高中物理人教版1第二章恒定电流第1节电源和电流 市赛获奖

第二章恒定电流电源和电流【考纲要求】1．了解形成电流的条件，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、方向的规定；理解恒定电流。3．了解金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程。从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流的关系【自主学习】电流是如何形成的？电源的在电路中有何作用？2．什么是恒定电场？恒定电场是怎样形成的？恒定电流恒定电流：大小和方向都_____的电流电流物理意义：表示电流的强弱的物理量定义：通过导体横截面的和的比值。表达式：I=单位：电流方向的规定：产生稳定电流的条件：点拨:电流：电荷的形成电流，I＝q/t，适用于任何电荷的定向移动形成的电流。在电解液导电时，是正、负离子向相反方向定向移动形成电流，在用公式I＝q/t计算电流强度时q为正、负电荷电量的代数和。电流的微观表达式：I=nqvS推导过程如下：如图－1所示，在加有电压的一段粗细均匀的导体AD上选取截面B和C，设导体的截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个电荷的电量为q，电荷的定向移动速率为v，则在时间t内处于相距为vt的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。由于I=q/t可得：I=qnSvt/t=nqvS【考点突破】典型例题1某电解池中，若在2s内各有×1019个二价正离子和×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是()．A．OB．0.8AC．1.6AD．3.2A解析：电荷的定向移动形成电流，但“+”“一”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。故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2s内通过截面的总电量应为：q=×10-19×2××1019C+×10-19×1××1019根据电流的定义式得：I=q/t=2=3.2A反馈训练1：如图－2所示，电解槽内有一价的电解溶液，ts内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电量为e，以下解释正确的是（）A、正离子定向移动形成电流，方向从A到B，负离子定向移动形成电流方向从B到AABABC、溶液内电流方向从A到B，电流I=D、溶液内电流方向从A到B，电流I=典型例题2电子的绕核运动可等效为环形电流。若氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流等于多少？解析：假想电子绕核运动的轨迹就是一个环形导体，在运动的轨迹上任取一截面，则在一个周期内只有一个电子通过这个截面，由于电子电荷量题目已经给出，只要求出电子运动的周期，就可以根据电流的定义求解。根据圆周运动的知识可知，电子运动的周期为T=2πr/v,因此所求电流为I=e/T=ev/2πr.点评：本题用到前面所学有关圆周运动的基本知识，还用到一种等效的思维方法。由于没有直观经验，对于不少学生来说，采用这个思维方法是有一定难度的，因此本题作为一种类型，希望学生通过练习积累这种解题思路，在今后解决类似问题时可以采用相近的思维方法。反馈训练2：一电子沿一圆周顺时针方向高速运动，周期为10－10s，则等效电流大小为A,电流方向是（填“顺时针”或“逆时针”）。典型例题3有一横截面积为s的铜导线，流经其中的电流强度为I；设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（）A．nvsΔtB．nv·ΔtC．IΔt/eD．IΔt/se解析：因为I=q/Δt，所以q=I·Δt自由电子数目为：N=q/e=IΔt/e，则选项C正确。又因为电流强度的微观表达式为I=nev·s，所以自由电子数目为N=q/e=IΔt/e=nevsΔt/e=nvsΔt则选项A正确。点评：本题主要考查电流强度的定义式和微观表达式的应用计算。求解此题的关键是对电流的本质要有深刻的认识，依据电流强度的宏观和微观表达式，灵活运用解题。【考点巩固】1.下列关于电流方向的说法中，正确的是（）A、电流的方向就是自由电荷定向移动的方向B、电流的方向就是正电荷定向移动的方向C、在金属导体中，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反D、在电解液中，电流的方向与正离子定向移动的方向相同2．对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件，才能在导体中产生恒定的电流（

）

A．有可以自由移动的电荷；

B．导体两端有电压；

C．导体两端有方向不变的电压；

D．导体两端有方向不变，且大小恒定的电压。3．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4．关于电流的说法正确的是（）A．根据I=q/t可知，I与q成正比B．如果在任何相等时间内通过导体横截面积的电量相等，则导体中的电流是恒定电流C．电流强度是一个标量，其方向是没有意义的D．电流强度的单位“安培”是国际单位制中的基本单位5．以下对导体中的电场理解正确的是（）A．导体内的电场在稳定时是和导线平行的B．导体内的电场由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成C．导线中电场始终随时间而变化D．导体内的电场是一种动态的稳定6．通过一根金属导线的电流为16mA．则10s内通过这根导线横截面的自由电子数为（）A．×1017B．×1018C．×1019D．7．在某次闪电中，持续时间为，所形成的平均电流为6×104A,若闪电过程中流过某横截面的电荷以8.一根长为L=2m，横截面积S=1×10-3m2的铜棒两端电势差为U=×10-2V，铜棒中的电流I=×103A,铜内自由电子的密度为n=×（1）铜棒内的电场强度；（2）自由电子定向移动的速率。9.银导线的横截面积S=4mm2，通以I=2A的电流，若每个银原子可以提供一个自由电子，试推导银导线单位长度上的自由电子数的计算公式,并计算结果.(已知银的密度ρ=×103kg/m3,摩尔质量M=108g/mol,阿伏伽德罗常数NA=×1023mol