人教版(2019)高中物理必修三第十一章第1節(jié)電源和電流教案

1、第1節(jié)電源和電流學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)形成脈絡(luò)1.了解電流的形成條件，知道電源的作用和導(dǎo)體中的恒定電場(chǎng)2理解電流的定義，知道電流的單位、方向規(guī)定，會(huì)用公式qIt分析相關(guān)問(wèn)題3從微觀(guān)的角度理解導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)與電流之間的關(guān)系.一、電源1定義：能把電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置2作用(1)維持電路兩端有一定的電勢(shì)差(2)使閉合電路中保持持續(xù)的電流二、恒定電流1恒定電場(chǎng)當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)線(xiàn)中的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線(xiàn)等電路元件所積累的電荷共同形成的這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)，叫恒定電場(chǎng)2恒定電流(1)定義：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為恒定電流(2)公式：Ieq f(q,t)其中：I表示電流，

2、q表示在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量(3)單位：安培，簡(jiǎn)稱(chēng)安，符號(hào)A；常用的電流單位還有毫安(mA)、微安(A).1 A103 mA106 A 思維辨析(1)導(dǎo)體內(nèi)沒(méi)有電流時(shí)，就說(shuō)明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒(méi)有運(yùn)動(dòng)()(2)電流既有大小，又有方向，是矢量()(3)導(dǎo)體中的電流一定是正電荷定向移動(dòng)形成的()(4)電子定向移動(dòng)的方向就是電流的方向()(5)電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多()提示：(1)(2)(3)(4)(5) 深度思考如圖為分別帶正、負(fù)電荷的A、B兩個(gè)導(dǎo)體球(1)如果用一條導(dǎo)線(xiàn)將它們連接起來(lái)，A、B之間的電勢(shì)差會(huì)發(fā)生什么變化？(2)最終A、B兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)達(dá)到什么狀態(tài)？(3)

3、導(dǎo)線(xiàn)中能否出現(xiàn)電流？這個(gè)電流有什么特點(diǎn)？提示：(1)A、B之間的電勢(shì)差會(huì)減小(2)最終A、B兩個(gè)導(dǎo)體球會(huì)達(dá)到靜電平衡狀態(tài)(3)導(dǎo)線(xiàn)中會(huì)出現(xiàn)電流，電流只能是瞬時(shí)的對(duì)電流的理解和計(jì)算 問(wèn)題導(dǎo)引如圖所示，在裝有導(dǎo)電液體的細(xì)管中，有正、負(fù)兩種電荷向相反的方向運(yùn)動(dòng)，在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)細(xì)管某截面的正電荷為q1，通過(guò)此截面的負(fù)電荷為q2.(1)確定通過(guò)導(dǎo)電液體中電流的方向(2)計(jì)算導(dǎo)電液體中電流的大小要點(diǎn)提示(1)電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)方向或負(fù)電荷定向移動(dòng)方向的反方向，故導(dǎo)電液體中電流方向?yàn)橛勺笙蛴?2)Ieq f(|q1|q2|,t).【核心深化】1電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍瑒t負(fù)電荷

4、定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反2電流的定義式：Ieq f(q,t).用該式計(jì)算出的電流是時(shí)間t內(nèi)的平均值對(duì)于恒定電流，電流的瞬時(shí)值與平均值相等3電流雖然有方向，但它是標(biāo)量，它遵循代數(shù)運(yùn)算法則如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，t 時(shí)間內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷為e，以下解釋中正確的是()A當(dāng)n1n2時(shí)電流為零B當(dāng)n1n2時(shí)，電流方向從AB，電流 Ieq f(（n1n2）e,t)C當(dāng)n1n2時(shí)，電流方向從BA，電流 Ieq f(（n2n1）e,t)D溶液內(nèi)電流方向AB，電流Ieq f(（n1n2）e,t)解析正電荷定向移動(dòng)方向就是電流方向，負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向也

