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第十一章 电路及其应用
11.1 电源和电流
【学习目标】
1. 通过实例对比，引导学生思考持续电流形成的原因，了解电源的作用，认识常见的电源。
2. 通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情况，了解导体中的恒定电场和恒定电流。
3. 通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。
【开启新探索】
我们高中所学的电场和初中所学的电路有怎样的关系？
【质疑提升1】对电源的理解
1. 如图所示，回顾电容器的放电实验：由已充电的电容器、小灯泡、电键组成电路，当电键闭合时，我们会观察到什么现象？并以闭合开关的时间为0，画出通过小灯泡的i-t图。
2. 结合实验现象，思考：什么原因使导线中的自由电子发生定向移动，形成电流？形成的电流为什么不能持续下去？
3. 如何才能使导线中存在持续的电流？
【质疑提升2】恒定电流
1. 电源、导线、元件所积累的电荷在其周围产生电场，使电路中电荷定向移动。电荷定向移动，空间的电场是否变化？为什么？
2. 在恒定电场的作用下，导线中自由电荷的定向移动是加速运动、还是速率不变的运动？为什么？
3. 什么是恒定电流？
和 都不随 变化的电流叫恒定电流。
4. 我们引入哪个物理量描述电流的强弱？ 对应的定义、定义式、单位、矢量标量？
（1） 电流：表示电流的 程度。
（2） 定义： 时间内通过导体 的电荷量。
（3） 定义式：用I表示电流，用q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，则I＝ 。
（4） 电流的单位是 ，简称 ，符号 。
1A＝1C/s。
1mA（毫安）＝ A，1μA（微安）＝ A。
（5） 电流的方向：规定 电荷的定向移动方向为电流的方向。则 电荷的定向移动方向与电流的方向相反。电流是 量。
(6) 电流的大小与q、t的大小 （有关、无关）。
（7） 由电流的定义式可导出通过电流求电量q＝ 。
5. 设导体的横截面积为S，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，自由电子定向移动速度的平均速率为v，电子电量为e，试推导电流的微观表达式。
【学以致用1】
1． 关于电流，下列说法中正确的是 （ ）
A．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流可能越小
B．通过导线截面的电量越多，电流越大
C．根据I=q/t可知，I与q成正比
D．电源能保持导体中电场，使电路中有持续的电流
2. 如图所示的电解槽中，如果在4s内各有0.8C的正、负电荷通过面积为0.8m2的横截面AB，那么
⑴ 在图中标出正、负离子定向移动的方向；电解槽中的电流方向。
⑵ 4s内通过横截面AB的电量为多少？
⑶ 电解槽中的电流为多大？
(1)略，电流从左向右（2）1.6C（3）0.4A
3. 某手机的说明书标明该手机电池容量为4 000 mA·h，待机时间为 22 d，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是 17 h，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。
约31倍
【素养提升专练】
1． 如图所示，A、B两个导体分别带等量正、负电荷，如果在它们之间连接一根导线，则（　　）
A．导线上不会产生电流
B．导线上会产生从A到B的瞬间电流
C．导线上会产生从B到A的瞬间电流
D．导线上会产生从A到B的持续电流
2．关于电源的作用，下列说法不正确的是（　　）
A．保持导体两端的电压
B．使导体中形成电场
C．为电流提供自由电子
D．使自由电荷定向移动起来
3．关于电流，以下说法正确的是（　　）
A．导体没有电场也能形成电流
B．电流的方向就是电荷定向移动的方向
C．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流
D．单位时间内通过截面的电荷量多少就是电流的大小
4．关于电流的大小，下列说法正确的是(　　)
A．通过导体的横截面的电量越多，电流越大
B．导体的横截面越大，电流越大
C．单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大
D．导体中的自由电荷越多，电流越大
5．关于电流，下列说法正确的是（ ）
A．根据可知，I与q成正比
B．电流的强弱和方向都不变的电流是恒定电流
C．电流有方向，因此电流是矢量
D．只有正电荷的移动，才能形成电流
6． 用比值法定义物理量是物理学中一种常用的方法，下面四个物理量都是用比值法定义的，以下公式不属于定义式的是（　　）
A．电流强度 B．电容
C．电势 D．场强
7. 在一段横截面积为0.5cm2的导体材料中，每秒钟有0.2C的正电荷和0.3C的负电荷相向运动，则通过导体的电流是（　　）
A．0.5A B．1.0A
C．0.2A D．104A
8. 一太阳能电池对一用电器供电时，电流为40mA，则在10s，通过该用电器的电荷量为（　　）
A．0.04 C B．0.24 C C．0.4C D．2.4 C
9． 导体中电流I的表达式，其中S为导体的横截面积，n为导体单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v表示的是（　　）
A．导体运动的速率 B．导体传导的速率
C．电子热运动的速率 D．自由电荷定向移动的速率
10．有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流为，设每单位体积的导线中有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速度为，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目为（　　）
A． B．
C． D．
产品名称 **暖手充电宝 重量 285 g
尺寸 74×68.5×33.8(mm) 电池容量 5000 mA·h
输入 DC5V/2.5A（最大） 发热输出 DC5V/0.4A
11．“**暖手充电宝”集暖手与移动充电两大功能而受热捧，下列表格列出了这种产品的几个主要参数：根据上述信息，下列说法正确的是（　　）
A．5000 mA·h的mA·h是能量的单位
B．参数“DC 5V”中“DC”指交流电的意思
C．以最大电流给该充电宝充电，充电需2.5h
D．该产品仅用作暖手，理论上可持续工作12.5小时
12. 手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的 10 s 内通过某一横截面的电荷量为 3 C，则电流是多少？
0.3A
13. 电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流为多少
I＝
14. 一条导线中的电流为 50 μA，在 3.2 s 内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多少个电子通过该横截面？
