资源简介 1.电源和电流探究点一 电流的理解和计算1.电源(1)导体内形成持续电流的条件:一是要有移动的自由电子,二是导体两端始终存在电势差.(2)电源的作用:电源能把电子由正极搬运到负极, 通过非静电力做功保持正、负极之间有电势差.2.恒定电流(1)恒定电场:由________的电荷所产生的稳定的电场. 基本性质与静电场相同(2)恒定电流:________、________都不随时间变化的电流.3.电流(1)物理意义:表示电流的强弱.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流就________. 与导体垂直的截面(2)定义式:I=.(3)方向:规定________电荷定向移动的方向为电流的方向.(4)单位:安培,符号是A,常用的单位还有毫安(mA)和微安(μA). 国际单位制中的基本单位【情境思考】 如图所示,把电源用导线连接到插入食盐水中的两个金属电极上,电路中形成电流.思考:(1)盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同?(2)盐水中的电流沿什么方向?(3)假设t s内有N个Cl-和N个Na+通过图中虚面,则电路中的电流多大? 【思维提升】1.电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反.2.形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子,举例说明:(1)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子;(2)液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子;(3)气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子.3.电流的形成(1)形成原因:电荷的定向移动.(2)形成条件:导体两端有电势差.(3)电路中产生持续电流的条件:电路中有电源且电路闭合.4.电流的定义式:I=.用该式计算出的电流是时间t内的平均值.对于恒定电流,电流的瞬时值与平均值相等.5.电流是标量:虽然有方向,但它是标量,遵循代数运算法则.题型1 电源的认识例 1 下列关于电源的说法正确的是( )A.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压B.电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电能的过程C.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量D.只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流[解题心得] 题型2 电流定义式的应用例2自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备,它可以诊断特定的心律失常,并且给予电击除颤,是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备.某型号自动体外除颤器的电容器电容是16 μF,充电至4 kV电压,电容器在4 ms时间内完成放电,下列说法正确的( )A.电容器放电完成后电容为零B.电容器的击穿电压为4 kVC.电容器充电后的电荷量为0.64 CD.电容器放电过程中平均电流为16 A[解题心得] 例3 如图所示,电解池内有一价的电解液,时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下解释中正确的是( )A.正离子定向移动形成电流方向从A→B,负离子定向移动形成电流方向从B→AB.溶液内正、负离子向相反方向移动,电流抵消C.溶液内电流方向从A→B,电流强度I=D.溶液内电流方向从A→B,电流强度I=[解题心得] 题后反思电解液导电时电流的计算方法电解液导电与金属导体导电不同.金属导体中的自由电荷只有自由电子,而电解液中的自由电荷是正、负离子,正、负离子在电解液中所受电场力方向相反,运动方向相反,但形成的电流方向相同.运用I=计算时,q应是同一时间内通过某一横截面的正、负两种离子的电荷量的绝对值之和.练1 (多选)如图所示是一款MP4播放器,随着这种产品的出现,人们可以在旅途中观看电影,让原本枯燥的旅途变得充满乐趣.MP4的充电电池多为锂电池,假设锂电池的充电电流为500 mA,则以下说法正确的是( )A.1 s内通过电池某一横截面的电荷量为500 CB.1 s内通过电池某一横截面的电荷量为0.5 CC.充电过程把其他形式的能转化为电能D.充电过程把电能转化为其他形式的能练2 某电解池中,若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M,其中正离子水平向右移动,那么通过这个截面的电流的大小和方向是( )A.0.8 mA,水平向左B.0.08 mA,水平向左C.1.6 mA,水平向右D.0.16 mA,水平向右探究点二 电流的微观表达式【情境思考】1.如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q.则:(1)导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t是多少?(2)导体AD内的自由电荷的总电荷量Q是多少?(3)这段导体上的电流是多大? 