11-1电源和电流(原卷版)(人教2019必修第三册-)

第十一章电路及其应用11.1电源和电流目标导航目标导航课程标准课标解读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，会运用公式q＝It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。1．通过实例对比，引导学生思考持续电流形成的原因，了解电源的作用，认识常见的。2．通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情况，了解导体中的恒定电场和恒定电流。3．通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。知识精讲知识精讲知识点01电源1．定义：能把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。(2)使闭合电路中保持持续的。【即学即练1】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知识点02恒定电流(1)定义：大小、都不随时间变化的电流称为恒定电流(我们把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向)。(2)公式：I＝。其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的。(3)单位：，简称安，符号A；常用的电流单位还有毫安(mA)、微安(μA)。1A＝mA＝μA。【即学即练2】电路中有一电阻，通过电阻的电流为5A，当通电5min时，通过电阻横截面的电子数为()A．1500个 B．9.375×1019个C．9.375×1021个 D．9.375×1020个知识点03电流的微观表达式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＝eq\f(l,v).导体AD内的自由电荷总数N＝nlS总电荷量Q＝Nq＝nlSq此导体中的电流I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(nlSq,\f(l,v))＝nqSv.【即学即练3】有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的两倍，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两倍C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等能力拓展能力拓展考法01电流的理解和计算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＝eq\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.电流是标量电流虽然有方向，但它不是矢量而是标量.【典例1】关于对电流的理解，下列说法正确的是()A.只有自由电子的定向移动才能形成电流B.电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向C.导体中的自由电荷越多，电流越大D.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位考法02电流的微观表达式I＝nqSv的理解(1)I＝eq\f(q,t)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.3.区别三种速率自由电荷定向移动速率自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10－4m/s电子热运动速率导体内的自由电子在永不停息地做无规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105m/s电场传播速率(或电流传导速率)等于光速.闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向运动，整个电路也就几乎同时形成了电流【典例2】气体放电管中，每时每刻有大量的气体分子被电离成电子和正离子.若每秒有n1个电子和n2个氢离子(质子)经过管的某个横截面，元电荷的大小记为e.则放电管中的电流强度在数值上等于()A.n1e B.n2eC.(n1＋n2)e D.|n1－n2|e考法03电池的容量1.定义：电池放电时输出的总电荷量；2.单位：“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h).【典例3】(多选)如图为一块手机电池的文字说明，下列说法正确的是()A.该电池的容量为500mA·hB.该电池以5mA电流工作可用500hC.该电池在工作时的电流为500mAD.若电池以10mA的电流工作，可用50h分层提分分层提分题组A基础过关练1.(多选)关于电流，下列说法正确的是()A.导体中有电荷运动就会形成电流B.电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向C.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位D.对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零2.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.4.8×10－6A B.3×10－13AC.3×10－6A D.9.6×10－6A3.如图所示，电解槽内有一价的电解溶液，t时间内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电荷量为e，以下说法正确的是()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AB.溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消C.溶液内电流方向从A到B，电流I＝eq\f(n1e,t)D.溶液内电流方向从A到B，电流I＝eq\f(n1＋n2e,t)4.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.eq\f(MI,ρNASe) B.eq\f(MINA,ρSe)C.eq\f(INA,MρSe) D.eq\f(INASe,Mρ)5.(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∶26.(多选)如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是()A.该电池的容量为60A·hB.该电池以6A的电流放电，可以工作10hC.该电池以6A的电流放电，可以工作60hD.该电池充完电可贮存的电荷量为60C7.如图所示是通有恒定电流的某段导体.在5s内有10C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是()A.2A、向右 B.2A、向左C.50A、向右 D.50A、向左8.通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3∶5，甲、乙两导线通电时间之比为3∶2，则通过甲、乙两导线的电流之比为()A.1∶5 B.2∶5C.5∶2 D.5∶1题组B能力提升练9.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(元电荷的电荷量为1.6×10－19C)()A.3.0×1012 B.1.5×1013C.7.5×1013 D.3.75×101410.(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的()A．电流相等B．电流不相等C．自由电子定向移动的速率相等D．自由电子定向移动的速率不相等11.如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米橡胶棒所带电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为()A．vqB.eq\f(q,v)C．qvSD.eq\f(qv,S)12.某导体的电阻为10Ω，15s内通过该导体的某一横截面的电荷量为18C，则：(1)这导体两端的电压为多少？(2)5s内通过这个截面的电子有多少个？(电子的电荷量为1.6×10－19C)13.导线中的电流是1A，导线的横截面积为1mm2。(1)在1s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e＝1.6×10－19C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)?(3)自由电子沿导线定向移动1m，平均要多少时间？题组C培优拔尖练14.安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流.设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是()A.电流大小为eq\f(ve,2πr)，电流方向为顺时针B