電流方向?qū)Ь€內(nèi)各點(diǎn)的電勢(shì)逐漸降低，C正確；導(dǎo)線中的電場(chǎng)使自由電子不斷地由電源的負(fù)極經(jīng)過(guò)導(dǎo)線向電源正極定向移動(dòng)，D正確。探究2電流的強(qiáng)弱程度——電流仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。活動(dòng)1：甲、乙兩圖中電流的成因有什么不同？提示：甲中是金屬導(dǎo)體導(dǎo)電，是電子的定向移動(dòng)形成電流，即只有一種電荷(電子)定向移動(dòng)。乙中是電解液導(dǎo)電，是正、負(fù)離子向相反方向定向移動(dòng)形成電流，即有兩種電荷(正、負(fù)離子)定向移動(dòng)。活動(dòng)2：根據(jù)甲、乙兩圖，如何衡量電流的強(qiáng)弱程度？試寫(xiě)出表示電流大小I的關(guān)系式，并指出對(duì)于乙圖應(yīng)注意什么。提示：可以用單位時(shí)間通過(guò)某橫截面的電荷量大小表示電流的強(qiáng)弱。用公式寫(xiě)出就是I＝eq\f(q,t)。乙中負(fù)離子向左運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于等量的正離子向右運(yùn)動(dòng)，所以用I＝eq\f(q,t)計(jì)算電流大小時(shí)，要注意q是正、負(fù)兩種離子電荷量的絕對(duì)值的總和。活動(dòng)3：甲圖中的電流大小I與n、e、S、v有什么關(guān)系？提示：AD導(dǎo)體中的自由電子總數(shù)：N＝nlS，總電荷量：q＝Ne＝nlSe所有這些自由電子都通過(guò)某橫截面所需要的時(shí)間：t＝eq\f(l,v)根據(jù)電流的公式I＝eq\f(q,t)可得，導(dǎo)體AD中的電流：I＝eq\f(nlSe,\f(l,v))＝neSv。1．對(duì)公式I＝eq\f(q,t)的理解電流的強(qiáng)弱程度用電流表示，符號(hào)是I。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流就越大，且I＝eq\f(q,t)。(1)公式I＝eq\f(q,t)求出的是電流在時(shí)間t內(nèi)的平均值，對(duì)于恒定電流其瞬時(shí)值與平均值相等。(2)電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，應(yīng)用I＝eq\f(q,t)時(shí)，q為時(shí)間t內(nèi)通過(guò)某橫截面的正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。(3)I＝eq\f(q,t)是電流的定義式，或者說(shuō)是求解電流的一種方法，電流I與q、t無(wú)正反比關(guān)系。(4)q＝It是流過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量的計(jì)算式。2．對(duì)公式I＝nqSv的理解(1)I＝nqSv是電流的微觀表達(dá)式，其中n為導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q為每個(gè)自由電荷的電荷量，v為自由電荷定向移動(dòng)的平均速率，S為導(dǎo)體的橫截面積。(2)導(dǎo)體中電流的強(qiáng)弱I取決于導(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)的平均速率v、導(dǎo)體的橫截面積S。(3)利用I＝nqSv分析問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意使各物理量都取國(guó)際單位。3．三種速率的比較比較項(xiàng)物理意義大小/(m·s－1)自由電子定向移動(dòng)的平均速率金屬導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)形成電流，電流與自由電子定向移動(dòng)的平均速率的關(guān)系為I＝neSv10－4電流的傳導(dǎo)速率等于光速。電路接通，導(dǎo)線內(nèi)以光速c形成恒定電場(chǎng)，各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向移動(dòng)形成電流3×108電子熱運(yùn)動(dòng)的速率導(dǎo)體內(nèi)電子不停地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，由于向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)均等，不能形成電流1054.電池的容量：電池放電時(shí)能輸出的總電荷量，通常以“安時(shí)”(A·h)或“毫安時(shí)”(mA·h)作單位。例2玻璃容器中盛放的是K2SO4溶液，若在2s內(nèi)有1.0×1016個(gè)SOeq\o\al(2－,4)離子和2.0×1016個(gè)K＋通過(guò)溶液內(nèi)部的橫截面MN，如圖所示，其中K＋向右移動(dòng)，通過(guò)橫截面MN的電流大小和方向是()A．1.6mA，向右 B．1.6mA，向左C．0 D．3.2mA，向右[實(shí)踐探究](1)溶液中的電流是什么電荷定向移動(dòng)形成的？提示：溶液中的電流是K＋、SOeq\o\al(2－,4)同時(shí)定向移動(dòng)形成的。(2)計(jì)算通過(guò)溶液中某橫截面的電荷量時(shí)只需要算一種電荷的電荷量嗎？提示：不是，需要計(jì)算K＋和SOeq\o\al(2－,4)的電荷量的絕對(duì)值之和。[規(guī)范解答]K2SO4溶液中的電流是靠溶液中能夠自由移動(dòng)的K＋和SOeq\o\al(2－,4)在靜電力作用下向相反方向定向移動(dòng)形成，故溶液中電流方向與K＋定向移動(dòng)的方向相同，即由A指向B。K2SO4溶液導(dǎo)電時(shí)，K＋由A向B定向移動(dòng)，SOeq\o\al(2－,4)由B向A定向移動(dòng)，負(fù)電荷的移動(dòng)可以等效地看作等量正電荷沿相反方向的移動(dòng)，所以，每秒鐘通過(guò)橫截面MN的電荷量為兩種離子電荷量的絕對(duì)值之和，則有I＝eq\f(q,t)＝eq\f(q1＋q2,t)＝eq\f(1.0×1016×2×1.6×10－19＋2.0×1016×1.6×10－19,2)A＝3.2mA，故D正確。[答案]D規(guī)律點(diǎn)撥(1)應(yīng)用I＝eq\f(q,t)求解電流要分清形成電流的自由電荷的種類(lèi)：對(duì)金屬來(lái)講，是自由電子的定向移動(dòng)，q為通過(guò)橫截面的自由電子的電荷量。