高中物理第十一章电路及其应用1.电源和电流学案新人教版必修第三册

1.电源和电流新课程标准核心素养目标1.了解电源的作用2．知道电流的定义及单位、方向的规定，理解恒定电流物理观念了解电流的形成条件，知道电源的作用科学思维理解电流的定义和电流方向的规定，会用电流的定义式分析相关问题科学探究了解电流微观表达式的推导过程，从微观角度认识影响电流大小的因素科学态度与责任通过对电源和电流的学习，培养学生探究生活和生产中物理知识的意识必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基一、电源1.定义：能把电子从电源________搬运到电源________的装置就是电源．2．作用：使导体两端始终存在________．二、恒定电流1．定义：________、________都不随时间变化的电流称为恒定电流．2．电流的定义式：I＝________，其物理意义：________时间内通过导体的横截面的________，是表示电流强弱程度的物理量．3．在国际单位制中，电流的单位是________，符号是________．4．电流的方向：规定为________定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向________．[情境思考]如图所示，食盐水中可以形成电流，食盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同？提示：食盐水中的电流是Na＋、Cl－定向移动形成的，金属导体中的电流是电子定向移动形成的．【思考辨析】判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”．(1)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．()(2)恒定电场与静电场性质基本相同，两者没有区别．()(3)电流的方向与电荷定向移动的方向相同．()(4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多．()(5)只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流．()关键能力·合作探究——突出综合性素养形成探究点一电流的理解和计算探究总结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．电流的大小定义式：I＝qt.用该式计算出的电流是时间t3．电流是标量电流虽然有方向，但它不是矢量而是标量．典例示范例1(多选)下列关于电流的说法正确的是()A．根据I＝qt可知，I与qB．如果在任何相等时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流C．电流是一个标量，其方向是没有意义的D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位例2在示波管中，电子枪2s内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为(e＝1.6×10－19C)()A．4.8×10－6AB．3×10－13AC．3×10－6AD．9.6×10－6A针对训练1[2022·山东潍坊测试]在MgCl2溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示．若测得2s内分别有5.0×1015个Mg2＋和1.0×1016个Cl－通过溶液内部的横截面M，那么通过横截面M的电流大小和方向是()A．0.08mA水平向右B．0.08mA水平向左C．1.6mA水平向右D．0.16mA水平向左探究点二电流的微观表达式探究总结1.电流的微观表达式的推导如图所示，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，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量大小为q.则：导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝lv.导体AD内的自由电荷总数N＝总电荷量Q＝Nq＝nlSq此导体中的电流I＝Qt＝nlSqlv＝2．电流的微观表达式I＝nqSv的理解(1)I＝qt是电流的定义式，I＝nqvS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，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大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S(2)v表示电荷定向移动的速率．自由电荷在不停地做无规则的热运动．其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的．3．三种不同速率的比较(1)自由电子定向移动速率自由电子定向移动的平均速率约为10－4m/s(I＝neSv中的速率v)(2)无规则热运动速率常温下，导体中的自由电子沿不同方向无规则热运动速率的数量级大约为105m/s(3)电场传导速率电路闭合瞬间，各处以真空中的光速c形成恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．典例示范例3某根导线的横截面积为S，通过的电流为I.已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动的速率为()A．MIρNASeC．INAMρSe针对训练2(多选)甲、乙为同种材料做成的两柱状导体，横截面积之比为1∶2，长度之比为2∶1.相同时间内，通过甲、乙两导体某一横截面的电荷量之比为1∶2，则甲、乙两导体中()A．电流之比为1∶2B．电流之比为1∶1C．自由电荷定向移动的平均速率之比为1∶1D．自由电荷定向移动的平均速率之比为1∶2课堂检测·素养达标——突出创新性素养达标1.(多选)下列关于电源的说法正确的是()A．电源是为电路提供自由电荷的装置B．电源的作用是保持导体两端有持续的电势差C．电源的作用是使绝缘体变成导体D．电源使导体中的自由电子发生定向移动2．重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其电流强度为1.2×10－5A，则在1s内发射的重离子个数为(e＝1.6×10－19C)()A．3.0×1012B．1.5×1013C．7.5×1013D．3.75×10143．(多选)有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此电子的定向移动速率为v，则在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为()A．nvSΔtB．nvΔtC．IΔte4．“氢火焰离子化检测器”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是多少．(阿伏加德罗常数为NA，电子的电荷量为e)1．电源和电流必备知识·自主学习一、1．正极负极2．电势差二、1．大小方向2.qt3．安培A4．正电荷相反思考辨析答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×关键能力·合作探究探究点一【例1】【解析】A错：I＝qt是电流的定义式，I不由q来决定．B对：根据恒定电流的定义可知，如果在任何相等时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流．C错：电流是标量，其方向表示正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反．D对：安培是国际单位制中七个基【答案】BD【例2】【解析】电子枪2s内发射的电荷量q＝6×1013×1.6×10－19C＝9.6×10－6C，所以示波管中的电流大小为I＝qt＝9.6×10-62A＝4.8×10－6A，故A正确，【答案】A针对训练1解析：电解液中的电流是正、负离子沿相反的方向同时移动而形成的，所以通过某一横截面的电荷量应为两种离子电荷量的绝对值之和．MgCl2溶液导电是靠自由移动的Mg2＋和Cl－，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为规定电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Mg2＋定向移动方向相同，即水平向右．MgCl2溶液导电时，Mg2＋水平向右移动，Cl－水平向左移动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，则有I＝qt＝q1+＝1.6mA，故C正确．答案：C探究点二【例3】【解析】设该导线中自由电子定向移动的速率为v，自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为t，每个原子可提供一个自由电子，则导线中原子数目与自由电子的数目相等，为n＝ρSvtMt时间内通过导线横截面的电荷量为q＝ne则电流强度I＝qt＝解得v＝MIρSNA【答案】A针对训练2解析：根据电流公式I＝qt得I1I2＝q1q2＝12，A正确，B错误；根据电流的微观表达式I＝neSv得v1答案：AC课堂检测·素养达标1．解析：电源通过非静电力做功将负电荷从正极搬运到负极，从而维持正、负极之间的电势差，使电荷在电路中定向移动，故B、D正确．答案：BD2．解析：1s内发射的重离子的电荷量为Q＝It＝1.2×10－5C，每个重离子的电荷量为5e，则通过的重离子数为n＝Q5e＝1.2×10-55×1.6答案：B3