第二章1电源和电流

1、.1电源和电流学习目的1.理解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向确实定，会用公式qIt分析相关问题.3.会从微观的角度表示电流的大小一、电源1定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置2作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流二、恒定电场1定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场2形成：当电路到达稳定时，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3特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，其根本性质与静电场一样三、恒定电流1定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流2电流

2、的定义式：I，其物理意义：单位时间内，通过导体横截面的电荷量表示电流强弱程度的物理量即学即用1判断以下说法的正误1导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动×2电流既有大小，又有方向，是矢量×3导体中的电流是正电荷定向挪动形成的×4电荷挪动的方向就是电流的方向×5电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多2在一次闪电的过程中，流动的电荷量大约为300 C，持续的时间大约是0.005 s，所形成的平均电流强度为6.0×104 A.一、电流的理解和计算导学探究如图1所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通

3、过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2.图11确定通过导电液体中电流的方向2计算导电液体中电流的大小答案1电流方向为正电荷定向挪动方向或负电荷定向挪动的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右2I知识深化1电流的方向：规定正电荷定向挪动的方向为电流的方向，那么负电荷定向挪动的方向与电流的方向相反2电流的大小：1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2两点说明电解液中正、负离子定向挪动的方向虽然相反，但正、负离子定向挪动形成的电流方向是一样的，应用I求电流时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和qIt是I的变形，是求电荷量的重

4、要公式其中I是电流在时间t内的平均值特别提醒电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法那么例1如图2所示，电解池内有一价的电解液，t s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，以下说法中正确的选项是图2A当n1n2时电流强度为零B当n1n2时，电流方向从AB，电流强度为IC当n1n2时，电流方向从BA，电流强度为ID溶液内电流方向从AB，电流强度为I答案D解析正离子定向挪动方向就是电流方向，负离子定向挪动的反方向也是电流方向；有正、负离子向相反方向经过同一截面时，公式I中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和，故I，电流方向由A指向B，与正、负离子的数量无关，A、B、C

5、错误，D正确计算电流时，要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向挪动.当正、负电荷都参与定向挪动时，正、负电荷对电流的形成都有奉献.针对训练1某电解池，假如在1 s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1 m2的某截面，那么通过这个截面的电流是A0 B0.8 AC1.6 A D3.2 A答案D二、电流的微观表达式导学探究如图3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挪动的速率为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.那么：

6、图31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？答案1t2导体AD内的自由电荷总数NnlS总电荷量QNqnlSq3此导体上的电流InqSv知识深化电流的微观表达式InqvS1从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量q、定向挪动的速率大小v，还与导体的横截面积S有关假设单位长度的自由电荷数为n，那么电流的微观表达式为Inqv.2v表示电荷定向挪动的速率自由电荷在不停地做无规那么的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的根底上向某一方向定向挪动形成的延伸阅读三种速率的比

7、较1电子定向挪动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式IneSv中的v，大小约为105 m/s.2电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，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几乎同时定向挪动，整个电路也几乎同时形成了电流3电子热运动速率：电子做无规那么热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的时机相等，故此运动不能形成电流例2导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2.1在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面电子电荷量e1.6×1019 C?2自由电子的平均挪动速率是多大设导体

8、每立方米内有8.5×1028个自由电子?3自由电子沿导线挪动1 m，平均要多少时间？答案16.25×1018个27.35×105 m/s33.78 h解析1N6.25×1018个2由公式IneSv，得v m/s7.35×105 m/s.3沿导线挪动1 m需用时t s3.78 h.针对训练2如图4所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为图4Avq B.CqvS D.答案A1对电源的理解关于电源的以下说法，正确的选项是A电源的作用是在电源内部把

9、电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差C只要电路中有电源，电路中就一定有电流D电源本质上也是一个用电器，也需要外界提供能量答案B解析电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极挪动；在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故A错，B对电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C错电源是对电路提供能量的装置，故D错2对I的理解和应用电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为A1 500个 B9.