對(duì)電解質(zhì)溶液來(lái)講，是正、負(fù)離子同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)，q為正、負(fù)離子電荷量的絕對(duì)值之和。(2)關(guān)于電流的方向的理解和判斷①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)的方向與電流的方向相反。②金屬導(dǎo)體中自由移動(dòng)的電荷是自由電子，電流的方向與自由電子定向移動(dòng)的方向相反。③電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的。④在電源外部，電流從電源正極流向負(fù)極；在電源內(nèi)部，電流從電源負(fù)極流向正極。[變式訓(xùn)練2－1]小薇發(fā)現(xiàn)某手機(jī)電池上標(biāo)有“電壓3.7V，容量3500mA·h”的字樣，經(jīng)查，該手機(jī)的待機(jī)電流為20mA，則該手機(jī)最長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間為_(kāi)_______h。答案175解析由I＝eq\f(q,t)得，該手機(jī)最長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間：t＝eq\f(q,I)＝eq\f(3500mA·h,20mA)＝175h。[變式訓(xùn)練2－2]已知銅導(dǎo)線中的電流為1A，銅導(dǎo)線的橫截面積為1mm2，求：(1)在1s內(nèi)，有多少個(gè)自由電子通過(guò)銅導(dǎo)線的橫截面(電子電荷量e＝1.6×10－19C)?(2)自由電子定向移動(dòng)的平均速率多大(設(shè)銅導(dǎo)線中每立方米含有8.5×1028個(gè)自由電子)?答案(1)6.25×1018個(gè)(2)7.35×10－5m/s解析(1)1s內(nèi)通過(guò)銅導(dǎo)線橫截面的電荷量為q＝It＝1C所以1s內(nèi)通過(guò)銅導(dǎo)線橫截面的自由電子個(gè)數(shù)為N＝eq\f(q,e)＝6.25×1018個(gè)。(2)由電流的微觀表達(dá)式I＝neSv得自由電子定向移動(dòng)的平均速率v＝eq\f(I,neS)＝eq\f(1,8.5×1028×1.6×10－19×1×10－6)m/s≈7.35×10－5m/s。

科學(xué)思維建立物理模型法與演繹推理1．建立物理模型法本節(jié)電流微觀表達(dá)式的推導(dǎo)，應(yīng)用了建立物理模型法。在研究復(fù)雜物理問(wèn)題時(shí)，建立物理模型是首要的必備技能，只有建立了合理的模型，才能運(yùn)用相關(guān)規(guī)律分析求解。對(duì)于實(shí)際物理問(wèn)題，應(yīng)該建立什么樣的物理模型是個(gè)難點(diǎn)，這需要逐漸積累。必修第一冊(cè)分析火車(chē)各節(jié)車(chē)廂的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，以及分析重力不可忽略的軟繩索的平衡問(wèn)題時(shí)，建立了質(zhì)點(diǎn)系組成的連接體模型。本節(jié)推導(dǎo)電流微觀表達(dá)式時(shí)，以及必修第二冊(cè)分析水柱的平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)，建立了柱狀微元模型(選擇性必修第一冊(cè)連續(xù)介質(zhì)的作用力、選擇性必修第二冊(cè)帶電粒子所受磁場(chǎng)力公式的推導(dǎo)，也會(huì)用到這種模型)。2．演繹推理建立物理模型之后，一般還需要用到演繹推理，這是物理理論研究的重要方法，詳情見(jiàn)必修第二冊(cè)教材動(dòng)能定理一節(jié)，這里不再贅述。物理學(xué)習(xí)不應(yīng)該刻意記憶公式，而應(yīng)該熟練運(yùn)用演繹推理，能從相關(guān)原理、規(guī)律推導(dǎo)出公式，這樣才能認(rèn)識(shí)到公式的適用條件，避免應(yīng)用時(shí)出錯(cuò)。例如U＝Ed是在勻強(qiáng)電場(chǎng)的條件下推導(dǎo)出來(lái)的，不適用于非勻強(qiáng)電場(chǎng)。另外，演繹推理在推導(dǎo)證明題，以及涉及公式推導(dǎo)演算的題目中經(jīng)常用到。1．(電源)下列關(guān)于電源的說(shuō)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)極始終帶一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，維持一定的電勢(shì)差C．在電源內(nèi)部電子由負(fù)極被搬向正極D．只要有電源，電路中就能產(chǎn)生持續(xù)的電流答案B解析電源能在其正、負(fù)極間維持一定的電壓，但是電源不是電壓，A錯(cuò)誤，B正確；在電源內(nèi)部電子由電源正極被搬向負(fù)極，在電源外部，電子由電源負(fù)極流向正極，C錯(cuò)誤；有電源且電路閉合，才能產(chǎn)生持續(xù)的電流，D錯(cuò)誤。2．(電流方向)(多選)關(guān)于電流的方向，下列說(shuō)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(shì)一端流向低電勢(shì)一端B．電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端C．電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相同D．電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)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(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，所以A正確，B錯(cuò)誤；電子帶負(fù)電，電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反，C錯(cuò)誤，D正確。3．(電流的理解)下列關(guān)于電流的說(shuō)法中正確的是()A．根據(jù)I＝eq\f(q,t)，可知I與q成正比B．如果在某兩段相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)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(guó)際單位制中的基本單位答案D解析電流的定義式I＝eq\f(q,t)是通過(guò)比值法來(lái)確定電流的，I既不與q成正比，也不與t成反比，A錯(cuò)誤；在某兩段相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則這兩段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)體中的電流的平均值相等，但電流可能不是恒定電流，B錯(cuò)誤；電流是標(biāo)量，故C錯(cuò)誤。