电源和电流课件(人教版选修)

1．下列说法中正确的有()A．导体中有自由移动的电荷运动就形成电流B．电流的单位是安培C．电流有方向，它是一个矢量D.电流的方向就是电荷定向移动的方向【解析】选B.导体中自由电荷的定向移动形成电流，A选项中没有‘定向’，故A错误；电流的单位是安培，是七个基本物理量之一，B正确；电流有方向，但它是一个标量，C错误；规定正电荷定向移动的方向为电流方向，D错误.2．对电流概念的正确理解是()A．通过导体的横截面的电量越多，电流越大B．导体的通电时间越小，电流越大C．单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大D．导体中的自由电荷越多，电流越大【解析】选C.由电流的定义式知，电流等于单位时间内通过导体横截面的电量，所以单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大，C正确，A、B、

D错误.3.(2010·天津模拟)关于电流，下列叙述正确的是()A.只要将导体置于电场中，导体中就有持续电流B.电源的作用可以使电路中有持续电流C.导体中没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动D.恒定电流是由恒定电场产生的【解析】选B、D.恒定电流是导体两端有稳定的电压而形成的，故A错.电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部出现了恒定电场而产生恒定电流，B、D正确.没有电流时，导体内电荷做热运动，C错.4.有稳定电流时关于导体中的恒定电场，下列说法中正确的是()A.导体中的电场是由电源两极电荷在空间直接形成的B.导体中的电场是导体内自由电荷形成的C.由于处于静电平衡状态，导体内场强为零D.导体中的电场分布不随时间变化【解析】选D.有稳定电流时，导体中的电场是由电源、导线管等电路元件所积累的电荷共同形成的，故A、B错.导体内电场不为零，不是静电平衡状态，故C错.导体中的电场是恒定电场，电荷分布不随时间变化，故D正确.5.某导体单位长度内电子数为n，电子电荷量为e,导体横截面积为S，导体中电流大小为I,则电子定向移动速率为()A.I/neB.I/neSC.ne/ID.ne/Iv【解析】选A.由电流定义式I=q/t，时间t内通过某一横截面电荷量q=nvte，电流为所以

A正确，B、C、D错误.【典例1】已知电子的电荷量为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，则电子运动形成的等效电流大小为多少？【思路点拨】

解答此题需注意以下三点：【标准解答】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Q=e，则有:再由库仑力提供向心力有：【变式训练】我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道，电子电荷量e=1.6×10-19C，在整个环中运行的电子数目为5×1011个，设电子的运行速度是3×107m/s，则环中的电流是()A.10mAB.1mAC.0.1mAD.0.01mA【解析】选A.电子运动一周的时间为：在T时间内通过任意横截面的电量为：q=ne电流为：【典例2】在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是【思路点拨】解答本题时，可按以下思路分析：【标准解答】选B.设电子经加速电场加速后的速度为v，电子束中单位长度内自由电子数为n，则I=nev,长为Δl的电子束中的电子数N=nΔl,联立以上三式解得【变式训练】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有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时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目可表示为()A．nvStB．nvt

C.It/e

D.It/Se【解析】选A、C.通过导线横截面的电量为：q=It,自由电子数目可表示为:N=q/e=It/e,C正确，D错误；由电流的微观表达式得：I=nevS,代入上式得：N=nvSt,A正确，B错误.【典例3】以下说法正确的是A.自由电子定向移动速率就是电子热运动速率B.电子的定向移动是在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动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【思路点拨】本题从形成持续电流的原因及三种速率的区别分析解答.【自主解答】

选B.电流的传导速率等于光速，而电子定向移动速率很小，C不对.电子定向移动速率是在电子以较大速率无规则热运动的基础上附加的一个很小的定向移动速率，A不对，B对.自由电子定向移动时仍在无规则的热运动，D不对.【变式训练】关于电流的概念，下列说法正确的是()A.通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B.电子的定向移动速率越大，电流越大C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D.电场的传导速率越大，电流越大【解析】选C.由电流的定义式知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故A错误，C正确；由电流微观表达式I=neSv可知，仅定向移动速率v增大，电流不一定增大，故B错误；电场的传导速率是光速，电流的大小与电场的传导速率无关，D错误.【典例4】如图所示的电解槽中，如果在4s内各有8C的正、负电荷通过面积为0.8m2的横截面AB，那么(1)在图中标出正、负离子定向移动的方向；(2)电解槽中的电流方向如何？(3)4s内通过横截面AB的电量为多少？(4)电解槽中的电流为多大？【思路点拨】电解槽中有正、负两种带电离子，同时向相反的方向运动，判断电流方向时依据正电荷的定向移动方向为电流方向来判断；计算电流大小电量应为两种电量的绝对值之和.【标准解答】(1)电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极电势，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动(2)电解槽中的电流方向向右(3)8C的正电荷向右通过横截面AB，而8C的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8C正电荷向右通过横截面，4s内通过横截面AB的电量为16C.(4)由电流强度的定义1.(2010·绵阳高二检测)以下说法正确的是()A.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率C.单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多，电流越大【解析】选C.金属导体中的电流是电子，即负电荷的定向移动形成的，故A错误；电流的传导速率等于光速，而电荷定向移动的速率比光速小很多，数量级为10-5

