11-1電源和電流(原卷版)(人教2019必修第三冊(cè)-)

第十一章電路及其應(yīng)用11.1電源和電流目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1.了解電流的形成條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)。2．理解電流的定義，知道電流的單位、方向規(guī)定，會(huì)運(yùn)用公式q＝It分析相關(guān)問(wèn)題。3．從微觀的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系。1．通過(guò)實(shí)例對(duì)比，引導(dǎo)學(xué)生思考持續(xù)電流形成的原因，了解電源的作用，認(rèn)識(shí)常見(jiàn)的。2．通過(guò)對(duì)比靜電平衡條件，引導(dǎo)學(xué)生思考電路中的電場(chǎng)特點(diǎn)和電荷運(yùn)動(dòng)情況，了解導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)和恒定電流。3．通過(guò)實(shí)例分析，理解電流的定義，知道電流的單位。知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01電源1．定義：能把從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置。2．作用(1)維持電路兩端有一定的。(2)使閉合電路中保持持續(xù)的。【即學(xué)即練1】關(guān)于電源的以下說(shuō)法，正確的是()A．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(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(shì)差B．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差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知識(shí)點(diǎn)02恒定電流(1)定義：大小、都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流(我們把正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向)。(2)公式：I＝。其中：I表示電流，q表示在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的。(3)單位：，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)A；常用的電流單位還有毫安(mA)、微安(μA)。1A＝mA＝μA?！炯磳W(xué)即練2】電路中有一電阻，通過(guò)電阻的電流為5A，當(dāng)通電5min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)知識(shí)點(diǎn)03電流的微觀表達(dá)式1.電流的微觀表達(dá)式的推導(dǎo)如圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長(zhǎng)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(dòng)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(gè)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(guò)橫截面D所用的時(shí)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.【即學(xué)即練3】有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的兩倍，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兩倍，以下說(shuō)法正確的是()A．通過(guò)甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B．通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的兩倍C．乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率是甲導(dǎo)體的兩倍D．甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率相等能力拓展能力拓展考法01電流的理解和計(jì)算1.電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍瑒t負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反.2.電流的大小定義式：I＝eq\f(q,t).用該式計(jì)算出的電流是時(shí)間t內(nèi)的平均值.對(duì)于恒定電流，電流的瞬時(shí)值與平均值相等.3.電流是標(biāo)量電流雖然有方向，但它不是矢量而是標(biāo)量.【典例1】關(guān)于對(duì)電流的理解，下列說(shuō)法正確的是()A.只有自由電子的定向移動(dòng)才能形成電流B.電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向C.導(dǎo)體中的自由電荷越多，電流越大D.在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位“安培”是基本單位考法02電流的微觀表達(dá)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(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q及時(shí)間t無(wú)關(guān)，從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自由電荷的電荷量大小q、定向移動(dòng)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(dòng)的速率.自由電荷在不停地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，其速率為熱運(yùn)動(dòng)的速率，電流是自由電荷在熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上向某一方向定向移動(dòng)形成的.3.區(qū)別三種速率自由電荷定向移動(dòng)速率自由電荷定向移動(dòng)形成電流，其中自由電荷定向移動(dòng)速率的數(shù)量級(jí)一般為10－4m/s電子熱運(yùn)動(dòng)速率導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在永不停息地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)，自由電子向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流，常溫下電子熱運(yùn)動(dòng)速率的數(shù)量級(jí)為105m/s電場(chǎng)傳播速率(或電流傳導(dǎo)速率)等于光速.閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速c的速度建立恒定電場(chǎng)，在恒定電場(chǎng)的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向運(yùn)動(dòng)，整個(gè)電路也就幾乎同時(shí)形成了電流【典例2】氣體放電管中，每時(shí)每刻有大量的氣體分子被電離成電子和正離子.若每秒有n1個(gè)電子和n2個(gè)氫離子(質(zhì)子)經(jīng)過(guò)管的某個(gè)橫截面，元電荷的大小記為e.則放電管中的電流強(qiáng)度在數(shù)值上等于()A.n1e B.n2eC.(n1＋n2)e D.|n1－n2|e考法03電池的容量1.定義：電池放電時(shí)輸出的總電荷量；2.單位：“安時(shí)”(A·h)或“毫安時(shí)”(mA·h).【典例3】(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500mA·hB.該電池以5mA電流工作可用500hC.該電池在工作時(shí)的電流為500mAD.若電池以10mA的電流工作，可用50h分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練1.(多選)關(guān)于電流，下列說(shuō)法正確的是()A.導(dǎo)體中有電荷運(yùn)動(dòng)就會(huì)形成電流B.電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向C.在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位D.對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端電勢(shì)差為零，電流也必為零2.在示波管中，電子槍2s內(nèi)發(fā)射了6×1013個(gè)電子，則示波管中電流的大小為(e＝1.6×10－19C)()A.4.8×10－6A B.3×10－13AC.3×10－6A D.9.6×10－6A3.如圖所示，電解槽內(nèi)有一價(jià)的電解溶液，t時(shí)間內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)橫截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷的電荷量為e，以下說(shuō)法正確的是()A.正離子定向移動(dòng)形成電流，方向從A到B，負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流，方向從B到AB.溶液內(nèi)正、負(fù)離子沿相反方向運(yùn)動(dòng)，電流相互抵消C.溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流I＝eq\f(n1e,t)D.溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流I＝eq\f(n1＋n2e,t)4.某根導(dǎo)線的橫截面積為S，通過(guò)的電流為I.已知該導(dǎo)線材料密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，電子電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，設(shè)每個(gè)原子只提供一個(gè)自由電子，則該導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率為()A.eq\f(MI,ρNASe) B.eq\f(MINA,ρSe)C.eq\f(INA,MρSe) D.eq\f(INASe,Mρ)5.(多選)甲、乙為同種材料做成的兩柱狀導(dǎo)體，橫截面積之比為1∶2，長(zhǎng)度之比為2∶1.相同時(shí)間內(nèi)，通過(guò)甲、乙兩導(dǎo)體某一橫截面的電荷量之比為1∶2，則甲、乙兩導(dǎo)體中()A.電流之比為1∶2B.電流之比為1∶1C.自由電荷定向移動(dòng)的平均速率之比為1∶1D.自由電荷定向移動(dòng)的平均速率之比為1∶26.(多選)如圖是某品牌電動(dòng)汽車的標(biāo)識(shí)牌，以下說(shuō)法正確的是()A.該電池的容量為60A·hB.該電池以6A的電流放電，可以工作10hC.該電池以6A的電流放電，可以工作60hD.該電池充完電可貯存的電荷量為60C7.如圖所示是通有恒定電流的某段導(dǎo)體.在5s內(nèi)有10C的負(fù)電荷向右通過(guò)橫截面A，則導(dǎo)體內(nèi)電流的大小和方向分別是()A.2A、向右 B.2A、向左C.50A、向右 D.50A、向左8.通過(guò)甲、乙兩導(dǎo)線橫截面的電荷量之比為3∶5，甲、乙兩導(dǎo)線通電時(shí)間之比為3∶2，則通過(guò)甲、乙兩導(dǎo)線的電流之比為()A.1∶5 B.2∶5C.5∶2 D.5∶1題組B能力提升練9.重離子腫瘤治療裝置中的回旋加速器可發(fā)射＋5價(jià)重離子束，其電流強(qiáng)度為1.2×10－5A，則在1s內(nèi)發(fā)射的重離子個(gè)數(shù)為(元電荷的電荷量為1.6×10－19C)()A.3.0×1012 B.1.5×1013C.7.5×1013 D.3.75×101410.(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(lái)，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(gè)截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個(gè)截面B，若在1秒內(nèi)垂直地通過(guò)它們的電子數(shù)相等，那么，通過(guò)這兩個(gè)截面的()A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動(dòng)的速率相等D．自由電子定向移動(dòng)的速率不相等11.如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米橡膠棒所帶電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為()A．vqB.eq\f(q,v)C．qvSD.eq\f(qv,S)12.某導(dǎo)體的電阻為10Ω，15s內(nèi)通過(guò)該導(dǎo)體的某一橫截面的電荷量為18C，則：(1)這導(dǎo)體兩端的電壓為多少？(2)5s內(nèi)通過(guò)這個(gè)截面的電子有多少個(gè)？(電子的電荷量為1.6×10－19C)13.導(dǎo)線中的電流是1A，導(dǎo)線的橫截面積為1mm2。(1)在1s內(nèi)，有多少個(gè)電子通過(guò)導(dǎo)線的橫截面(電子電荷量e＝1.6×10－19C)?(2)自由電子的平均移動(dòng)速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5×1028個(gè)自由電子)?(3)自由電子沿導(dǎo)線定向移動(dòng)1m，平均要多少時(shí)間？題組C培優(yōu)拔尖練14.安培提出了著名的分子電流假說(shuō)，根據(jù)這一假說(shuō)，電子繞核的運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流.設(shè)電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時(shí)針?lè)较蜃霭霃綖閞的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于該環(huán)形電流的說(shuō)法，正確的是()A.電流大小為eq\f(ve,2πr)，電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B