2018版高中物理沪科版选修3-1学案：3.2研究电流、电压和电阻Word版含答案

1、学案 2 研究电流、电压和电阻目标定位1掌握电流的定义及定义式，能应用电流的表达式进行有关计算 2 理解电路中的 电压与电势降落的关系， 掌握电路中电势变化的规律 .3知道电阻的形成原因， 理解金属电阻 与温度的关系.知识探究、电流1.如图 1 所示，盐水中可以形成电流，盐水中电流方向是怎样的呢?电源+-Z7图 12如图 2 所示，AD 表示粗细均匀的一段长为 I 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.试证明：导体内的电流可表示为1 = nqSv.要点总结1电流：流过导体某一横截

2、面的电荷量Q 跟所用时间 t 的比值.(1)定义式：I =_单位： _，符号_ ;常用的电流单位还有：毫安(mA)、微安M.1 A =_mA ; 1 A=_(3)方向：规定 _ 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方向_ .2电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是 相同的，应用丨=Q时，Q 为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的 _新和採究点点落实D图 23. 从微观上看，电流 1 =_，即 I 决定于导体中单位体积内的自由电何数n 每个自由电荷的电荷量 q、自由电荷 _，导体的横截面积 S.4. 三种速率的比较(1)电子定向移动速率：电

3、子在金属导体中的平均运动速率v,也是公式 1= nqSv 的 v,大小纟勺为 105m/s.电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为 _m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立电场， 电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流.电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105m/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.延伸思考有的同学说：“电流有方向，电流就是矢量 ”对吗？例 1 在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在做定向移动，方向如图3 所示.如果测得 2 s 内分别有 1.0X1018个正离子和 1.0X1018个负

4、离子通过溶液内部的横截面 M,则溶 液中电流的方向如何？电流多大？R1、R2未接入电路时的电阻值，闭合开关，用多用电表的电例 2 铜的摩尔质量为 m,密度为p每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为A .光速 cI 时，电子平均定向移动速率为(IB.n eSC.IpneSm、电路D mlD.neSp欧姆定律如图 4 所示，用多用电表测量压挡测量 ab、be、ac 的电势差，用电流挡测量线路的电流，分析测量结果，能得到怎样的 结论.要点总结1._ 沿着电流的方向电势逐渐 _ ,所以电路中任意两点之间的电势差又叫从电源正极到负极总的电势降落等于电路中沿电流方向的

5、电势降落的_.即 U总=Ui+ U2+.2._欧姆定律：导体中的电流 I 跟导体两端的电压 U 成_ ，跟导体的电阻 R 成_ .(1) 公式：I =_ .(2) 适用条件：适用于金属导体和电解质溶液，不适用于气态导体和半导体元件.。典型例题例 3 如图 5 所示的图像所对应的两个导体：(1)电阻 Ri: R2为多少?(2)若两个导体中的电流相等(不为零)时，电压之比 Ui: U2为多少?(3)若两个导体中的电压相等(不为零)时，电流之比 li： I2为多少?局 &三、导体的电阻电流通过导体时为什么存在电阻？导体为什么发热?要点总结1 电阻：反映了导体对电流的 _作用.U（1）定义式：

6、R=厂（2）_单位：_ ，符号是.常用单位：kQ、MQ.1 kQ=_ Q,1 MQ =_Q.2电阻的产生原因：自由电子与晶体点阵上的原子实碰撞，形成对电子定向移动的阻碍作用它也是电阻元件发热的原因.3._ 金属导体的电阻会随着温度的升高而,即 R= Ro（1 +a）,其中 R 表示金属在 tC时的电阻，Ro表示金属在 0C时的电阻值，a叫做电阻的温度系数.。典型例题例 4 电路中有一段导体，如果给它加上3 V 的电压，通过它的电流为 2 mA，可知这段导体的电阻为 _Q;如果给它加上 2 V 的电压，则通过它的电流为 _ mA ;如果在它两端不加电压，则它的电阻为 _Q.达标检测1.（电流的理

7、解）关于电流的说法中正确的是（）A 根据 I =Q-，可知 I 与 Q 成正比B 如果在任何相等的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.电流有方向，电流是矢量D 电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位2.（公式 I = Q 的理解和应用）某电解液，如果在 1 s 内共有 5X1018个二价正离子和 1X1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流大小为（）A 0 B 0.8 A C. 1.6 A D 3.2 A3 （欧姆定律的理解）根据欧姆定律，下列判断正确的是（）A .导体两端的电压越大，电阻就越大B 导体中的电流越大，电阻就越小C.比较几只电阻的

8、I U 图像可知，电流变化相同时，电压变化较小的图像是属于阻值较大的那个电阻的D由| = U 可知，通过一段导体的电流跟加在它两端的电压成正比R4.（欧姆定律的应用）如图 6 所示，A、B、C 为三个通电导体的 I U电阻最大的导体是 _;若在导体 B 两端加上 10 V 电压时，通过导体关系图像.由图可知，B 的电流是_图 62答案精析知识探究、1 在电场中，盐水中正电荷 Na*向左移动，形成向左的电流，负电荷C向右移动，形成向左的电流，故盐水中电流方向向左.2.AD 导体中的自由电荷总数：N= nlS总电荷量 Q = Nq= nISq所有这些自由电荷通过横截面所需要的时间：t =丄v根据公

9、式 Q = It 可得：导体 AD 中的电流 1 =学二譽=nqSv.v要点总结1.谓安培 A 103106正电荷相反2.绝对值之和3.nqSv 定向移动速率 v84.(2)3X10延伸思考 不对，电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量.典型例题例 1 由 A 指向 B 0.16 A解析 水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移 动.电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由 A 指向 B.每个离子的电荷量是 e= 1.6X10-19C.该水溶液导电时负离子由B 向 A 运动，负离子

10、的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动所以，一定时间内通过横截面M 的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和.Q |nq11+ 刚I=Q=t21.0X1018X1.6X10-19+1.0X1018X1.6X10-19=0.16 A.例 2 D 假设电子定向移动的速率为V,那么在 t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积 vt S 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为 vtSp摩尔数为 竺,P所以电mvtSpne q vSpneIm 、何量 q=, I =，于是得 v=.mt mneSp实验结论： Uab=収1Ubc= IR2Uac=Uab+Ubc要点总结1 降低电

11、势降落和2.正比反比（1）R典型例题例 3(1)3:1(2)3 : 1(3)1 : 3解析（1）因为在 1 U 图像中，R=卜号,310X10-所以 Ri=3Q=2Q,5X10-310X10-2R2=3Q =fQ,15X10-32所以 R1:R2= 2 :（3）= 3 ： 1.由欧姆定律得 U1= I1R1, U2= I2R2,由于 I1= I2,贝UU1: U2= R1:只2= 3 : 1.U1U2由欧姆定律得 I1= R1, I2= R2，由于 5= U2,贝 V I1:丨2= R2:只1= 1 : 3.三、导体中的自由电子在电场力作用下做定向移动，但在移动过程中不断地与晶体点阵上的原子实碰撞，将它的一部分动能传递给原子实，使原子实的热振动加剧，宏观上表现为导体发 热.自由电子与晶体点阵上的原子实碰撞，形成对电子定向运动的阻碍作用，这是“电阻”产生的根本原因.要点总结361 阻碍（2）欧姆Q10103增大典型例题例 41 5001.331 500解析 导体中的电流随电压的变化而变化，但对于一确定的电阻而言，其电阻不随电压的变化而变化，也与导体中有无电流无关由欧姆定律I =U得：R=U=J