5、是電流方向，A、C錯(cuò)誤；有正、負(fù)電荷反向經(jīng)過(guò)同一截面時(shí)，Ieq f(q,t)公式中q應(yīng)是正、負(fù)電荷電荷量絕對(duì)值之和，故Ieq f(n1en2e,t)，B錯(cuò)誤，D正確答案D (2020湖南雙峰高二期中)導(dǎo)體中的電流是5 A，那么在3.2 s內(nèi)定向移動(dòng)通過(guò)導(dǎo)體的橫截面的電荷量為q，相當(dāng)于有n個(gè)電子通過(guò)該截面，則下列正確的是()Aq1.6105 C；n1014個(gè)Bq1.6102 C；n1017個(gè)Cq1.6105 C；n1015個(gè)Dq1.6102 C；n1014 個(gè)解析：選A根據(jù)電流的定義式Ieq f(q,t)得，3.2 s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量qIt51063.2 C1.6105 C，neq f(

6、q,e)eq f(1.6105,1.61019)1.01014個(gè)，A正確電流的微觀(guān)表達(dá)式【核心深化】1電流的微觀(guān)表達(dá)式的推導(dǎo)如圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長(zhǎng)為l的導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量大小為e.則：導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷全部通過(guò)橫截面D所用的時(shí)間teq f(l,v).導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷總數(shù)NnlS總電荷量QNenlSe此導(dǎo)體上的電流Ieq f(Q,t)eq f(nlSe,f(l,v)nevS.2電流的微觀(guān)表達(dá)式InevS(1)Ieq f(q,t)是電流的定義式，InevS是

7、電流的決定式，因此I與通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q及時(shí)間t無(wú)關(guān)，從微觀(guān)上看，電流取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n、每個(gè)自由電荷的電荷量大小e、定向移動(dòng)的速率v，還與導(dǎo)體的橫截面積S有關(guān)(2)v表示電荷定向移動(dòng)的速率自由電荷在不停地做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，其速率為熱運(yùn)動(dòng)的速率，電流是自由電荷在熱運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上向某一方向定向移動(dòng)形成的導(dǎo)線(xiàn)中的電流是1 A，導(dǎo)線(xiàn)的橫截面積為1 mm2.(1)在1 s內(nèi)，有多少個(gè)電子通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)的橫截面(電子電荷量e1.61019 C)?(2)自由電子的平均移動(dòng)速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.51028個(gè)自由電子)?(3)自由電子沿導(dǎo)線(xiàn)定向移動(dòng)1 m，平均要多少時(shí)間？解析(1)

8、Neq f(q,e)eq f(It,e)6.251018個(gè)(2)由公式IneSv，得veq f(I,neS)eq f(1,8.510281.610191106) m/s7.35105 m/s.(3)沿導(dǎo)線(xiàn)移動(dòng)1 m需用時(shí)teq f(1,7.35105) s3.78 h答案(1)6.251018個(gè)(2)7.35105 m/s(3)3.78 h (多選)有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線(xiàn)，流經(jīng)其中的電流為I；設(shè)單位體積的導(dǎo)線(xiàn)中有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為e，此電子的定向移動(dòng)速率為v，在t時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的自由電子數(shù)可表示為()AnvStBnvtCeq f(It,e) Deq f(It,Se)解析：選

9、AC因?yàn)镮eq f(q,t)，所以qIt，自由電子數(shù)目為Neq f(q,e)eq f(It,e)，C正確，D錯(cuò)誤；又因?yàn)殡娏鞯奈⒂^(guān)表達(dá)式為InevS，所以自由電子數(shù)目為Neq f(q,e)eq f(It,e)eq f(nevSt,e)nvSt，A正確，B錯(cuò)誤1(對(duì)電源的理解)關(guān)于電源的以下說(shuō)法，正確的是()A電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差B電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差C只要電路中有電源，電路中就一定有電流D電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量解析：選B電源的作用是維持正、負(fù)極之間穩(wěn)

10、定的電勢(shì)差，外電路中自由電子在電場(chǎng)力的作用下向正極移動(dòng)，在電源內(nèi)部，需要將電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)極，故A錯(cuò)，B對(duì)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(cuò)電源是對(duì)電路提供能量的裝置，故D錯(cuò)2(對(duì)Ieq f(q,t)的理解和應(yīng)用)電路中有一電阻，通過(guò)電阻的電流為5 A，當(dāng)通電5分鐘時(shí)，通過(guò)電阻橫截面的電子數(shù)為()A1 500個(gè)B9.3751019個(gè)C9.3751021個(gè) D9.3751020個(gè)解析：選CqIt，neq f(q,e)eq f(It,e)9.3751021個(gè)3(對(duì)電流微觀(guān)表達(dá)式的理解和應(yīng)用)有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙導(dǎo)體橫截面