2.思考:既然电子的定向运动速率很小,为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢? 【思维提升】1.电流的三种表达式及其比较2.三种速率的比较(1)电子定向移动速率公式I=neSv中的v,大小约为10-4 m/s.(2)电流的传导速率:导体中建立电场的速率,等于光速,为3×108 m/s.闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流.(3)电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流.例4某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗.在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动.如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流.已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e,那么这束质子流内单位体积的质子数n是( )A. B. C. D.练3 一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S,导线单位长度内的自由电子数为n,铜导线内的每个自由电子所带的电荷量为e,自由电子做无规则热运动的速率为v0,导线中通过的电流为I.则下列说法正确的是( )A.自由电子定向移动的速率为v0B.自由电子定向移动的速率为v=C.自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD.自由电子定向移动的速率为v=1.下列关于电源的说法正确的是( )A.电源是将电能转化为其他形式的能的装置B.电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷,维持一定的电势差C.与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D.在电源内部,负电荷由负极流向正极(或正电荷由正极流向负极)2.关于电流,下列说法正确的是( )A.电子的运动速率越大,电流就越大B.单位时间内通过导体横截面积的电荷量越多,导体中的电流越大C.因为电流有方向,所以电流是矢量D.导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的3.心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗.如图,某型号AED模拟治疗仪器内有一电容为15 μF的电容器,某次使用过程中,该电容器在10 s内充电至5 000 V电压,之后在3 ms时间内完成放电,则( )A.电容器充电后所带的电荷量为75 CB.电容器充电过程中电容一直增大C.电容器放电过程中放电电流一直增大D.电容器放电过程中平均电流为25 A4.核酸检测时,医务人员需要用手机扫描群众的健康码,为了保证手机电量充足,往往要携带一个智能充电宝随时对手机进行充电.某医务人员使用的充电宝参数见下表,其中转化率是指放电量与容量的比值,下列说法正确的是( )容量 10 000 mAh=3.6×104 C边充边放 否输入电压、电流 5 V,2 A转换率 0.6A.该充电宝最多能储存的能量为3.6×104 JB.该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为5 hC.为充电宝充电时将电能转化为内能D.该充电宝给电量为零,容量为3 000 mAh的手机充电,则理论上能充满3次5.某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗.在这种疗法中,为了能让质子轰击肿瘤并杀死癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现.来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流.已知细柱形的质子流横截面积为S,单位体积的质子数为n,质子的质量为m,其电荷量为e,那么这束质子流的等效电流I为( )A.nS B.neSC. D.1.电源和电流导学 掌握必备知识 强化关键能力探究点一2.(1)稳定分布 (2)大小 方向3.(1)越大 (3)正情境思考提示:(1)盐水中的电流是Cl-离子和Na+离子同时反向定向移动形成的,金属导线中的电流是自由电子定向移动形成的.(2)左.(3)I=.[例1] 解析:在电源内部,电源把电子由正极搬运到负极,这一过程要克服静电力做功,把其他形式的能转化为电能,A错误,B正确;电源是提供电能的装置,C错误;电路中要形成持续的电流,既要有电源,电路又要闭合,两者缺一不可,D错误.答案:B[例2] 解析:电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量,放电之后,电容器的电容大小是不变的,故A错误;该电容器电压可充电到4.0 kV,必然小于击穿电压,故B错误;根据Q=CU=16×10-6×4.0×103 C=0.064 C,可知放电前,电容器储存的电量为0.064 C,故C错误;根据I= A=16 A可知该次放电平均电流为16 A,故D正确.