4.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＝\f(q,t)的應(yīng)用))閃電是云與云之間、云與地之間或者云體內(nèi)各部位之間強(qiáng)烈的放電現(xiàn)象。若某次閃電是在云與地之間發(fā)生的，在放電時(shí)間t內(nèi)有n個(gè)電子從地面向云層移動(dòng)，電子的電荷量為e，則該次閃電的放電電流()A．大小為eq\f(e,nt)，方向由地面指向云層B．大小為eq\f(e,nt)，方向由云層指向地面C．大小為eq\f(ne,t)，方向由地面指向云層D．大小為eq\f(ne,t)，方向由云層指向地面答案D解析該次閃電是在云與地之間發(fā)生的，在放電時(shí)間t內(nèi)有n個(gè)電子從地面向云層移動(dòng)，由電流的定義式可得I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)；正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍烹娺^(guò)程電子從地面向云層移動(dòng)，由于電子帶負(fù)電，因此電流的方向從云層指向地面，故選D。5．(電池的容量)(多選)如圖為一塊手機(jī)電池的文字說(shuō)明，下列說(shuō)法正確的是()A．該電池的容量為3500mA·hB．該電池的容量為3.5A·hC．該電池在工作時(shí)的電流為500mAD．若該電池以10mA的電流工作，可用350h答案ABD解析由題給信息無(wú)法確定該電池的工作電流，C錯(cuò)誤；3500mA·h表示電池的容量，3500mA·h＝3.5A·h，可以由電池容量計(jì)算在一定放電電流條件下使用的時(shí)間，由3500mA·h＝t×10mA，得t＝350h，A、B、D正確。6.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＝\f(q,t)的應(yīng)用))電路中有一電阻，通過(guò)電阻的電流為5A，當(dāng)通電5分鐘時(shí)，通過(guò)電阻橫截面的電子數(shù)為()A．1500個(gè) B．9.375×1019個(gè)C．9.375×1021個(gè) D．9.375×1020個(gè)答案C解析q＝It，N＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e)＝9.375×1021個(gè)。故C正確。7.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＝\f(q,t)的應(yīng)用))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)100V，電流可達(dá)50A，每秒鐘放電150次，其放電情況可近似如圖所示，則放電1秒鐘非洲電鰩放出的電荷量為()A．25C B．50CC．150C D．250C答案A解析由題圖可得1秒鐘非洲電鰩的放電時(shí)間為0.5s，根據(jù)電流的定義式I＝eq\f(q,t)，可得q＝It＝50×0.5C＝25C，故A正確。8.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＝\f(q,t)的應(yīng)用))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．10mA B．1mAC．0.1mA D．0.01mA答案A解析電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T(mén)＝eq\f(l,v)，在T時(shí)間內(nèi)通過(guò)任意橫截面的電荷量為q＝ne，電流為I＝eq\f(q,T)＝eq\f(nev,l)＝eq\f(5×1011×1.6×10－19×3×107,240)A＝10mA。故A正確。9.eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(I＝\f(q,t)的理解))某興趣小組調(diào)查一條河流的水質(zhì)情況，通過(guò)計(jì)算結(jié)果表明，被污染的河里一分鐘內(nèi)有6C的正離子和9C的負(fù)離子向下游流去，則取樣時(shí)這條河流的等效電流大小和方向分別是()A．0.25A，順流而下 B．0.05A，順流而下C．0.25A，逆流而上 D．0.05A，逆流而上答案D解析在1min內(nèi)順流向下通過(guò)某橫截面的總電荷量為q＝6C－9C＝－3C，所以電流大小I＝eq\f(|q|,t)＝0.05A，方向與河水的流動(dòng)方向相反，即電流的方向?yàn)槟媪鞫?，故D正確。[名師點(diǎn)撥]要注意此題情況與電解質(zhì)導(dǎo)電不同，正、負(fù)離子的定向移動(dòng)方向相同，正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向相反，I＝eq\f(q,t)中，q應(yīng)為正、負(fù)離子電荷量的絕對(duì)值之差，電流方向與電荷量多的離子定向移動(dòng)形成的電流方向相同。10．(電流微觀表達(dá)式的應(yīng)用)有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，以下說(shuō)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(dòng)的平均速率是甲導(dǎo)體的2倍D．甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的平均速率大小相等答案B解析由于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲的2倍，故A錯(cuò)誤，B正確；由于I＝nqSv，所以v＝eq\f(I,nqS)，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n·q不知道)，所以無(wú)法判斷自由電荷定向移動(dòng)的平均速率v，故C、D錯(cuò)誤。11．(綜合)(多選)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)每單位長(zhǎng)度的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，設(shè)每個(gè)自由電子的電荷量為e，此時(shí)自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v，則在Δt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線某橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()A．