11、的電荷量是甲的2倍，以下說(shuō)法正確的是()A通過(guò)甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍C乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率是甲導(dǎo)體的2倍D甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率相等解析：選B由于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍，故A錯(cuò)，B對(duì)由于InqSv，所以veq f(I,nqS)，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n、q不知道)，所以無(wú)法判斷v，故C、D錯(cuò)(建議用時(shí)：30分鐘)【合格考練】1關(guān)于電流的說(shuō)法中正確的是()A根據(jù)Ieq f(q,t)，可知I與q成正比B如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C

12、電流有方向，電流是矢量D電流的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位解析：選D依據(jù)電流的定義式可知，電流與q、t皆無(wú)關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量雖然相等，但如果方向變化，電流也不是恒定電流，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確2(多選)(2020西藏高二期中)對(duì)電源的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A電源是為電路提供自由電荷的裝置B電源的作用是保持導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電勢(shì)差C電源的作用是使絕緣體變成導(dǎo)體D電源使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動(dòng)解析：選BD電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，凡是能提供電能的裝置都可以作為電源，并不是提供電荷的裝置，其作用

13、是保持導(dǎo)體兩端的電壓，能使導(dǎo)體中形成電場(chǎng)，使自由電荷受到電場(chǎng)力而定向移動(dòng)起來(lái)，使導(dǎo)體內(nèi)的自由電子定向移動(dòng)，并不是使絕緣體變成導(dǎo)體，故A、C錯(cuò)誤，B、D正確3金屬導(dǎo)體內(nèi)電流增強(qiáng)，是因?yàn)?)A導(dǎo)體內(nèi)單位體積的自由電子數(shù)增多B導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率增大C導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的傳播速率增大D導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速率增大解析：選B對(duì)于確定的金屬導(dǎo)體，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是一定的，而且導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的傳播速率也是一定的，所以A、C錯(cuò)誤；導(dǎo)體內(nèi)電流增強(qiáng)是由于自由電子定向移動(dòng)的速率增大，使得單位時(shí)間內(nèi)穿過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量增大，B正確；導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動(dòng)與電流的大小無(wú)直接關(guān)系，D錯(cuò)誤4(2020云南玉溪高二期

14、中)關(guān)于電流，下列說(shuō)法正確的是()A只有正電荷的定向移動(dòng)才能形成電流B把正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向C金屬導(dǎo)體導(dǎo)電的時(shí)候，導(dǎo)體中電荷的定向移動(dòng)方向和電流方向相同D方向不變的電流叫恒定電流解析：選B正、負(fù)電荷的定向移動(dòng)都能形成電流，故A錯(cuò)；人們規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颍蔅對(duì)；金屬導(dǎo)體導(dǎo)電的時(shí)候，導(dǎo)體中定向移動(dòng)的電荷是自由電子，定向移動(dòng)方向和電流方向相反，故C錯(cuò)；方向不變的電流叫直流電，方向和大小都不變的電流叫恒定電流，故D錯(cuò)5(2020華中師大附中高二期中)關(guān)于電流，下列說(shuō)法中正確的是()A通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量越多，電流越大B電子運(yùn)動(dòng)的速度越大，電流越大C單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)

15、體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大D因?yàn)殡娏饔蟹较颍噪娏魇鞘噶拷馕觯哼xC據(jù)Ieq f(q,t)可知，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大，并非通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量越多，電流就越大，故A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)電流的微觀(guān)表達(dá)式InevS可知，電子運(yùn)動(dòng)的速率越大，電流不一定越大，還與單位體積內(nèi)自由電子數(shù)n、橫截面積S有關(guān)，故B錯(cuò)誤；電流有大小和方向，但電流是標(biāo)量，故D錯(cuò)誤6(2020山西太原檢測(cè))在通電電解槽中，若在2 s內(nèi)分別有1 C的正離子和1 C的負(fù)離子通過(guò)電解槽中與電流方向垂直的截面，電解液中的電流是多大()A0B0.5 AC1 A D2 A解析：選C2 s內(nèi)流過(guò)的電