答案: D[例3] 解析:正离子定向移动的方向就是电流方向,负离子定向移动的反方向也是电流方向,A、B错误;正、负离子同时通过同一横截面时,I=公式中q应是正、负两种离子的电荷量的绝对值之和,故I=,电流方向由A指向B,C错误,D正确.答案:D练1 解析:由电流的定义式得q=It=0.5 C,故A错误,B正确.充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来,故C错误,D正确.答案:BD练2 解析:2 s内流过某截面M的电荷量为Q=5.0×1015×2×1.6×10-19 C+1.0×1016×1.6×10-19 C=3.2×10-3 C,则由电流的定义可知I= A=1.6 mA,由于正离子水平向右移动,则电流的方向向右.C正确.答案:C探究点二情境思考1.提示:(1)t=.(2)导体AD内的自由电荷总数N=nlS,总电荷量Q=Nq=nlSq.(3)此导体上的电流I==nqSv.2.提示:实际上,闭合开关的瞬间,电路中的各个位置以光速迅速建立了电场.随着电场的建立,电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流.[例4] 解析:经加速电压为U的加速器加速后,有eU=,这束质子流内单位体积的质子数为n,则有q=Svtne,联立解得n=,D正确.答案:D练3 解析:v0为自由电子做无规则热运动的速率,不是定向移动速率,故A错误;对于电流微观表达式I=nqSv,式中n为单位体积内的自由电子数,而本题中n为单位长度内的自由电子数,则t时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt,电荷量q=nvte,所以电流I==nev,所以v=,故B、C错误,D正确.答案:D导练 落实创新应用 提升学科素养1.解析:电源能把电子由正极搬运到负极,克服静电力做功,将其他形式的能转化为电能,A错误;电荷的搬运使电源正、负极间维持一定电势差,B正确;导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,C错误;在电源内部,负电荷从正极流向负极(或正电荷从负极流向正极),D错误.答案:B2.解析:电流大小与电子运动速率无关,A错误;电流的定义为电荷量与时间的比值,即单位内通过的电荷量是由电荷量与时间共同决定的,电荷量多电流不一定大,但如果是单位时内通过截面的电荷量多,则电流大,B正确;电流虽然有方向,但它是标量,C错误;导体中的电流,不一定是自由电子的定向移动形成的,也可能是其他带电粒子定向移动形成的,D错误.答案:B3.解析:电容器充电后所带的电荷量为Q=CU=15×10-6×5 000 C=0.075 C,A错误;电容器的电容由电容器本身的性质决定,与电容器是否带电无关,故电容器充电过程中电容保持不变,B错误;电容器放电过程中放电电流逐渐减小,C错误;电容器放电过程中的平均电流为 A=25 A,D正确.答案:D4.解析:该充电宝的电动势为5 V,可得最多能储存的能量为E=qU=3.6×104×5 J=1.8×105 J,A错误;输入电流为2 A,该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为t= s=1.8×104 s=5 h,B正确;充电宝充电时将电能转化为化学能和内能,C错误;充电宝的转换率为0.6,所以给电量为零,容量为3 000 mAh的手机充电,理论上可充电次数为n==2,D错误.答案:B5.解析:质子在电场力作用下加速,加速后的速度为v,根据动能定理,则有eU=mv2,解得v= ,等效电流为I,单位体积的质子数为n,根据电流微观表达式I=neSv,解得I=neSv=neS.答案:B21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共63张PPT)1.电源和电流核 心 素 养 学 习 目 标物理观念 (1)了解电流的概念,知道电流的单位.(2)知道电源的作用和导体中的恒定电场.科学思维 (1)通过实例分析,理解电流形成的条件.(2)通过对比静电平衡条件,理解导体中的恒定电场和电流.科学探究科学态度与责任 能做到实事求是,对导体中三种速度进行比较.探究点一 电流的理解和计算1.电源(1)导体内形成持续电流的条件:一是要有移动的自由电子,二是导体两端始终存在电势差.(2)电源的作用:电源能把电子由正极搬运到负极, 通过非静电力做功保持正、负极之间有电势差.2.恒定电流(1)恒定电场:由________的电荷所产生的稳定的电场. 基本性质与静电场相同(2)恒定电流:_____、_____都不随时间变化的电流.稳定分布大小方向越大正【情境思考】 如图所示,把电源用导线连接到插入食盐水中的两个金属电极上,电路中形成电流.思考:(1)盐水中的电流和金属导线中的电流形成机制有什么不同?(2)盐水中的电流沿什么方向?(3)假设t s内有N个Cl-和N个Na+通过图中虚面,则电路中的电流多大?【思维提升】1.电流的方向:规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反.2.形成电流的三种电荷形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子,举例说明:(1)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子;(2)液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子;(3)气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子.