nvΔt B．nSΔtC.eq\f(IΔt,e) D.eq\f(IΔt,Se)答案AC解析在Δt時(shí)間內(nèi)，定向移動(dòng)的自由電子運(yùn)動(dòng)的距離為L(zhǎng)＝vΔt，則通過(guò)導(dǎo)線某橫截面的自由電子數(shù)目為N＝nL＝nvΔt，A正確，B錯(cuò)誤；根據(jù)電流的定義式，有I＝eq\f(Ne,Δt)，解得N＝eq\f(IΔt,e)，C正確，D錯(cuò)誤。12．(運(yùn)動(dòng)粒子流形成的電流)一質(zhì)子源沿電場(chǎng)方向均勻發(fā)射質(zhì)子(初速度視為零)，經(jīng)電場(chǎng)加速后形成細(xì)柱形質(zhì)子流，假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是均勻的，在質(zhì)子流中與質(zhì)子源相距L和4L的兩處，各取一段極短的相等長(zhǎng)度的質(zhì)子流，則其中的電流之比x與質(zhì)子數(shù)之比y分別為()A．1∶11∶2 B．1∶21∶1C．1∶12∶1 D．1∶42∶1答案C解析在質(zhì)子流中與質(zhì)子源相距L處取一橫截面1，設(shè)該處的橫截面積為S1，質(zhì)子經(jīng)過(guò)該處的速度為v1，單位體積內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為n1，則在時(shí)間Δt內(nèi)通過(guò)該截面的質(zhì)子數(shù)為n1v1S1Δt，通過(guò)的電荷量為q1＝en1v1S1Δt；在質(zhì)子流中與質(zhì)子源相距4L處取一橫截面2，設(shè)該處的橫截面積為S2，質(zhì)子經(jīng)過(guò)該處的速度為v2，單位體積內(nèi)的質(zhì)子數(shù)為n2，則在時(shí)間Δt內(nèi)通過(guò)該截面的質(zhì)子數(shù)為n2v2S2Δt，通過(guò)的電荷量為q2＝en2v2S2Δt，根據(jù)電荷守恒有en1v1S1Δt＝en2v2S2Δt，則由I＝eq\f(q,Δt)可知兩處的電流之比為1∶1，且eq\f(n1S1,n2S2)＝eq\f(v2,v1)；對(duì)于長(zhǎng)度極短、均為Δx的兩處質(zhì)子流，其中質(zhì)子數(shù)之比eq\f(N1,N2)＝eq\f(n1S1Δx,n2S2Δx)＝eq\f(n1S1,n2S2)＝eq\f(v2,v1)；由動(dòng)能定理有eEL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，4eEL＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)，解得eq\f(v2,v1)＝eq\f(2,1)，則eq\f(N1,N2)＝eq\f(2,1)。故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。[名師點(diǎn)撥]解決粒子流、氣體流、液體流問(wèn)題的關(guān)鍵是：利用微元法建立柱狀模型，然后根據(jù)幾何關(guān)系及相關(guān)物理定義、規(guī)律分析。需要注意的是，若粒子流不是勻速運(yùn)動(dòng)的，則粒子流中各處單位體積的粒子數(shù)不同。13．(綜合提升)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_(kāi)_______。答案eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr)解析根據(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(guò)這個(gè)截面的電荷量為q＝e，則有：I＝eq\f(q,t)＝eq\f(e,T)，再由庫(kù)侖力提供向心力，有：keq\f(e2,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，聯(lián)立解得I＝eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr)。14．(綜合提升)“氫火焰離子化檢測(cè)器”可以檢測(cè)出無(wú)機(jī)物氣體中極其微量的有機(jī)分子的含量，其裝置如圖所示，在氫火焰的作用下，有機(jī)物的分子電離為一價(jià)正離子和自由電子，而無(wú)機(jī)物的分子不會(huì)電離。設(shè)單位時(shí)間內(nèi)有n摩爾被檢測(cè)氣體進(jìn)入檢測(cè)器，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，使得電流表的示數(shù)逐漸變大，直到達(dá)到最大值I，求有機(jī)物分子與被檢測(cè)氣體分子的數(shù)目的比值K是多少？(阿伏加德羅常數(shù)為NA，電子的電荷量為e)答案eq\f(I,nNAe)解析電流達(dá)到最大值I后，電離出來(lái)的自由電子全部到達(dá)了陽(yáng)極，設(shè)經(jīng)過(guò)時(shí)間t到達(dá)極板的電荷量為q，則q＝It被電離的有機(jī)物分子的數(shù)目N′＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e)則有機(jī)物分子占被測(cè)氣體分子的數(shù)目的比值為K＝eq\f(N′,N)＝eq\f(N′,ntNA)＝eq\f(I,nNAe)。2．導(dǎo)體的電阻1．通過(guò)分析導(dǎo)體的U-I圖像，理解導(dǎo)體的電阻。2.通過(guò)對(duì)影響導(dǎo)體電阻的因素的研究，理解控制變量法。3.掌握決定導(dǎo)體電阻的因素及導(dǎo)體電阻的公式。4.理解電阻率的概念及物理意義，了解電阻率與溫度的關(guān)系及在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用，了解超導(dǎo)現(xiàn)象。一電阻1．導(dǎo)體的電阻同一個(gè)導(dǎo)體，不管電流、電壓怎樣變化，eq\x(\s\up1(01))電壓跟電流之比都是一個(gè)常量，這個(gè)結(jié)論可以寫(xiě)成R＝eq\x(\s\up1(02))eq\f(U,I)。R的值反映了導(dǎo)體對(duì)eq\x(\s\up1(03))電流的eq\x(\s\up1(04))阻礙作用，物理學(xué)中就把它叫作導(dǎo)體的電阻。2．