10、375×1019个C9.375×1021个 D9.375×1020个答案C解析由公式qIt，n9.375×1021个3对电流微观表达式的理解和应用有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的选项是A通过甲、乙两导体的电流一样B通过乙导体的电流是甲导体的2倍C乙导体中自由电荷定向挪动的速率是甲导体的2倍D甲、乙两导体中自由电荷定向挪动的速率相等答案B解析由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错，B对由于InqSv，所以v，由于不知道甲、乙两导体的性质n

11、、q不知道，所以无法判断v，故C、D错4I的理解与应用电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，那么电子运动形成的等效电流大小为多少？答案解析根据电流大小的定义式去求解，截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量Qe.那么有：I，再由库仑力提供向心力，有：kmr得T 解得I.考点一对恒定电流的理解1形成持续电流的条件是A只要有电压加在物体的两端B必须保持导体两端有电压C只在导体两端瞬时加电压D只要有大量的自由电荷答案B2多项选择关于电流的方向，以下描绘正确的选项是A规定正电荷定向挪动的方向为电流的方向B规定自由电荷定

12、向挪动的方向为电流的方向C在金属导体中，自由电子定向挪动的方向为电流的反方向D在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向挪动的方向相反，故无电流答案AC3以下说法正确的选项是A只要有可以自由挪动的电荷，就存在持续电流B金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的C电流的传导速率就是导体内自由电子的定向挪动速率D在金属导体内当自由电子定向挪动时，它们的热运动就消失了答案B解析要有持续电流必须有电压，A错误金属导体中形成持续电流的原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子在电场力作用下定向挪动形成电流，B正确电流的传导速率等于光速，电子定向挪动的速率很小，C错

13、误在形成电流时电子定向挪动，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规那么的热运动，D错误应选B.4在导体中有电流通过时，以下说法正确的选项是A电子定向挪动速率接近光速B电子定向挪动速率即是电场传导速率C电子定向挪动速率即是电子热运动速率D在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规那么热运动上附加了一个速率很小的定向挪动答案D解析电子定向挪动的速率很小，数量级为105 m/s，在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了一个速率很小的定向挪动故A错误，D正确电场的传导速率为光速c3×108 m/s，无规那么热运动速率的数量级为105 m/s.故B、C错考点二I的理解与应用5

14、在示波管中，电子枪2 s内发射了6×1013个电子，那么示波管中电流的大小为A4.8×106 A B3×1013 AC3×106 A D9.6×106 A答案A解析电子枪2 s发射的电荷量q6×1013×1.6×1019 C9.6×106 C，所以示波管中的电流大小为I A4.8×106 A，故A正确，B、C、D错误6北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道当环中电子以光速的流动而形成10 mA的电流时，环中运行的电子数目为光速c3×108 m/s，电子电荷量e1.6

15、×1019 CA5×1010个 B5×1011个C1×102个 D1×104个答案B解析电子运动一周所需要的时间：t s8×106 s在圆形轨道上任取一横截面，那么在t时间内通过该截面的电荷量为：qIt10×103×8×106 C8×108 C环中具有电子数N个5×1011个7某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达探测器的阳极，那么探测器电路中的电流为A0 B. C. D.答案D解析由于正、负电荷的定向挪动对电流的形成都有奉献，故由I，

16、得I.8.如图1所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，截面积S铝2S铜在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，假设在1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个截面的电流的大小关系是图1AIAIB BIA2IBCIB2IA D不能确定答案A解析这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等、导线的组成材料不同等但解题关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据I可知电流相等考点三InqvS的理解与应用9多项选择给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，以下说法正确的选项是A粗的地方电流大，细的地方电流小B粗的地方电荷定向挪动速率大，细的地方小C各处的电流大小一样D粗的地方电荷定向挪动速率小，细的地方大答案CD解析同一根导线上的电流相等，故C正确，A错误由InqSv可得v，粗的地方电荷定向挪动速率小，细的地方大，故D正确，B错误10多项选择一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q.此时电子的定向挪动速率为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为AnvSt BnvtC. D.答案AC解析在t时间内，通过铜导线横截面的电荷