人教版(2019)高中物理必修三第十一章第1节电源和电流教案

1、第1节电源和电流学习目标核心素养形成脉络1.了解电流的形成条件，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、方向规定，会用公式qIt分析相关问题3从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系.一、电源1定义：能把电子从正极搬运到负极的装置2作用(1)维持电路两端有一定的电势差(2)使闭合电路中保持持续的电流二、恒定电流1恒定电场当电路达到稳定时，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这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫恒定电场2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)公式：Ieq f(q,t)其中：I表示电流，

2、q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量(3)单位：安培，简称安，符号A；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(A).1 A103 mA106 A 思维辨析(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)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的()(4)电子定向移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()提示：(1)(2)(3)(4)(5) 深度思考如图为分别带正、负电荷的A、B两个导体球(1)如果用一条导线将它们连接起来，A、B之间的电势差会发生什么变化？(2)最终A、B两个导体球会达到什么状态？(3)

3、导线中能否出现电流？这个电流有什么特点？提示：(1)A、B之间的电势差会减小(2)最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态(3)导线中会出现电流，电流只能是瞬时的对电流的理解和计算 问题导引如图所示，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内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2.(1)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要点提示(1)电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右(2)Ieq f(|q1|q2|,t).【核心深化】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

4、定向移动的方向与电流的方向相反2电流的定义式：Ieq f(q,t).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3电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则如图所示，电解池内有一价的电解液，t 时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是()A当n1n2时电流为零B当n1n2时，电流方向从AB，电流 Ieq f(（n1n2）e,t)C当n1n2时，电流方向从BA，电流 Ieq f(（n2n1）e,t)D溶液内电流方向AB，电流Ieq f(（n1n2）e,t)解析正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也

5、是电流方向，A、C错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，Ieq f(q,t)公式中q应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故Ieq f(n1en2e,t)，B错误，D正确答案D (2020湖南双峰高二期中)导体中的电流是5 A，那么在3.2 s内定向移动通过导体的横截面的电荷量为q，相当于有n个电子通过该截面，则下列正确的是()Aq1.6105 C；n1014个Bq1.6102 C；n1017个Cq1.6105 C；n1015个Dq1.6102 C；n1014 个解析：选A根据电流的定义式Ieq f(q,t)得，3.2 s内通过导体横截面的电荷量qIt51063.2 C1.6105 C，neq f(

6、q,e)eq f(1.6105,1.61019)1.01014个，A正确电流的微观表达式【核心深化】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，导体每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e.则：导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间teq f(l,v).导体AD内的自由电荷总数NnlS总电荷量QNenlSe此导体上的电流Ieq f(Q,t)eq f(nlSe,f(l,v)nevS.2电流的微观表达式InevS(1)Ieq f(q,t)是电流的定义式，InevS是

7、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，电流取决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e、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关(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e1.61019 C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.51028个自由电子)?(3)自由电子沿导线定向移动1 m，平均要多少时间？解析(1)

8、Neq f(q,e)eq f(It,e)6.251018个(2)由公式IneSv，得veq f(I,neS)eq f(1,8.510281.610191106) m/s7.35105 m/s.(3)沿导线移动1 m需用时teq f(1,7.35105) s3.78 h答案(1)6.251018个(2)7.35105 m/s(3)3.78 h (多选)有一横截面积为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e，此电子的定向移动速率为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为()AnvStBnvtCeq f(It,e) Deq f(It,Se)解析：选

9、AC因为Ieq f(q,t)，所以qIt，自由电子数目为Neq f(q,e)eq f(It,e)，C正确，D错误；又因为电流的微观表达式为InevS，所以自由电子数目为Neq f(q,e)eq f(It,e)eq f(nevSt,e)nvSt，A正确，B错误1(对电源的理解)关于电源的以下说法，正确的是()A电源的作用是在电源内部把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电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量解析：选B电源的作用是维持正、负极之间稳

10、定的电势差，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动，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Ieq f(q,t)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B9.3751019个C9.3751021个 D9.3751020个解析：选CqIt，neq f(q,e)eq f(It,e)9.3751021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

11、的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是()A通过甲、乙两导体的电流相同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移动的速率是甲导体的2倍D甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等解析：选B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导体的2倍，故A错，B对由于InqSv，所以veq f(I,nqS)，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道)，所以无法判断v，故C、D错(建议用时：30分钟)【合格考练】1关于电流的说法中正确的是()A根据Ieq f(q,t)，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