導(dǎo)體的U-I圖像R是一個(gè)只跟eq\x(\s\up1(05))導(dǎo)體本身性質(zhì)有關(guān)而與通過(guò)的電流eq\x(\s\up1(06))無(wú)關(guān)的物理量。在導(dǎo)體的U-I圖像中，eq\x(\s\up1(07))斜率反映了導(dǎo)體電阻的大小。不同導(dǎo)體U-I圖像的eq\x(\s\up1(08))傾斜程度不同，表明不同導(dǎo)體的R值不同。二影響導(dǎo)體電阻的因素1．研究方法：實(shí)驗(yàn)研究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度、橫截面積及材料的定量關(guān)系時(shí)，應(yīng)用的研究方法是eq\x(\s\up1(01))控制變量法。2．實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)中不必測(cè)出電阻大小的數(shù)值，只需測(cè)出eq\x(\s\up1(02))電阻之比，它等于相應(yīng)的eq\x(\s\up1(03))電壓之比。3．實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：導(dǎo)體的電阻與eq\x(\s\up1(04))長(zhǎng)度、eq\x(\s\up1(05))橫截面積有定量關(guān)系，還與導(dǎo)體的eq\x(\s\up1(06))材料有關(guān)。三導(dǎo)體的電阻率1．實(shí)驗(yàn)結(jié)論：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長(zhǎng)度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。寫(xiě)成公式則是R＝eq\x(\s\up1(01))ρeq\f(l,S)，ρ為導(dǎo)體材料的eq\x(\s\up1(02))電阻率。2．電阻率(1)電阻率與導(dǎo)體的eq\x(\s\up1(03))材料有關(guān)，是表征導(dǎo)體材料eq\x(\s\up1(04))導(dǎo)電性能的物理量。(2)純金屬的電阻率較eq\x(\s\up1(05))小，合金的電阻率較eq\x(\s\up1(06))大。(3)電阻率與eq\x(\s\up1(07))溫度有關(guān)。①有些合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來(lái)制作eq\x(\s\up1(08))標(biāo)準(zhǔn)電阻。②金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用來(lái)制作eq\x(\s\up1(09))電阻溫度計(jì)。③當(dāng)溫度降低時(shí)，導(dǎo)體的電阻率將會(huì)eq\x(\s\up1(10))減小。一些金屬在溫度特別低時(shí)電阻可以降到eq\x(\s\up1(11))0，這種現(xiàn)象叫作eq\x(\s\up1(12))超導(dǎo)現(xiàn)象。判一判(1)I-U圖像的斜率等于電阻的大小。()(2)導(dǎo)體越長(zhǎng)、橫截面積越大，其電阻一定越大。()(3)任何導(dǎo)電材料的電阻率都隨溫度的升高而增大。()(4)電阻率小說(shuō)明材料導(dǎo)電性能強(qiáng)，所以電阻也小。()(5)電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度和橫截面積有關(guān)。()提示：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×探究1電阻影響導(dǎo)體電阻的因素仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。圖乙中a、b、c是同種材料制成的導(dǎo)體，a、b粗細(xì)相同，但b比a長(zhǎng)；a、c長(zhǎng)度相同，但c比a粗；a、d長(zhǎng)度和粗細(xì)都相同，但d與a材料不同?；顒?dòng)1：如圖甲，是金屬導(dǎo)體A、B的U-I圖像。對(duì)任一導(dǎo)體，可以得出什么結(jié)論？哪個(gè)導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用較大？提示：從圖甲中可以看出，同一個(gè)金屬導(dǎo)體的U-I圖像是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，即不管電流、電壓怎樣變化，電壓與電流之比都是一個(gè)常量。在電壓U相同時(shí)，通過(guò)導(dǎo)體A的電流較小，所以導(dǎo)體A對(duì)電流的阻礙作用較大?；顒?dòng)2：對(duì)圖甲中任一導(dǎo)體，R＝eq\f(U,I)叫作該導(dǎo)體的電阻。如圖乙所示，可通過(guò)什么來(lái)定量比較a、b、c、d的電阻大小？提示：a、b、c、d是串聯(lián)的，每段導(dǎo)體兩端的電壓與它們的電阻成正比，所以通過(guò)比較電壓表示數(shù)就可以定量比較電阻的大小?；顒?dòng)3：如圖乙所示，如何應(yīng)用控制變量法研究導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度、橫截面積及材料之間的定量關(guān)系？提示：(1)導(dǎo)體電阻與長(zhǎng)度的關(guān)系：b與a，長(zhǎng)度不同，橫截面積、材料相同。比較a、b的電阻之比與它們的長(zhǎng)度之比。(2)導(dǎo)體電阻與橫截面積的關(guān)系：c與a，橫截面積不同，長(zhǎng)度、材料相同。比較a、c的電阻之比與它們的橫截面積之比。(3)導(dǎo)體電阻與材料的關(guān)系：d與a，材料不同，長(zhǎng)度、橫截面積相同。比較a、d的電阻是否相等。1．電阻由活動(dòng)1知，可定義一個(gè)表示導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的物理量——電阻R。公式R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，適用于任何純電阻元件電阻的計(jì)算，公式給出了量度電阻大小的一種方法。而導(dǎo)體的電阻由導(dǎo)體本身的性質(zhì)決定，與外加的電壓和通過(guò)的電流大小無(wú)關(guān)。注：I＝eq\f(U,R)是歐姆定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，表示通過(guò)導(dǎo)體的電流I與電壓U成正比，與電阻R成反比。適用于純電阻元件中的金屬、電解質(zhì)溶液。2．導(dǎo)體的U-I圖像如圖，圖像的斜率表示導(dǎo)體的電阻，RA>RB。3．