1×1015个第十一章 电路及其应用
11.1 电源和电流
【学习目标】
1. 通过实例对比，引导学生思考持续电流形成的原因，了解电源的作用，认识常见的电源。
2. 通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情况，了解导体中的恒定电场和恒定电流。
3. 通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。
【开启新探索】
为什么在导体和元件两端加上电源，电路中会有电流呢？
【质疑提升1】对电源的理解
1. 如图所示，回顾电容器的放电实验：由已充电的电容器、小灯泡、电键组成电路，当电键闭合时，我们会观察到什么现象？并以闭合开关的时间为0，画出通过小灯泡的i-t图。
2. 结合实验现象，思考：什么原因使导线中的自由电子发生定向移动，形成电流？形成的电流为什么不能持续下去？
3. 如何才能使导线中存在持续的电流？
【质疑提升2】恒定电流
1. 电源、导线、元件所积累的电荷在其周围产生电场，使电路中电荷定向移动。电荷定向移动，空间的电场是否变化？为什么？
2. 在恒定电场的作用下，导线中自由电荷的定向移动是加速运动、还是速率不变的运动？为什么？
3. 什么是恒定电流？
和 都不随 变化的电流叫恒定电流。
4. 我们引入哪个物理量描述电流的强弱？ 对应的定义、定义式、单位、矢量标量？
（1） 电流：表示电流的 程度。
（2） 定义： 时间内通过导体 的电荷量。
（3） 定义式：用I表示电流，用q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，则I＝ 。
（4） 电流的单位是 ，简称 ，符号 。
1A＝1C/s。
1mA（毫安）＝ A，1μA（微安）＝ A。
（5） 电流的方向：规定 电荷的定向移动方向为电流的方向。则 电荷的定向移动方向与电流的方向相反。电流是 量。
(6) 电流的大小与q、t的大小 （有关、无关）。
（7） 由电流的定义式可导出通过电流求电量q＝ 。
5. 设导体的横截面积为S，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，自由电子定向移动速度的平均速率为v，电子电量为e，试推导电流的微观表达式。
【学以致用1】
1． 关于电流，下列说法中正确的是 （ ）
A．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流可能越小
B．通过导线截面的电量越多，电流越大
C．根据I=q/t可知，I与q成正比
D．电源能保持导体中电场，使电路中有持续的电流
2. 如图所示的电解槽中，如果在4s内各有0.8C的正、负电荷通过面积为0.8m2的横截面AB，那么
⑴ 在图中标出正、负离子定向移动的方向；电解槽中的电流方向。
⑵ 4s内通过横截面AB的电量为多少？
⑶ 电解槽中的电流为多大？
3. 某手机的说明书标明该手机电池容量为4 000 mA·h，待机时间为 22 d，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是 17 h，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。
【素养提升专练】
1． 如图所示，A、B两个导体分别带等量正、负电荷，如果在它们之间连接一根导线，则（　　）
A．导线上不会产生电流
B．导线上会产生从A到B的瞬间电流
C．导线上会产生从B到A的瞬间电流
D．导线上会产生从A到B的持续电流
2．关于电源的作用，下列说法不正确的是（　　）
A．保持导体两端的电压
B．使导体中形成电场
C．为电流提供自由电子
D．使自由电荷定向移动起来
3．关于电流，以下说法正确的是（　　）
A．导体没有电场也能形成电流
B．电流的方向就是电荷定向移动的方向
C．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流
D．单位时间内通过截面的电荷量多少就是电流的大小
4．关于电流的大小，下列说法正确的是(　　)
A．通过导体的横截面的电量越多，电流越大
B．导体的横截面越大，电流越大
C．单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大
D．导体中的自由电荷越多，电流越大
5．关于电流，下列说法正确的是（ ）
A．根据可知，I与q成正比
B．电流的强弱和方向都不变的电流是恒定电流
C．电流有方向，因此电流是矢量
D．只有正电荷的移动，才能形成电流
6． 用比值法定义物理量是物理学中一种常用的方法，下面四个物理量都是用比值法定义的，以下公式不属于定义式的是（　　）
A．电流强度 B．电容
C．电势 D．场强
7. 在一段横截面积为0.5cm2的导体材料中，每秒钟有0.2C的正电荷和0.3C的负电荷相向运动，则通过导体的电流是（　　）
A．0.5A B．1.0A
C．0.2A D．104A
8. 一太阳能电池对一用电器供电时，电流为40mA，则在10s，通过该用电器的电荷量为（　　）
A．0.04 C B．0.24 C C．0.4C D．2.4 C
9． 导体中电流I的表达式，其中S为导体的横截面积，n为导体单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v表示的是（　　）
A．导体运动的速率 B．导体传导的速率
C．电子热运动的速率 D．自由电荷定向移动的速率
10．有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流为，设每单位体积的导线中有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速度为，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目为（　　）
A． B．
C． D．
产品名称 **暖手充电宝 重量 285 g
尺寸 74×68.5×33.8(mm) 电池容量 5000 mA·h
输入 DC5V/2.5A（最大） 发热输出 DC5V/0.4A
11．“**暖手充电宝”集暖手与移动充电两大功能而受热捧，下列表格列出了这种产品的几个主要参数：根据上述信息，下列说法正确的是（　　）
A．5000 mA·h的mA·h是能量的单位
B．参数“DC 5V”中“DC”指交流电的意思
C．以最大电流给该充电宝充电，充电需2.5h
D．该产品仅用作暖手，理论上可持续工作12.5小时
12. 手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的 10 s 内通过某一横截面的电荷量为 3 C，则电流是多少？
13. 电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流为多少
14. 一条导线中的电流为 50 μA，在 3.2 s 内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多少个电子通过该横截面？

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