题型1 电源的认识例 1 下列关于电源的说法正确的是( )A.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压B.电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电能的过程C.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量D.只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流答案:B解析:在电源内部,电源把电子由正极搬运到负极,这一过程要克服静电力做功,把其他形式的能转化为电能,A错误,B正确;电源是提供电能的装置,C错误;电路中要形成持续的电流,既要有电源,电路又要闭合,两者缺一不可,D错误.题型2 电流定义式的应用例2自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备,它可以诊断特定的心律失常,并且给予电击除颤,是可被非专业人员使用的用于抢救心脏骤停患者的医疗设备.某型号自动体外除颤器的电容器电容是16 μF,充电至4 kV电压,电容器在4 ms时间内完成放电,下列说法正确的( )A.电容器放电完成后电容为零B.电容器的击穿电压为4 kVC.电容器充电后的电荷量为0.64 CD.电容器放电过程中平均电流为16 A答案:D答案:D练1 (多选)如图所示是一款MP4播放器,随着这种产品的出现,人们可以在旅途中观看电影,让原本枯燥的旅途变得充满乐趣.MP4的充电电池多为锂电池,假设锂电池的充电电流为500 mA,则以下说法正确的是( )A.1 s内通过电池某一横截面的电荷量为500 CB.1 s内通过电池某一横截面的电荷量为0.5 CC.充电过程把其他形式的能转化为电能D.充电过程把电能转化为其他形式的能答案:BD解析:由电流的定义式得q=It=0.5 C,故A错误,B正确.充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来,故C错误,D正确.练2 某电解池中,若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M,其中正离子水平向右移动,那么通过这个截面的电流的大小和方向是( )A.0.8 mA,水平向左B.0.08 mA,水平向左C.1.6 mA,水平向右D.0.16 mA,水平向右答案:C探究点二 电流的微观表达式【情境思考】1.如图所示,AD表示粗细均匀的一段长为l的导体,两端加一定的电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v,设导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的电荷量为q.则:(1)导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t是多少?(2)导体AD内的自由电荷的总电荷量Q是多少?(3)这段导体上的电流是多大? 2.思考:既然电子的定向运动速率很小,为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢?提示:实际上,闭合开关的瞬间,电路中的各个位置以光速迅速建立了电场.随着电场的建立,电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流.【思维提升】1.电流的三种表达式及其比较2.三种速率的比较(1)电子定向移动速率公式I=neSv中的v,大小约为10-4 m/s.(2)电流的传导速率:导体中建立电场的速率,等于光速,为3×108 m/s.闭合开关的瞬间,电路中各处以光速建立恒定电场,电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动,整个电路也几乎同时形成了电流.(3)电子热运动速率:电子做无规则热运动的速率,大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等,故此运动不能形成电流.答案:D答案:D1.下列关于电源的说法正确的是( )A.电源是将电能转化为其他形式的能的装置B.电源的作用是使电源的正负极保持一定量的正、负电荷,维持一定的电势差C.与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D.在电源内部,负电荷由负极流向正极(或正电荷由正极流向负极)答案:B解析:电源能把电子由正极搬运到负极,克服静电力做功,将其他形式的能转化为电能,A错误;电荷的搬运使电源正、负极间维持一定电势差,B正确;导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,C错误;在电源内部,负电荷从正极流向负极(或正电荷从负极流向正极),D错误.2.关于电流,下列说法正确的是( )A.电子的运动速率越大,电流就越大B.单位时间内通过导体横截面积的电荷量越多,导体中的电流越大C.因为电流有方向,所以电流是矢量D.导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的答案:B解析:电流大小与电子运动速率无关,A错误;电流的定义为电荷量与时间的比值,即单位内通过的电荷量是由电荷量与时间共同决定的,电荷量多电流不一定大,但如果是单位时内通过截面的电荷量多,则电流大,B正确;电流虽然有方向,但它是标量,C错误;导体中的电流,不一定是自由电子的定向移动形成的,也可能是其他带电粒子定向移动形成的,D错误.3.