影響導(dǎo)體電阻的因素通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究可以得出：同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長(zhǎng)度l成正比，與它的橫截面積S成反比；導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。寫(xiě)成公式則是R＝ρeq\f(l,S)。式中ρ是與導(dǎo)體材料有關(guān)的比例系數(shù)，表征了導(dǎo)體材料的某種特性，叫作這種材料的電阻率。4．R＝eq\f(U,I)與R＝ρeq\f(l,S)的比較R＝eq\f(U,I)R＝ρeq\f(l,S)意義電阻的定義式，R與U、I無(wú)關(guān)電阻定律的表達(dá)式，也是電阻的決定式作用提供了測(cè)定電阻的一種方法：伏安法提供了測(cè)定電阻率的一種方法：ρ＝eq\f(RS,l)適用范圍適用于一切純電阻元件適用于粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體或濃度均勻的電解質(zhì)溶液例1給裝在玻璃管內(nèi)的水銀柱加一電壓，則通過(guò)水銀柱的電流為0.1A，若將這些水銀倒入一個(gè)內(nèi)徑為前者2倍的玻璃管內(nèi)，接在同一電壓上，通過(guò)水銀柱的電流為多少？[實(shí)踐探究](1)題中什么物理量沒(méi)有改變？提示：水銀柱的體積、電阻率不變，加在水銀柱兩端的電壓不變。(2)本題的解題思路是怎樣的？提示：根據(jù)電阻定律和幾何關(guān)系求出變化后的電阻，根據(jù)電阻的定義式求出變化后的電流。[規(guī)范解答]設(shè)水銀柱在兩種情況下的電阻分別為R1、R2，對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度、橫截面積分別為l1、l2和S1、S2，則有R1＝ρeq\f(l1,S1)，R2＝ρeq\f(l2,S2)兩種情況下水銀柱的體積相同，l1S1＝l2S2，S1＝πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,2)))eq\s\up12(2)，S2＝πeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2d,2)))eq\s\up12(2)，則S2＝4S1，l1＝4l2，解得R2＝eq\f(R1,16)由R＝eq\f(U,I)得U＝I1R1＝I2R2，解得I2＝I1eq\f(R1,R2)＝0.1×16A＝1.6A。[答案]1.6A規(guī)律點(diǎn)撥應(yīng)用公式R＝ρeq\f(l,S)要注意以下三點(diǎn)(1)公式中的l是沿電流方向的導(dǎo)體長(zhǎng)度，S是垂直于電流方向的橫截面積。(2)一定幾何形狀的導(dǎo)體，電阻的大小與接入電路的具體方式有關(guān)，在應(yīng)用公式R＝ρeq\f(l,S)求電阻時(shí)要注意導(dǎo)體長(zhǎng)度和橫截面積的確定。(3)一定幾何形狀的導(dǎo)體，當(dāng)長(zhǎng)度和橫截面積發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體的電阻率不變，體積不變，由V＝Sl可知l和S成反比，這是解決此類(lèi)電阻變化問(wèn)題的關(guān)鍵。[變式訓(xùn)練1]新能源汽車(chē)采用鋰離子電池提供能量，電池充電時(shí)的額定電壓為220V，充電電流恒為32A，鋰離子電池對(duì)電壓非常敏感，當(dāng)充電電壓低于額定電壓的90%時(shí)，保護(hù)電路將自動(dòng)斷開(kāi)而無(wú)法正常充電。某地用電高峰期充電樁的輸出電壓僅為210V，已知常溫下銅導(dǎo)線的電阻率為1.8×10－8Ω·m，充電線纜中單根銅導(dǎo)線的橫截面積S＝5mm2，不計(jì)插口處的接觸電阻，充電樁的輸出電壓＝充電線纜上損失的電壓＋電池的充電電壓，要能夠正常充電，使用的充電線纜的最大長(zhǎng)度約為()A．100m B．80mC．52m D．30m答案C解析根據(jù)題意可知，鋰離子電池的充電電壓不得低于U＝220V×90%＝198V，充電線纜上允許損失的最大電壓為U1＝210V－198V＝12V，銅導(dǎo)線的最大電阻R＝eq\f(U1,I)＝eq\f(12,32)Ω＝0.375Ω，設(shè)充電線纜的最大長(zhǎng)度為l，則充電線纜中銅導(dǎo)線的長(zhǎng)度為2l，根據(jù)電阻定律得R＝ρeq\f(2l,S)，代入數(shù)據(jù)解得l＝52m，故選C。探究2導(dǎo)體的電阻率仔細(xì)觀察下列圖片，認(rèn)真參與“師生互動(dòng)”。表幾種導(dǎo)體材料在20℃時(shí)的電阻率材料ρ/(Ω·m)材料ρ/(Ω·m)銀1.6×10－8鐵1.0×10－7銅1.7×10－8錳銅合金4.4×10－7鋁2.9×10－8鎳銅合金5.0×10－7鎢5.3×10－8鎳鉻合金1.0×10－6甲活動(dòng)1：圖甲中的數(shù)據(jù)說(shuō)明了什么？提示：不同材料的電阻率不同，純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大?；顒?dòng)2：圖甲表格在列出幾種材料的電阻率時(shí)，標(biāo)注了溫度是20℃，這可能說(shuō)明了什么？如圖乙，將燈泡的燈絲與小燈泡串聯(lián)接入電路，使小燈泡發(fā)光。用酒精燈給燈絲加熱，發(fā)現(xiàn)小燈泡變暗。這說(shuō)明了什么？提示：圖甲可能說(shuō)明電阻率與溫度有關(guān)。圖乙小燈泡變暗，說(shuō)明燈絲電阻變大，而其長(zhǎng)度、橫截面積不變，則說(shuō)明溫度升高，燈絲的電阻率變大了。1．對(duì)電阻率的認(rèn)識(shí)電阻率是一個(gè)反映材料導(dǎo)電性能的物理量，是導(dǎo)體材料本身的特性，與導(dǎo)體的形狀、大小無(wú)關(guān)。(1)純金屬的電阻率較小，合金的電阻率較大。連接電路的導(dǎo)線一般用電阻率小的銅來(lái)制作，必要時(shí)可在導(dǎo)線表面鍍銀。由于用電器的電阻通常遠(yuǎn)大于導(dǎo)線的電阻，一般情況下，可以認(rèn)為導(dǎo)線電阻為0。(2)電阻率往往隨溫度的變化而變化①金屬的電阻率隨溫度的升高而增大，可用于制作電阻溫度計(jì)。②大部分半導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而減小，且電阻率隨溫度的變化較大，可用于制作熱敏電阻(了解即可)。③有些合金，電阻率幾乎不受溫度變化的影響，常用來(lái)制作標(biāo)準(zhǔn)電阻。④一些金屬在溫度特別低時(shí)電阻可以降到0，這種現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象。2．