11-1電源和電流(原卷版)(人教2019必修第三冊-)

第十一章電路及其應用11.1電源和電流目標導航目標導航課程標準課標解讀1.了解電流的形成條件，知道電源的作用和導體中的恒定電場。2．理解電流的定義，知道電流的單位、方向規(guī)定，會運用公式q＝It分析相關問題。3．從微觀的角度理解導體中電荷的定向移動與電流之間的關系。1．通過實例對比，引導學生思考持續(xù)電流形成的原因，了解電源的作用，認識常見的。2．通過對比靜電平衡條件，引導學生思考電路中的電場特點和電荷運動情況，了解導體中的恒定電場和恒定電流。3．通過實例分析，理解電流的定義，知道電流的單位。知識精講知識精講知識點01電源1．定義：能把從正極搬運到負極的裝置。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?！炯磳W即練1】關于電源的以下說法，正確的是()A．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極不斷地搬運到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差B．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由正極不斷地搬運到負極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差C．只要電路中有電源，電路中就一定有電流D．電源實質(zhì)上也是一個用電器，也需要外界提供能量知識點02恒定電流(1)定義：大小、都不隨時間變化的電流稱為恒定電流(我們把正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流的方向)。(2)公式：I＝。其中：I表示電流，q表示在時間t內(nèi)通過導體橫截面的。(3)單位：，簡稱安，符號A；常用的電流單位還有毫安(mA)、微安(μA)。1A＝mA＝μA?！炯磳W即練2】電路中有一電阻，通過電阻的電流為5A，當通電5min時，通過電阻橫截面的電子數(shù)為()A．1500個 B．9.375×1019個C．9.375×1021個 D．9.375×1020個知識點03電流的微觀表達式1.電流的微觀表達式的推導如圖所示，AD表示粗細均勻的一段長為l的導體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v，設導體的橫截面積為S，導體單位體積內(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).導體AD內(nèi)的自由電荷總數(shù)N＝nlS總電荷量Q＝Nq＝nlSq此導體中的電流I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(nlSq,\f(l,v))＝nqSv.【即學即練3】有甲、乙兩導體，甲的橫截面積是乙的兩倍，而單位時間內(nèi)通過乙導體橫截面的電荷量是甲的兩倍，以下說法正確的是()A．通過甲、乙兩導體的電流相同B．通過乙導體的電流是甲導體的兩倍C．乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的兩倍D．甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率相等能力拓展能力拓展考法01電流的理解和計算1.電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，則負電荷定向移動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.3.電流是標量電流雖然有方向，但它不是矢量而是標量.【典例1】關于對電流的理解，下列說法正確的是()A.只有自由電子的定向移動才能形成電流B.電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動的方向C.導體中的自由電荷越多，電流越大D.在國際單位制中，電流是一個基本物理量，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與通過導體橫截面的電荷量q及時間t無關，從微觀上看，電流決定于導體中單位體積內(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，還與導體的橫截面積S有關.(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電場傳播速率(或電流傳導速率)等于光速.閉合開關的瞬間，電路中各處以真空中光速c的速度建立恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向運動，整個電路也就幾乎同時形成了電流【典例2】氣體放電管中，每時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個電子和n2個氫離子(質(zhì)子)經(jīng)過管的某個橫截面，元電荷的大小記為e.則放電管中的電流強度在數(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：電池放電時輸出的總電荷量；2.單位：“安時”(A·h)或“毫安時”(mA·h).【典例3】(多選)如圖為一塊手機電池的文字說明，下列說法正確的是()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基礎過關練1.(多選)關于電流，下列說法正確的是()A.導體中有電荷運動就會形成電流B.電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動的方向C.在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安培是基本單位D.對于導體，只要其兩端電勢差為零，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)有一價的電解溶液，t時間內(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，設元電荷的電荷量為e，以下說法正確的是()A.正離子定向移動形成電流，方向從A到B，負離子定向移動形成電流，方向從B到AB.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＝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.某根導線的橫截面積為S，通過的電流為I.已知該導線材料密度為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，設每個原子只提供一個自由電子，則該導線中自由電子定向移動的速率為()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體，橫截面積之比為1∶2，長度之比為2∶1.相同時間內(nèi)，通過甲、乙兩導體某一橫截面的電荷量之比為1∶2，則甲、乙兩導體中()A.電流之比為1∶2B.電流之比為1∶1C.自由電荷定向移動的平均速率之比為1∶1D.自由電荷定向移動的平均速率之比為1∶26.(多選)如圖是某品牌電動汽車的標識牌，以下說法正確的是()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體.在5s內(nèi)有10C的負電荷向右通過橫截面A，則導體內(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.通過甲、乙兩導線橫截面的電荷量之比為3∶5，甲、乙兩導線通電時間之比為3∶2，則通過甲、乙兩導線的電流之比為()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價重離子束，其電流強度為1.2×10－5A，則在1s內(nèi)發(fā)射的重離子個數(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，將左邊的銅導線與右邊的鋁導線連接起來，已知鋁導線的橫截面積是銅導線橫截面積的兩倍，在銅導線上取一個截面A，在鋁導線上取一個截面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11.如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負電荷，每米橡膠棒所帶電荷量為q，當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()A．vqB.eq\f(q,v)C．qvSD.eq\f(qv,S)12.某導體的電阻為10Ω，15s內(nèi)通過該導體的某一橫截面的電荷量為18C，則：(1)這導體兩端的電壓為多少？(2)5s內(nèi)通過這個截面的電子有多少個？(電子的電荷量為1.6×10－19C)13.導線中的電流是1A，導線的橫截面積為1mm2。(1)在1s內(nèi)，有多少個電子通過導線的橫截面(電子電荷量e＝1.6×10－19C)?(2)自由電子的平均移動速率是多大(設導體每立方米內(nèi)有8.5×1028個自由電子)?(3)自由電子沿導線定向移動1m，平均要多少時間？題組C培優(yōu)拔尖練14.安培提出了著名的分子電流假說，根據(jù)這一假說，電子繞核的運動可等效為環(huán)形電流.設電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運動，關于該環(huán)形電流的說法，正確的是()A.電流大小為eq\f(ve,2πr)，電流方向為順時針B