11.1電源與電流（原卷版）

11.1電源與電流課程標(biāo)準學(xué)習(xí)目標(biāo)觀察并能識別常見的電路元器件，了解它們在電路中的作用。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，知道電流的單位和方向.3．會推導(dǎo)電流的微觀表達式，了解表達式中各量的意義．知識點一、電源1．定義：能把電子從電源正極搬運到電源負極的裝置就是電源．2．作用：使導(dǎo)體兩端始終存在電勢差．知識點二、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．電流的定義式：I＝eq\f(q,t)，其物理意義：單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，是表示電流強弱程度的物理量．3．在國際單位制中，電流的單位是安培，符號是A.4．電流的方向：規(guī)定為正電荷定向移動的方向，與負電荷定向移動的方向相反．【規(guī)律方法】公式I＝eq\f(q,t)的應(yīng)用1．金屬導(dǎo)體中的電流是由自由電子的定向移動形成的，因此q為通過導(dǎo)體橫截面的自由電子的電荷量．2．電解質(zhì)溶液中的電流是正、負離子同時向相反方向定向移動形成的，因此q為正、負離子電荷量的絕對值之和．3．電解液中電流的方向與正離子定向移動的方向相同，與負離子定向移動的方向相反．知識點三、電流的微觀表達式1．電流的微觀表達式的推導(dǎo)如圖所示，AD表示粗細均勻的一段長為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)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量大小為q.則：導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷全部通過橫截面D所用的時間t＝eq\f(l,v).導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷總數(shù)N＝nlS總電荷量Q＝Nq＝nlSq此導(dǎo)體中的電流I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(nlSq,\f(l,v))＝nqSv.2．電流的微觀表達式I＝nqSv的理解(1)I＝eq\f(q,t)是電流的定義式，I＝nqvS是電流的決定式，因此I與通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q及時間t無關(guān)，從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個自由電荷的電荷量大小q、定向移動的速率v，還與導(dǎo)體的橫截面積S有關(guān)．(2)v表示電荷定向移動的速率．自由電荷在不停地做無規(guī)則的熱運動，其速率為熱運動的速率，電流是自由電荷在熱運動的基礎(chǔ)上向某一方向定向移動形成的．3．區(qū)別三種速率自由電荷定向移動速率自由電荷定向移動形成電流，其中自由電荷定向移動速率的數(shù)量級一般為10－4m/s電子熱運動速率導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在永不停息地做無規(guī)則的熱運動，由于熱運動，自由電子向各個方向運動的機會相等，故不能形成電流，常溫下電子熱運動速率的數(shù)量級為105m/s【規(guī)律方法】兩金屬導(dǎo)體接觸后電荷量的分配規(guī)律1．若使兩個完全相同的金屬球帶電荷量分別為q1、q2，接觸后再分開，兩球帶電荷量分別為q1′、q2′，則有q1′＝q2′＝eq\f(q1＋q2,2)(q1、q2應(yīng)帶＋、－號)．2．此規(guī)律只適用于兩個相同的金屬球(材料、大小都相同)．知識點四、電池的容量1．定義：電池放電時輸出的總電荷量；2．單位：“安時”(A·h)或“毫安時”(mA·h)．關(guān)于電流，下列說法中正確的是（）A．單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大 B．電子運動的速率越大，電流越大 C．單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)越少，電流越大 D．因為電流有方向，所以電流是矢量在某次閃電中，持續(xù)的時間約0.005s，所形成的平均電流約6×104A．若閃電過程中流動的電量以0.5A的電流通過電燈，可供燈照明的時間為（）A．600s B．300s C．150s D．4.1×10﹣8s在地面上插入一對電極M和N，將兩個電極與直流電源相連，大地中形成恒定電流和恒定電場。恒定電場的基本性質(zhì)與靜電場相同，其電場線分布如圖，P、Q是電場中的兩點。下列說法正確的是（）A．P點場強比Q點場強大 B．P點電勢比Q點電勢高 C．P點電子的電勢能比Q點電子的電勢能大 D．電子沿直線從N到M的過程中所受電場力恒定不變安培提出了著名的分子電流假說，根據(jù)這一假說，電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流，設(shè)帶電荷量為e的電子以角速度ω繞氫原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運動，其電流的等效電流強度I和方向為（）A．ωe2π，順時針 B．ωe，順時針C．ωe2π，逆時針 D．ωe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Δl的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是（）A．IΔleSm2eU B．ISΔleC．IeSm2eU D．一根長為2m、橫截面積為1.6×10﹣5m2的銅棒，銅棒的電阻為2.19×10﹣3Ω，銅棒內(nèi)的電場強度為2.5×10﹣2V/m，銅棒內(nèi)自由電子密度為8.5×1029m﹣3，電子的電荷量為e＝1.6×10﹣19C，求：（1）銅棒兩端的電壓；（2）通過銅棒的電流；（3）自由電子定向移動的速率。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某興趣小組為調(diào)查龍河的水質(zhì)情況在，取樣調(diào)查了金彰的水質(zhì)情況，通過計算結(jié)果表明，被污染的河里一分鐘時間內(nèi)有相當(dāng)于6C的二價銅離子和9C的硝酸根離子向下游流去，則取樣時這條河流的等效電流大小和方向是（）A．0.25A方向順流而下 B．0.05A方向順流而下 C．0.25A方向逆流而上 D．0.05A方向逆流而上如圖所示，在MgCl2溶液中，正、負電荷定向移動，其中Cl﹣水平向左移動。若測得2s內(nèi)分別有5×1017個Mg2+和1×1018個Cl﹣通過溶液內(nèi)部的橫截面M，那么溶液中的電流方向和大小為（）A．水平向左0.08A B．水平向右0.08A C．水平向左0.16A D．水平向右0.16A一段導(dǎo)體橫截面積為S，導(dǎo)體單位長度上的自由電荷數(shù)為n，設(shè)其中單個自由電荷所帶電量為q，定向移動速率為v，則導(dǎo)體中電流強度的表達式為（）A．nqSv B．nqv C．Sqv D．Snq銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為ρ，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，電子平均定向移動的速率為（）A．光速c B．IneS C．ρIneSm D（多選）如圖所示，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)繞垂直于環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，將產(chǎn)生等效電流，則（）A．若ω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ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍 C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)的半徑增大，電流將變大 D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)的半徑增大，電流將變?。ǘ噙x）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)線中有n個自由電子，每個自由電子的電荷量為q。此時電子的定向移動的速率為v，則在Δt時間內(nèi)，通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為（）A．nvΔt B．nvSΔt C．IΔtq D．電解槽內(nèi)有一價的電解溶液，時間t內(nèi)通過溶液內(nèi)橫截面S的正離子數(shù)是n1，負離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷的電量為e，以下解釋正確的是（）A．負離子定向移動形成的電流方向從B到A B．溶液內(nèi)正負離子沿相反方向運動，電流相互抵消 C．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流I=nD．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流I=如圖所示，電解池內(nèi)有一價的電解液，t時間內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負離子數(shù)是n2。設(shè)元電荷為e，以下說法中正確的是（）A．當(dāng)n1＝n2時，電流大小為零 B．當(dāng)n1＞n2時，電流方向從A→B，電流大小為(nC．當(dāng)n1＜n2時，電流方向從B→A，電流大小為(nD．溶液內(nèi)電流方向從A→B，電流大小為(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