電阻與電阻率的對(duì)比有電阻率才有電阻，但也不是電阻率大的電阻就一定大，電阻與電阻率有關(guān)，但影響電阻的因素較多，列表對(duì)比。電阻R電阻率ρ描述對(duì)象導(dǎo)體材料物理意義反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用的大小，R大，阻礙作用大反映材料導(dǎo)電性能的好壞，ρ大，導(dǎo)電性能差決定因素由材料、溫度和導(dǎo)體形狀、大小決定由材料、溫度決定，與導(dǎo)體形狀、大小無(wú)關(guān)單位歐姆(Ω)歐姆·米(Ω·m)聯(lián)系R＝ρeq\f(l,S)，ρ大，R不一定大，導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用不一定大；R大，ρ不一定大，材料導(dǎo)電性能不一定差3.伏安特性曲線(1)伏安特性曲線的概念：用橫坐標(biāo)表示電壓U，縱坐標(biāo)表示電流I，這樣畫(huà)出的I-U圖像叫作導(dǎo)體的伏安特性曲線。(2)線性元件：伏安特性曲線是一條過(guò)原點(diǎn)的直線，歐姆定律適用(即電流與電壓成正比，電阻幾乎不隨溫度變化)的元件。如金屬、電解質(zhì)溶液。(3)非線性元件：伏安特性曲線是一條曲線，歐姆定律不適用(即電流與電壓不成正比)的元件。如氣態(tài)導(dǎo)體(如日光燈管、霓虹燈管中的氣體)和半導(dǎo)體元件。注：如圖所示，非線性元件的I-U圖線是曲線，導(dǎo)體電阻Rn＝eq\f(Un,In)，即電阻等于圖線上點(diǎn)(Un，In)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)，而不等于該點(diǎn)切線斜率的倒數(shù)。例2(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．據(jù)R＝eq\f(U,I)可知，若通過(guò)導(dǎo)體的電流不變，加在導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，導(dǎo)體的電阻也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．導(dǎo)體的電阻是其本身的屬性，通過(guò)導(dǎo)體的電流及加在導(dǎo)體兩端的電壓改變時(shí)導(dǎo)體的電阻不變C．據(jù)ρ＝eq\f(RS,l)可知，導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的電阻和橫截面積的乘積RS成正比，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l成反比D．導(dǎo)體的電阻率與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l、橫截面積S、導(dǎo)體的電阻R皆無(wú)關(guān)[實(shí)踐探究]導(dǎo)體的電阻與什么有關(guān)？導(dǎo)體的電阻率與什么有關(guān)？提示：導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積、電阻率有關(guān)。導(dǎo)體的電阻率與材料、溫度有關(guān)。[規(guī)范解答]R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，導(dǎo)體電阻由導(dǎo)體自身性質(zhì)決定，與U、I無(wú)關(guān)，當(dāng)導(dǎo)體兩端電壓U加倍時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的電流I也加倍，但比值不變?nèi)詾镽，故A錯(cuò)誤，B正確；由R＝ρeq\f(l,S)可知，導(dǎo)體電阻取決于ρ、l、S，與ρ、l成正比，與S成反比，但是ρ由材料、溫度決定，與l、S、R無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤，D正確。[答案]BD規(guī)律點(diǎn)撥物理學(xué)中有許多公式，公式不僅表明各物理量的數(shù)量關(guān)系，也隱含了各物理量的決定關(guān)系。如R＝eq\f(U,I)是電阻的定義式，R不隨U、I變化；R＝ρeq\f(l,S)是電阻的決定式，R取決于ρ、l、S，而ρ與R、l、S無(wú)關(guān)，取決于材料、溫度。[變式訓(xùn)練2－1](多選)關(guān)于材料的電阻率，下列說(shuō)法正確的是()A．電阻率是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大的導(dǎo)體對(duì)電流的阻礙作用越大B．金屬的電阻率隨溫度的升高而增大C．銀材料的電阻率較錳銅合金的電阻率小D．金屬絲拉長(zhǎng)為原來(lái)的2倍，電阻率變?yōu)樵瓉?lái)的2倍答案BC解析電阻率是材料本身的一種電學(xué)特性，與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤；金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大，B正確；合金的電阻率比純金屬的電阻率大，電阻率大表明材料的導(dǎo)電性能差，不能表明對(duì)電流的阻礙作用一定大，電阻才是反映對(duì)電流阻礙作用大小的物理量，而電阻除與電阻率有關(guān)外還與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積有關(guān)，故A錯(cuò)誤，C正確。[變式訓(xùn)練2－2]某一導(dǎo)體因溫度變化而得出的伏安特性曲線如圖中的AB段(曲線)所示，下列說(shuō)法正確的是()A．A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體的電阻為120ΩB．B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體的電阻為8ΩC．在AB段，導(dǎo)體的電阻因溫度的影響變化了20ΩD．在AB段，導(dǎo)體的電阻率隨電壓的增大而減小答案C解析根據(jù)電阻的定義可知，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體的電阻為RA＝eq\f(UA,IA)＝eq\f(6,1.0×10－1)Ω＝60Ω，B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的導(dǎo)體的電阻為RB＝eq\f(UB,IB)＝eq\f(12,1.5×10－1)Ω＝80Ω，在AB段，導(dǎo)體的電阻因溫度變化了ΔR＝RB－RA＝80Ω－60Ω＝20Ω，A、B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)圖像上的點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)連線的斜率的倒數(shù)表示該點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電阻，可知在AB段導(dǎo)體的電阻隨電壓的增大而增大，結(jié)合R＝ρeq\f(l,S)可知電阻率隨電壓的增大而增大，D錯(cuò)誤。