2019_2020版高中物理第二章恒定電流1電源和電流教案新人教版.docx

1電源和電流學科素養(yǎng)與目標要求物理觀念：1.了解電流的形成條件、電源的作用和導體中的恒定電場.2.理解電流的定義、定義式、單位及方向的規(guī)定，會用公式qIt分析相關問題科學思維：會推導電流的微觀表達式，從微觀的角度認識影響電流大小的因素一、電源1定義：能把電子在電源內部從電源正極搬運到負極的裝置2作用：移送電荷，維持電源正、負極間有一定的電勢差，保持電路中有持續(xù)電流二、恒定電場1定義：由穩(wěn)定分布的電荷所產生的穩(wěn)定的電場2形成：當電路達到穩(wěn)定時，導線中的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的3特點：任何位置的電荷分布和電場強度都不隨時間變化，其基本性質與靜電場相同三、恒定電流1定義：大小、方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流2電流的定義式：I，其物理意義：單位時間內，通過導體橫截面的電荷量，是表示電流強弱程度的物理量1判斷下列說法的正誤(1)導體內沒有電流時，就說明導體內部的電荷沒有運動()(2)電流既有大小，又有方向，是矢量()(3)導體中的電流一定是正電荷定向移動形成的()(4)電子定向移動的方向就是電流的方向()(5)電流越大，單位時間內通過導體橫截面的電荷量越多()2在一次閃電的過程中，流動的電荷量大約為300 C，持續(xù)的時間大約是0.005 s，所形成的平均電流強度為_ A.答案6.0104一、電流的理解和計算如圖所示，在裝有導電液體的細管中，有正、負兩種電荷向相反的方向運動，在時間t內通過細管某截面的正電荷為q1，通過此截面的負電荷為q2.(1)確定通過導電液體中電流的方向(2)計算導電液體中電流的大小答案(1)電流方向為正電荷定向移動方向或負電荷定向移動方向的反方向，故導電液體中電流方向為由左向右(2)I.1電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，則負電荷定向移動的方向與電流的方向相反2電流的定義式：I.用該式計算出的電流是時間t內的平均值對于恒定電流，電流的瞬時值與平均值相等3電流雖然有方向，但它是標量，它遵循代數(shù)運算法則例1如圖1所示，電解池內有一價的電解液，t時間內通過溶液內面積為S的截面的正離子數(shù)是n1，負離子數(shù)是n2，設元電荷為e，以下說法中正確的是()圖1A當n1n2時電流強度為零B當n1n2時，電流方向從AB，電流強度為IC當n1n2時，電流方向從BA，電流強度為ID溶液內電流方向從AB，電流強度為I答案D解析正離子定向移動方向就是電流方向，負離子定向移動的反方向也是電流方向；有正、負離子向相反方向經(jīng)過同一截面時，公式I中的q應是正、負離子電荷量絕對值之和，故I，電流方向由A指向B，與正、負離子的數(shù)量無關，A、B、C錯誤，D正確針對訓練1某電解池，如果在1 s內共有51018個二價正離子和11019個一價負離子通過面積為0.1 m2的某截面，那么通過這個截面的電流是()A0 B0.8 AC1.6 A D3.2 A答案D學科素養(yǎng)負電荷向一個方向定向移動，等效為正電荷向相反方向定向移動，所以在電解液中形成電流的電荷量為正、負電荷電荷量的絕對值之和通過以上兩個題目，學生能更好地理解不同情景下電流的形成及電流的定義式，體現(xiàn)了“物理觀念”的學科素養(yǎng)二、電流的微觀表達式1電流的微觀表達式的推導如圖2所示，AD表示粗細均勻的一段長為l的導體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體定向移動的速率為v，設導體的橫截面積為S，導體每單位體積內的自由電荷數(shù)為n，每個自由電荷的電荷量大小為q.則：圖2導體AD內的自由電荷全部通過橫截面D所用的時間t.導體AD內的自由電荷總數(shù)NnlS總電荷量QNqnlSq此導體上的電流InqvS2電流的微觀表達式InqvS(1)I是電流的定義式，InqvS是電流的決定式，因此I與通過導體橫截面的電荷量q及時間t無關，從微觀上看，電流決定于導體中單位體積內的自由電荷數(shù)n、每個自由電荷的電荷量大小q、定向移動的速率v，還與導體的橫截面積S有關(2)v表示電荷定向移動的速率自由電荷在不停地做無規(guī)則的熱運動，其速率為熱運動的速率，電流是自由電荷在熱運動的基礎上向某一方向定向移動形成的延伸閱讀三種速率的比較(1)電子定向移動速率：也是公式IneSv中的v，大小約為105 m/s.