心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗.如图,某型号AED模拟治疗仪器内有一电容为15 μF的电容器,某次使用过程中,该电容器在10 s内充电至5 000 V电压,之后在3 ms时间内完成放电,则( )A.电容器充电后所带的电荷量为75 CB.电容器充电过程中电容一直增大C.电容器放电过程中放电电流一直增大D.电容器放电过程中平均电流为25 A答案:D4.核酸检测时,医务人员需要用手机扫描群众的健康码,为了保证手机电量充足,往往要携带一个智能充电宝随时对手机进行充电.某医务人员使用的充电宝参数见下表,其中转化率是指放电量与容量的比值,下列说法正确的是( )A.该充电宝最多能储存的能量为3.6×104 JB.该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为5 hC.为充电宝充电时将电能转化为内能D.该充电宝给电量为零,容量为3 000 mAh的手机充电,则理论上能充满3次容量 10 000 mAh=3.6×104 C边充边放 否输入电压、电流 5 V,2 A转换率 0.6答案:B答案:B1.下列说法正确的是( )A.导体中电荷运动就形成了电流B.只有自由电子的定向移动才能形成电流C.导体中的自由电荷越多,电流越大D.电源的作用是使电源的正、负极两端保持一定的电势差答案:D解析:正、负电荷的定向移动都可以形成电流,不仅仅是自由电子的定向移动,故A、B错误;电流的大小取决于通过导体横截面的电荷量与作用时间的比值,与自由电荷的多少无关,故C错误;在电源内部电源将负电荷从正极搬到负极,维持正、负极间有一定的电势差,故D正确.2.某兴趣小组调查一条河流的水质情况,通过计算结果表明,被污染的河里一分钟内有相当于6 C的正离子和9 C的负离子向下游流去,则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是( )A.0.25 A 顺流而下 B.0.05 A 顺流而下C.0.25 A 逆流而上 D.0.05 A 逆流而上答案:D3.(多选)下表是某品牌电动汽车的标识牌,以下说法正确的是( )A.该电池的容量为60 A·hB.该电池以6 A的电流放电,可以工作10 hC.该电池以6 A的电流放电,可以工作60 hD.该电池充完电可贮存的电荷量为60 C整车型号 CH830BEV最大设计总质量 1 800 kg动力电池容量 60 A·h驱动电机额定功率 30 kW驱动电机型号 WXMP30LO车辆设计代号VIN LVFAD1A3440000003答案:AB解析:从题图标识牌可知电池的容量为60 A·h,即以6 A的电流放电可工作10 h,故A、B正确,C错误;该电池充完电可贮存的电荷量q=60×3 600 C=2.16×105 C,故D错误.答案:A答案:A答案:D答案:B答案:C9.(多选)如图所示,半径为R(远大于圆环横截面半径)的橡胶圆环带均匀正电荷,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直于环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,将产生等效电流.下列说法正确的是( )A.使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍C.若ω、Q不变,使环的半径增大,电流将变大D.若ω、Q不变,使环的半径增大,电流将变小答案:AB10.(多选)等离子体推进器的原理结构如图所示,首先由电子枪产生高速电子流,经过碰撞,电子将等离子体发生器内的惰性气体电离,形成等离子体,最后等离子体中的正离子经过静电加速层加速后高速飞出,从而对等离子推进器产生作用力.答案:CD11.(多选)如图(a)所示电路中,定值电阻R1=R2=5 Ω,电容器电容C=500 μF,电源电动势E=3.0 V,内阻不计.开始时,单刀双掷开关S断开,电容器不带电.图(b)和图(c)分别为电容器两极间电压UC、电容器支路中电流IC随时间t变化的关系图线,规定电容器支路中电流方向向左为正方向,下列说法正确的是( )A.图(b)是开关S先置于1时的图像,图(c)是开关S置于1足够长时间后再置于2后的图像B.图(b)中a=3.0 V,图(c)中图线与坐标轴围成的面积等于1.5×10-3 CC.图(b)中的t1和图(c)中的t2相等D.若开关S先置于1足够长时间后再置于2,经过0.1 s电容器放电完毕,则流过定值电阻R2的平均电流为15 mA答案:ABD12.(10分)“氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量,其装置如图所示,在氢火焰的作用下,有机物的分子电离为一价正离子和自由电子,而无机物的分子不会电离.设单位时间内有n摩尔被检测气体进入检测器,调节滑动变阻器,使得电流表的示数逐渐变大,直到达到最大值I,求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K.(阿伏加德罗常数为NA,电子的电荷量为e) 展开更多...... 收起↑ 资源列表 人教版高中物理必修第三册第十一章电路及其应用1电源和电流学案.docx 人教版高中物理必修第三册第十一章电路及其应用1电源和电流课件.ppt