1．(導(dǎo)體的電阻和電阻率)(多選)關(guān)于導(dǎo)體的電阻和電阻率，下列說(shuō)法中正確的是()A．由R＝ρeq\f(l,S)知，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度l、電阻率ρ成正比，與橫截面積S成反比B．由R＝eq\f(U,I)可知，導(dǎo)體的電阻跟導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟導(dǎo)體中的電流成反比C．將一根導(dǎo)線一分為二，則半根導(dǎo)線的電阻和電阻率都為原來(lái)的二分之一D．電阻率往往隨溫度的變化而變化答案AD解析導(dǎo)體的電阻率由材料本身的性質(zhì)決定，并隨溫度的變化而變化，導(dǎo)體的電阻與導(dǎo)體的長(zhǎng)度、橫截面積和構(gòu)成它的材料有關(guān)，與導(dǎo)體兩端的電壓及導(dǎo)體中的電流無(wú)關(guān)，A正確，B、C錯(cuò)誤；電阻率反映材料導(dǎo)電性能的強(qiáng)弱，電阻率往往隨溫度的變化而變化，D正確。2．(影響導(dǎo)體電阻的因素)(多選)在探究影響導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系時(shí)，某同學(xué)按如圖所示的電路進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，其中導(dǎo)體a與b只是長(zhǎng)度不同，a與c只是粗細(xì)不同，a與d只是材料不同，關(guān)于該實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是()A．此電路缺少電流表，所以無(wú)法研究定量關(guān)系B．a(chǎn)與b相比，導(dǎo)體越長(zhǎng)，電壓表示數(shù)越大C．a(chǎn)與c相比，導(dǎo)體越粗，電壓表示數(shù)越大D．a(chǎn)與d相比，電壓示數(shù)越小，表明該種材料的導(dǎo)電性能越好答案BD解析根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，通過(guò)各電阻的電流都相同，由R＝eq\f(U,I)知電阻兩端的電壓與電阻成正比，所以可以研究導(dǎo)體電阻與其影響因素的定量關(guān)系，A錯(cuò)誤；a與b相比，導(dǎo)體越長(zhǎng)，電阻越大，則電壓表示數(shù)越大，B正確；a與c相比，導(dǎo)體越粗，電阻越小，則電壓表示數(shù)越小，C錯(cuò)誤；a與d相比，電壓表示數(shù)越小，電阻越小，則表明該種材料的導(dǎo)電性能越好，D正確。3．(電阻率)(多選)2019年3月19日，復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)宣稱(chēng)已成功研制出具有較高電導(dǎo)率的砷化鈮納米帶材料，據(jù)介紹該材料的電導(dǎo)率是石墨烯的1000倍。電導(dǎo)率σ就是電阻率ρ的倒數(shù)，即σ＝eq\f(1,ρ)。下列說(shuō)法正確的是()A．電導(dǎo)率的單位是Ω－1·m－1B．超導(dǎo)材料的電導(dǎo)率為零C．材料的電導(dǎo)率與材料的形狀有關(guān)D．材料的電導(dǎo)率越大，其導(dǎo)電性能越好答案AD解析電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，而電阻率的單位為Ω·m，故電導(dǎo)率的單位為Ω－1·m－1，A正確；電導(dǎo)率越小說(shuō)明電阻率越大，材料的導(dǎo)電性能越差，故超導(dǎo)材料的電導(dǎo)率很大，B錯(cuò)誤；材料的電導(dǎo)率與材料的形狀無(wú)關(guān)，C錯(cuò)誤；材料的電導(dǎo)率越大，則其電阻率越小，導(dǎo)電性能越好，D正確。4.(導(dǎo)體的電阻)目前集成電路的集成度很高，要求里面的各種電子元件都微型化，集成度越高，電子元件越微型化。圖中R1和R2是兩個(gè)材料相同、厚度相同、表面為正方形的導(dǎo)體，但R2的尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于R1的尺寸。通過(guò)兩導(dǎo)體的電流方向如圖所示，則關(guān)于這兩個(gè)導(dǎo)體的電阻R1、R2關(guān)系的說(shuō)法正確的是()A．R1＞R2 B．R1＜R2C．R1＝R2 D．無(wú)法確定答案C解析設(shè)正方形導(dǎo)體表面的邊長(zhǎng)為a，厚度為d，材料的電阻率為ρ，根據(jù)電阻定律得R＝ρeq\f(l,S)＝ρeq\f(a,ad)＝eq\f(\a\vs4\al(ρ),d)，可見(jiàn)R1、R2的阻值只與材料的電阻率及厚度有關(guān)，與導(dǎo)體的其他尺寸無(wú)關(guān)，C正確。5.(電阻率的計(jì)算)如圖所示，P是一個(gè)表面均勻鍍有很薄電熱膜的長(zhǎng)陶瓷管，直徑為D，其鍍膜的長(zhǎng)度為L(zhǎng)，鍍膜的厚度為d。管兩端有導(dǎo)電金屬箍M、N。現(xiàn)把它接入電路中，測(cè)得M、N間電壓為U，通過(guò)它的電流為I。則鍍膜材料的電阻率ρ為()A.eq\f(πUD2,4IL) B.eq\f(πUd2,4IL)C.eq\f(UπdD,IL) D.eq\f(πU（D2－d2）,4IL)答案C解析根據(jù)電阻的定義式R＝eq\f(U,I)，及電阻定律R＝ρeq\f(L,S)，其中S＝πDd，解得ρ＝eq\f(UπdD,IL)，C正確。6.(伏安特性曲線)(多選)導(dǎo)體的伏安特性曲線表示導(dǎo)體的導(dǎo)電特性。如圖是A、B兩個(gè)導(dǎo)體的伏安特性曲線，其中圖線A的斜率為k，并且圖線A與橫軸成α角。下列關(guān)于這兩個(gè)導(dǎo)體的伏安特性曲線的說(shuō)法正確的是()A．兩條圖線的交點(diǎn)表示此狀態(tài)下兩導(dǎo)體的電阻相等B．導(dǎo)體A的電阻值不隨電壓變化而變化，B的電阻值隨電壓的增大而減小C．導(dǎo)體B是非線性元件，曲線上某點(diǎn)切線的斜率為相應(yīng)狀態(tài)的電阻的倒數(shù)D．導(dǎo)體A為線性元件，且RA＝eq\f(1,k)＝eq\f(1,tanα)答案AB解析題圖中兩條圖線的交點(diǎn)表示兩電阻的U和I相等，電阻R＝eq\f(U,I