12、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解析：选D依据电流的定义式可知，电流与q、t皆无关，选项A错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B、C错误，选项D正确2(多选)(2020西藏高二期中)对电源的认识，下列说法正确的是()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解析：选BD电源是将其他形式的能转化为电能的装置，凡是能提供电能的装置都可以作为电源，并不是提供电荷的装置，其作用

13、是保持导体两端的电压，能使导体中形成电场，使自由电荷受到电场力而定向移动起来，使导体内的自由电子定向移动，并不是使绝缘体变成导体，故A、C错误，B、D正确3金属导体内电流增强，是因为()A导体内单位体积的自由电子数增多B导体内自由电子定向移动的速率增大C导体内电场的传播速率增大D导体内自由电子的热运动速率增大解析：选B对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A、C错误；导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系，D错误4(2020云南玉溪高二期

14、中)关于电流，下列说法正确的是()A只有正电荷的定向移动才能形成电流B把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向C金属导体导电的时候，导体中电荷的定向移动方向和电流方向相同D方向不变的电流叫恒定电流解析：选B正、负电荷的定向移动都能形成电流，故A错；人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故B对；金属导体导电的时候，导体中定向移动的电荷是自由电子，定向移动方向和电流方向相反，故C错；方向不变的电流叫直流电，方向和大小都不变的电流叫恒定电流，故D错5(2020华中师大附中高二期中)关于电流，下列说法中正确的是()A通过导线横截面的电荷量越多，电流越大B电子运动的速度越大，电流越大C单位时间内通过导

15、体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D因为电流有方向，所以电流是矢量解析：选C据Ieq f(q,t)可知，单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，并非通过导线横截面的电荷量越多，电流就越大，故A错误，C正确；根据电流的微观表达式InevS可知，电子运动的速率越大，电流不一定越大，还与单位体积内自由电子数n、横截面积S有关，故B错误；电流有大小和方向，但电流是标量，故D错误6(2020山西太原检测)在通电电解槽中，若在2 s内分别有1 C的正离子和1 C的负离子通过电解槽中与电流方向垂直的截面，电解液中的电流是多大()A0B0.5 AC1 A D2 A解析：选C2 s内流过的电

16、荷量为q1 C1 C2 C，则由电流的定义可知：Ieq f(q,t)eq f(2,2)A1 A，故C正确，A、B、D错误7以下说法正确的是()A只要有可以自由移动的电荷，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移动速率D在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了解析：选B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移动形成电流，B正确电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，C错误在形成电流时电子定向移动，并不是

17、热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D错误8(多选)给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是()A粗的地方电流大，细的地方电流小B粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C各处的电流大小相同D粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选CD同一根导线上的电流相等，故C对；由IneSv可得veq f(I,neS)，故D对9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，则探测器电路中的电流为()A0 Beq f(2ne,t)Ceq f(3ne,t) Deq f(4ne,t)解析：选D由题意可知，在时间t内通过某横截面

18、的电荷量为n2e2ne4ne，故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为Ieq f(q,t)eq f(4ne,t)，故选项D正确【等级考练】10在示波管中，电子枪2 s内发射了61013个电子，则示波管中电流的大小为()A4.8106 A B31013 AC3106 A D9.6106 A解析：选A电子枪2 s发射的电荷量q610131.61019 C9.6106 C，所以示波管中的电流大小为Ieq f(q,t)eq f(9.6106,2) A4.8106 A，故A正确，B、C、D错误11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 eq f(1,10) 流动而形

19、成10 mA的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c3108 m/s，电子电荷量e1.61019 C)()A51010个 B51011个C1102个 D1104个解析：选B电子运动一周所需要的时间：teq f(240,f(1,10)3108) s8106 s，在圆形轨道上任取一横截面，则在t时间内通过该横截面的电荷量为：qIt101038106 C8108 C，环中运行的电子数Neq f(q,e)eq f(8108,1.61019)个51011个12(多选)电池给灯泡供电与人将球抛出在能量转化方面有相似之处，我们可以将电势能类比于重力势能，如图所示，下列说法正确的是()A可以将电流通过灯泡时电流做功与抛球时人对球做的功相类比B可以将电池的非静电力做功与抛球时人对球做的功类比C可以将电流通过灯泡时做的功与重力对球做的功类比D可以将电池的非静电力做功与重力对球做功类比解析：选BC将电势能类比重力势能，电流通过灯泡做功，电势能减少，可类比重力做功，重力势能减少，非静电力做功，电势能增加，可类比人抛球对球做功，球重力势能增加，故B、C正确13(2020佛山一中高二月考)在显像管的电子枪