(2)電流的傳導速率：就是導體中建立電場的速率，等于光速，為3108 m/s.閉合開關的瞬間，電路中各處以光速建立恒定電場，電路中各處的自由電子幾乎同時定向移動，整個電路也幾乎同時形成了電流(3)電子熱運動速率：電子做無規(guī)則熱運動的速率，大小約為105 m/s.由于熱運動向各個方向運動的機會相等，故此運動不能形成電流例2導線中的電流是1 A，導線的橫截面積為1 mm2.(1)在1 s內，有多少個電子通過導線的橫截面(電子電荷量e1.61019 C)?(2)自由電子的平均移動速率是多大(設導體每立方米內有8.51028個自由電子)?(3)自由電子沿導線定向移動1 m，平均要多少時間？答案(1)6.251018個(2)7.35105 m/s(3)3.78 h解析(1)N6.251018個(2)由公式IneSv，得v m/s7.35105 m/s.(3)沿導線移動1 m需用時t s3.78 h.針對訓練2(2018南昌二中高二期中)如圖3所示是一根粗細均勻的橡膠棒，其橫截面積為S，由于與毛皮發(fā)生摩擦而均勻帶負電，若已知該橡膠棒每米所帶的電荷量為q，則當該棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，形成的等效電流為()圖3Aqv B. CqvS D.答案A解析橡膠棒沿軸線方向以速度v做勻速直線運動時，t內通過的距離為vt，t內通過某橫截面的電荷量Qqvt，根據(jù)電流的定義式I，得到等效電流Iqv，A正確1(對電源的理解)關于電源的以下說法，正確的是()A電源的作用是在電源內部把電子由負極不斷地搬運到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差B電源的作用是在電源內部把電子由正極不斷地搬運到負極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差C只要電路中有電源，電路中就一定有電流D電源實質上也是一個用電器，也需要外界提供能量答案B解析電源的作用是維持正、負極之間穩(wěn)定的電勢差，外電路中自由電子在電場力的作用下向正極移動，在電源內部，需要將電子由正極不斷地搬運到負極，故A錯，B對電路中有電流不僅需要電源，還需要電路是閉合的，兩者缺一不可，故C錯電源是對電路提供能量的裝置，故D錯2(對I的理解和應用)電路中有一電阻，通過電阻的電流為5 A，當通電5分鐘時，通過電阻橫截面的電子數(shù)為()A1 500個 B9.3751019個C9.3751021個 D9.3751020個答案C解析由公式qIt得，n9.3751021個，故選C.3(對電流微觀表達式的理解和應用)有甲、乙兩導體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時間內通過乙導體橫截面的電荷量是甲的2倍，以下說法正確的是()A通過甲、乙兩導體的電流相同B通過乙導體的電流是甲導體的2倍C乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的2倍D甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率相等答案B解析由于單位時間內通過乙導體橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過乙導體的電流是甲的2倍，故A錯，B對由于InqSv，所以v，由于不知道甲、乙兩導體的性質(n、q不知道)，所以無法判斷v，故C、D錯.