高中物理第3章恒定电流第1节电流学案鲁科版选修.docx

第1节电流学 习 目 标知 识 脉 络1.知道持续电流产生的条件，并能进行微观解释(重点)2了解电流速度(传导速度)、自由电子热运动的平均速率和电子漂移速度(即电子定向移动速度)(难点)3知道电流的大小、方向和单位，理解电流的定义式Iq /t，并能用它进行有关的计算(重点)电 流 的 形 成电 流 的 速 度1形成电流的条件(1)回路中存在自由电荷；(2)导体两端有电压2导体中形成持续电流的条件：导体两端有持续电压3电流的速度(1)电流的速度：等于电场的传播速度，它等于3.0108 m/s.(2)导体中有电流时同时存在着的三种速率：三种速率电场的传播速率电子无规则热运动的速率自由电子定向移动的速率数值光速3.0108 m/s数量级约105 m/s数量级约105 m/s1只要有可以自由移动的电荷，就有电流()2任何物体，只要两端有电压，就有电流()3在金属导体内，当自由电子定向移动时，它们的热运动不会消失()电荷的定向移动形成电流，而电荷定向移动的速度数量级大约是105 m/s，为何电流的速度却是3.0108 m/s?【提示】电路闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动而形成电流，故电流的传导速率等于光速1(多选)以下说法正确的有()A只要有可以移动的电荷，就存在着持续电流B只要导体两端没有电压，就不能形成电流C只要导体中无电流，其内部自由电荷就停止运动D金属导体内持续电流是自由电子在导体两端的持续电压下形成的【解析】形成电流的条件是：导体两端有电压；形成持续电流的条件是：导体两端有持续的电压，故B、D对；无论导体两端有无电压，其中的自由电荷均做永不停息的无规则热运动，当导体两端加上持续电压后，在电场力作用下，自由电荷在热运动的基础上叠加一个定向移动，从而形成持续电流，故A错；导体中无电流时，自由电荷不做定向移动但仍做热运动，故C错【答案】BD2对于金属导体，在导体中产生恒定的电流必须满足的条件是()A有可以自由移动的电荷B把导体放在匀强电场中C让导体某一端连接电源正极即能产生电流D导体两端加有恒定的电压【解析】金属导体中已经存在大量的自由电荷，这不是金属导体导电的必须条件，A错误；把导体放在匀强电场中，导体由于静电感应只能产生瞬间感应电流，B错误；让导体一端连接电源正极时，导体两端无电压，此时不能形成电流，C错误；只有让导体两端保持恒定的电压才能产生恒定的电流，D正确【答案】D3下列关于电流的说法中，正确的是()A金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向移动的速率B温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就加大C电路接通后，电子就由电源出发，只要经过一个极短的时间就能到达用电器D通电的金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速率等于光速【解析】区别三种速率，电流的速度为光速，电流的大小与自由电子定向移动的速度有关，与热运动的速率无关通电瞬间完成，不是电子从电源出发到达用电器【答案】D电流的速度由于电荷定向移动的速率很小，所以当电路闭合后，电荷并不是瞬间从电源运动到用电器，而是瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时做定向移动形成电流电 流 的 方 向电 流 的 大 小 和 单 位1电流的方向(1)规定：正电荷定向移动的方向(2)金属内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向相反(3)外电路中，电流总是从电源正极流向电源负极2电流的大小和单位(1)定义：电荷定向移动时，在单位时间内通过导体任一横截面的电荷量称为电流(2)定义式：I.(3)单位：A,1 A1 C/s，常用单位还有mA和；换算关系：1 A103 mA106 A.(4)直流电：方向不随时间改变的电流恒定电流：方向和强弱都不随时间改变的电流1电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多()2电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多()3电流有方向，所以电流是矢量()金属导体中电流是怎样形成的？电流方向怎样？【提示】金属导体中电流是自由电子定向移动形成的，电流方向与自由电子定向移动方向相反如图311所示，在盐水中加入两个电极，与电源连接后可以形成电流图311探讨1：盐水中形成电流时，电荷的定向移动如何？【提示】在电场中，盐水中Na向左移动，Cl向右移动探讨2：盐水中电流的方向如何？【提示】电流方向向左1对电流I的理解(1)I是单位时间内通过导体横截面的电荷量，横截面是整个导体的横截面，不是单位截面积(2)当电解质溶液导电时，q为通过某一横截面的正、负电荷量绝对值的和(3)I与q、t均无关2电流的微观表达式(1)建立模型如图312所示，AD表示粗细均匀的一段导体，长为l，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.图312(2)理论推导AD导体中的自由电荷总数NnlS.总电荷量QNqnlSq.所有这些电荷都通过横截面S所需要的时间t.根据公式I可得导体AD中的电流为InqSv.即电流的微观表达式为InqSv.(3)结论从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关4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，方向是从AB，负离子数是n2，方向是从BA，设基元电荷为e，以下解释中正确的是() 【导学号：34022021】A正离子定向移动形成的电流方向是从AB，负离子定向移动形成的电流方向是从BAB溶液内正负离子向相反方向定向移动，电流抵消C溶液内电流方向从AB，电流ID溶液内电流方向从AB，电流I【解析】正离子定向移动方向为电流方向，负离子定向移动方向和电流方向相反，正、负离子向相反方向定向移动，电流不能抵消，故A、B错误；由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的，故其大小为I，C错误，D正确【答案】D5某电解池内若在2 s内各有1.01019个二价正离子和21019个一价负离子同时向相反方向通过某截面，那么通过这个截面的电流是()A0 AB0.8 AC1.6 A D3.2 A【解析】电流由正、负离子的定向运动形成，则在2 s内通过截面的总电荷量应为：q1.6101921019 C1.61019121019 C6.4 C，由电流的定义式可知：I A3.2 A，故选D.【答案】D6(多选)横截面积为S的导线中通有电流I，已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线横截面的电子数是()AnSvt BnvtC. D.【解析】根据电流的定义式可知，在时间t内通过导线横截面的电荷量qIt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N.自由电子定向移动的速率是v，因此在时间t内，位于以横截面积为S、长lvt的这段导线内