16、荷量為q1 C1 C2 C，則由電流的定義可知：Ieq f(q,t)eq f(2,2)A1 A，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤7以下說(shuō)法正確的是()A只要有可以自由移動(dòng)的電荷，就存在持續(xù)電流B金屬導(dǎo)體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)作用下形成的C電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電子的定向移動(dòng)速率D在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動(dòng)時(shí)，它們的熱運(yùn)動(dòng)就消失了解析：選B要有持續(xù)電流必須有電壓，A錯(cuò)誤金屬導(dǎo)體中形成持續(xù)電流的原因是在導(dǎo)體兩端加上電壓，于是在導(dǎo)體內(nèi)形成了電場(chǎng)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力作用下定向移動(dòng)形成電流，B正確電流的傳導(dǎo)速率等于光速，電子定向移動(dòng)的速率很小，C錯(cuò)誤在形成電流時(shí)電子定向移動(dòng)，并不是

17、熱運(yùn)動(dòng)就消失了，其實(shí)電子仍然做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤8(多選)給一粗細(xì)不均勻的同種材料制成的導(dǎo)體通電，下列說(shuō)法正確的是()A粗的地方電流大，細(xì)的地方電流小B粗的地方電荷定向移動(dòng)速率大，細(xì)的地方小C各處的電流大小相同D粗的地方電荷定向移動(dòng)速率小，細(xì)的地方大解析：選CD同一根導(dǎo)線(xiàn)上的電流相等，故C對(duì)；由IneSv可得veq f(I,neS)，故D對(duì)9某一探測(cè)器因射線(xiàn)照射，內(nèi)部氣體電離，在時(shí)間t內(nèi)有n個(gè)二價(jià)正離子到達(dá)陰極，有2n個(gè)電子到達(dá)探測(cè)器的陽(yáng)極，則探測(cè)器電路中的電流為()A0 Beq f(2ne,t)Ceq f(3ne,t) Deq f(4ne,t)解析：選D由題意可知，在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)某橫截面

18、的電荷量為n2e2ne4ne，故根據(jù)電流的定義可知探測(cè)器電路中的電流為Ieq f(q,t)eq f(4ne,t)，故選項(xiàng)D正確【等級(jí)考練】10在示波管中，電子槍2 s內(nèi)發(fā)射了61013個(gè)電子，則示波管中電流的大小為()A4.8106 A B31013 AC3106 A D9.6106 A解析：選A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Ieq f(q,t)eq f(9.6106,2) A4.8106 A，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤11北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長(zhǎng)為240 m的近似圓形軌道當(dāng)環(huán)中電子以光速的 eq f(1,10) 流動(dòng)而形

19、成10 mA的電流時(shí)，環(huán)中運(yùn)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(gè) B51011個(gè)C1102個(gè) D1104個(gè)解析：選B電子運(yùn)動(dòng)一周所需要的時(shí)間：teq f(240,f(1,10)3108) s8106 s，在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)該橫截面的電荷量為：qIt101038106 C8108 C，環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)Neq f(q,e)eq f(8108,1.61019)個(gè)51011個(gè)12(多選)電池給燈泡供電與人將球拋出在能量轉(zhuǎn)化方面有相似之處，我們可以將電勢(shì)能類(lèi)比于重力勢(shì)能，如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A可以將電流通過(guò)燈泡時(shí)電流做功與拋球時(shí)人對(duì)球做的功相類(lèi)比B可以將電池的非靜電力做功與拋球時(shí)人對(duì)球做的功類(lèi)比C可以將電流通過(guò)燈泡時(shí)做的功與重力對(duì)球做的功類(lèi)比D可以將電池的非靜電力做功與重力對(duì)球做功類(lèi)比解析：選BC將電勢(shì)能類(lèi)比重力勢(shì)能，電流通過(guò)燈泡做功，電勢(shì)能減少，可類(lèi)比重力做功，重力勢(shì)能減少，非靜電力做功，電勢(shì)能增加，可類(lèi)比人拋球?qū)η蜃龉Γ蛑亓?shì)能增加，故B、C正確13(2020佛山一中高二月考)在顯像管的電子槍