m/s，B错误；由电流的定义知单位时间内通过导体横截面的电荷数越多，电流越大，C正确；由电流的微观表达式I=nqvS知，横截面积大，I不一定大，因为还与定向移动速度v有关，D错误.2.(2010·德州高二检测)在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作用下被加速，且形成电流强度为I的平均电流，若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收.设电子的质量为m，电荷量为e，进入加速电场之前的速度不计，则在t秒内打在荧光屏上的电子数为多少？【解析】在任何相等时间里，通过电子流动的任一横截面的电荷量是相等的，荧光屏是最后的一个横截面，故有t时间里通过该横截面的电量Q=It，这样就可得到t时间里打在荧光屏上的电子数目，答案:It/e1.(5分)如图验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列叙述中错误的是()A.有瞬时电流形成，方向由A到BB.A、B两端的电势不相等C.导体棒内的电场强度不等于零D.导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动【解析】选A.由A带负电，在A导体周围存在指向A的电场，故B端所在处的电势B应高于A端电势A，B正确；在导体棒中有由B指向A的电场，场强不为零，C正确；自由电荷在电场力的作用下做定向移动，D正确；由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向由A指向B，电流方向应由B到A，A错误.2.(2010·黄冈高二检测)(5分)一个半导体收音机，电池供电的电流是8mA，也就是说()A.1h电池供给1C的电量B.1000s电池供给8C的电量C.1s电池供给8C的电量D.1min电池供给8C的电量【解析】选B.根据q=It，A、C、D错误，B正确.3.(5分)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是()A.导线中的电场强度处处为零B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行C.导线处于静电平衡状态D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低【解析】选B、D.在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B正确，A错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C错误；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确.4.(2010·德州高二检测)(5分)示波管中，2s内有6×1013个电子通过横截面大小不知的电子枪，则示波管中电流大小为()A.4.8×10-6AB.3×10-13AC.9.6×10-6AD.无法确定【解析】选A.由电流的定义得A正确，B、C、D错误.5.(5分)氢原子核外只有一个电子，它绕氢原子核运动的角速度为ω=π×1016rad/s，则电子绕核运动的等效电流为()A.8×104AB.8×10-4AC.4×104AD.4×10-4A【解析】选B.电子绕原子核运动的周期为:电子绕核运动的等效电流为:B正确；A、C、D错误.6.(7分)某电解池中，若在4s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是多少？【解析】当导体中正负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电量应是两者绝对值的和，则在2s内通过截面的总电量应为：q=1.6×10-19×2×1.0×1019C+1.6×10-19×1×2.0×1019C=6.4C.根据电流的定义式得：I=q/t=6.4/4A=1.6A答案:1.6A【思维拓展】7.(9分)夏季某日午后，某地区距地面约1km的空中有两块乌云，相距3km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109V不变.已知空气的电场击穿场强为3×106V/m.请对以下问题进行估算.(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电量为

500C，可释放多少能量？(3)这次放电现象历时约0.01s，则其平均电流约为多大？【解析】(1)由得(2)释放的能量E能=qU=500×3×109J=1.5×1012J.(3)由电流的定义得答案:(1)1000m(2)1.5×1012J(3)5×104A8.(探究创新)(9分)小明发现家中的石英钟电池每年更换一次，这个时间远大于手电筒和爸爸的剃须刀的用电时间，于是他猜想石英钟的工作电流非常小.他查了一下资料，所用电池为5#碱性干电池，容量为0.425A·h，电动势为1.5V.据此他证明了自己的猜想.请你分析一下石英钟的工作电流大约是多少？(保留一位有效数字，一年按360天计算)【解析】电池容量0.425A·h为电池容纳的电荷量，电池用完后可认为电荷几乎没有剩余.用容量除以使用时间，便是工作电流答案:5×10-5A1.下列叙述正确的是()A.导体中电荷运动就形成电流B.电流是矢量C.导体中有电流通过时，导体内部场强不为零D.只有自由电子的定向移动才能形成电流【解析】选C.不论是正电荷还是负电荷,只要定向移动都形成电流,A、D错误;电流虽然有方向但不是矢量,是标量,B错误;导体中有电流通过时，导体内部场强方向与导体平行,不为零，C正确.2．关于电流的方向，下列说法正确的是()A．在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D．在电解液中，由于是正、负电荷定向移动形成的电流，所以电流有两个方向【解析】选C.无论在何种导体中电流的方向都是正电荷定向移动方向，负电荷定向移动的反方向，故A、B、D错误，C正确.3．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】选D.电流的传播速率等于光速，自由电子定向移动的速率远小于光速，两者不相等，A错误；金属导体中电流的大小与自由电子的定向移动速度有关，与自由电子热运动无关，B错误；电路接通后，只要经过一个极短的时间电流就能传到用电器，但是并不是电子经过一个极短的时间就到达用电器，电子自由移动的速度很小，C错误；在通电的金属导体中，电子参与了两种运动，无规则热运动和定向移动，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，D正确.4．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子经过某一截面，同时有2n个电子也经过该截面，则探测器电路中的电流为()A．0B．2ne/tC．3ne/tD．4ne/t【解析】选D.经过这个截面的有正负两种电荷，所以电量应该等于两种电量绝对值的和，故电流为A、

B、C错误，D正确.5.如图所示，在电解槽中，如果在5s内共有2C正离子和2C负离子通过面积为S=0.1m2的某横截面，那么5s内通过该横截面积的电荷量为______，通过该横截面的电流为______．【解析】经过这个截面的有正负两种电荷，所以电量应该等于两种电量绝对值的和，所以q=4C,电流为I=q/t=4/5A=0.8A答案:4C0.8A6．在某次闪电