選擇題考點一對恒定電流的理解1(2018華中師大附中高二期中)關于電流，下列說法中正確的是()A通過導線橫截面的電荷量越多，電流越大B電子運動的速度越大，電流越大C單位時間內通過導體橫截面的電荷量越多，導體中的電流越大D因為電流有方向，所以電流是矢量答案C解析據(jù)I可知，單位時間內通過導線橫截面的電荷量越多，導體中的電流越大，并非通過導線橫截面的電荷量越多，電流就越大，故A錯誤，C正確；根據(jù)電流的微觀表達式InqvS可知，電子運動的速率越大，電流不一定越大，還與單位體積內自由電子數(shù)n、橫截面積S有關，故B錯誤；電流有大小和方向，但電流是標量，故D錯誤2(多選)關于電流的方向，下列描述正確的是()A規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向B規(guī)定自由電荷定向移動的方向為電流的方向C在金屬導體中，自由電子定向移動的方向為電流的反方向D在電解液中，由于正、負離子的電荷量相等，定向移動的方向相反，故無電流答案AC3以下說法正確的是()A只要有可以自由移動的電荷，就存在持續(xù)電流B金屬導體內的持續(xù)電流是自由電子在導體內的電場作用下形成的C電流的傳導速率就是導體內自由電子的定向移動速率D在金屬導體內當自由電子定向移動時，它們的熱運動就消失了答案B解析要有持續(xù)電流必須有電壓，A錯誤金屬導體中形成持續(xù)電流的原因是在導體兩端加上電壓，于是在導體內形成了電場，導體內的自由電子在電場力作用下定向移動形成電流，B正確電流的傳導速率等于光速，電子定向移動的速率很小，C錯誤在形成電流時電子定向移動，并不是熱運動就消失了，其實電子仍然做無規(guī)則的熱運動，D錯誤4在導體中有電流通過時，下列說法正確的是()A電子定向移動速率接近光速B電子定向移動速率即是電場傳導速率C電子定向移動速率即是電子熱運動速率D在金屬導體中，自由電子只不過在速率很大的無規(guī)則熱運動上附加了一個速率很小的定向移動答案D解析電子定向移動的速率很小，數(shù)量級為105 m/s，在金屬導體中，自由電子只不過在速率很大的熱運動上附加了一個速率很小的定向移動，故A錯誤，D正確電場的傳導速率為光速c3108 m/s，無規(guī)則熱運動速率的數(shù)量級為105 m/s，故B、C錯誤考點二I的理解與應用5在示波管中，電子槍2 s內發(fā)射了61013個電子，則示波管中電流的大小為()A4.8106 A B31013 AC3106 A D9.6106 A答案A解析電子槍2 s發(fā)射的電荷量q610131.61019 C9.6106 C，所以示波管中的電流大小為I A4.8106 A，故A正確，B、C、D錯誤6北京正負電子對撞機的儲存環(huán)是周長為240 m的近似圓形軌道當環(huán)中電子以光速的流動而形成10 mA的電流時，環(huán)中運行的電子數(shù)目為(已知光速c3108 m/s，電子電荷量e1.61019 C)()A51010個 B51011個C1102個 D1104個答案B解析電子運動一周所需要的時間：t s8106 s在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時間內通過該橫截面的電荷量為：qIt101038106 C8108 C環(huán)中運行的電子數(shù)N個51011個7某一探測器因射線照射，內部氣體電離，在時間t內有n個二價正離子到達陰極，有2n個電子到達探測器的陽極，則探測器電路中的電流為()A0 B. C. D.答案D解析由于正、負電荷的定向移動對電流的形成都有貢獻，故由I，得I，故選D.8.如圖1所示，將左邊的銅導線和右邊的鋁導線連接起來，已知截面積S鋁2S銅在銅導線上取一截面A，在鋁導線上取一截面B，若在1 s 內垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么通過這兩個截面的電流的大小關系是()圖1AIAIB BIA2IBCIB2IA D不能確定答案A解析這個題目中有很多干擾項，例如兩個截面的面積不相等、導線的組成材料不同等但解題關鍵是通過兩截面的電子數(shù)在單位時間內相等，根據(jù)I可知電流相等考點三InqvS的理解與應用9(多選)給一粗細不均勻的同種材料制成的導體通電，下列說法正確的是()A粗的地方電流大，細的地方電流小B粗的地方電荷定向移動速率大，細的地方小C各處的電流大小相等D粗的地方電荷定向移動速率小，細的地方大答案CD解析同一根導線上的電流相等，故A錯誤，C正確；由InqSv可得v，粗的地方電荷定向移動速率小，細的地方大，故B錯誤，D正確10(多選)(2018無錫市江陰四校高二期中)一橫截面積為S的銅導線，流經(jīng)其中的電流為I，設單位體積的導線中有n個自由電子，電子的電荷量為q.此時電子的定向移動速率為v，在t時間內，通過銅導線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()AnvSt BnvtC. D.答案AC解析在t時間內