人教版物理選修1-1配套講義第一章5第五節(jié)電流和電源Word版含答案

第五節(jié)電流和電源1.知道電流的定義和電流的方向是如何規(guī)定的．(難點)2.了解電源的發(fā)明對人類的生活產(chǎn)生的巨大影響．3．了解電源在電路中的作用．了解電動勢的概念和單位，了解常見電池的電動勢的大?。?重點＋難點),[學(xué)生用書P15])一、電流1．電荷的定向移動形成電流．2．形成條件(1)有大量的自由電荷；(2)導(dǎo)體兩端存在電壓．3．方向：習(xí)慣上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向．在電源外部的電路中，電流從電源的正極流向負(fù)極．4．定義：用通過導(dǎo)線橫截面積的電荷量Q與所用時間t的比值來描述電流的強(qiáng)弱．5．公式：I＝eq\f(Q,t)．6．單位：安培；符號：A，1mA＝10－3A，1μA＝10－6A.電流有方向是矢量嗎？提示：不是．電流雖然有方向但其合成法則仍遵守代數(shù)和運算，不遵守平行四邊形定則運算，因此是標(biāo)量．二、電源和電動勢1．閉合電路的構(gòu)成：一個閉合電路由電源、用電器和開關(guān)、導(dǎo)線構(gòu)成．2．電源的種類：電源的種類比較多，干電池、蓄電池、發(fā)電機(jī)等都是電源．3．電源在電路中的作用：保持導(dǎo)體上的電壓，使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流．4．電動勢(1)電源電動勢的大小等于電源沒有接入電路時兩極間的電壓．(2)常用干電池的電動勢是1.5V，鉛蓄電池的電動勢是2V.(3)電源的電動勢是由電源本身的性質(zhì)決定的．它表征了電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)大?。娏鞯男纬珊头较騕學(xué)生用書P15]1．自由電荷做定向移動的原因把導(dǎo)體的兩端分別接在電源的兩極上，導(dǎo)體兩端有了電壓，這時導(dǎo)體中就有了電場，導(dǎo)體中的自由電荷就要在電場力的作用下發(fā)生定向移動，形成電流．2．電流的方向在物理學(xué)上習(xí)慣把正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流的方向．在金屬導(dǎo)體中能定向移動的是電子，正電荷并不能定向移動，電子定向移動的方向與電流的方向相反．在電解液導(dǎo)電時，定向移動的既有正離子，又有負(fù)離子，正離子定向移動的方向與電流的方向相同，而負(fù)離子定向移動的方向與電流的方向相反．導(dǎo)體沒有外加電場時，自由電子都在不停地做無規(guī)則運動，運動是雜亂無章的．關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A．只要將導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體內(nèi)就有持續(xù)電流B．電源的作用可以使電路中有持續(xù)電流C．導(dǎo)體內(nèi)沒有電流時，就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有移動D．只要將電源連接到物體兩端，物體中就會有電流[思路點撥]本題應(yīng)從電流的形成條件考慮，并注意自由電荷定向移動不是電荷的熱運動．[解析]導(dǎo)體中形成電流的兩個必備條件是：①有可以自由移動的電荷；②有維持電荷做定向移動的電場．電源的作用就是在導(dǎo)體兩端加上穩(wěn)定的電壓，從而在導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)了穩(wěn)定的電場，導(dǎo)體中就有了持續(xù)的電流，選項A錯誤，B正確；當(dāng)沒有電源時，導(dǎo)體內(nèi)部電荷做著無規(guī)則的熱運動，只是沒有定向移動，C選項錯誤，當(dāng)導(dǎo)體加到絕緣體兩端時，物體中并不會形成電流，選項D錯誤．[答案]B1．(多選)關(guān)于電流的概念，下列說法中正確的是()A．導(dǎo)體中有電荷運動就形成電流B．電流是一個矢量，其方向就是正電荷定向運動的方向C．在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安培是基本單位D．對于導(dǎo)體，只要其兩端電勢差為零，電流也必為零解析：選CD.導(dǎo)體中有大量的自由電子，總在不停地做無規(guī)則運動，沒有定向運動，在一段時間t內(nèi)，通過導(dǎo)體某一截面的電荷是雙向的，其數(shù)值又是相等的，電流為零，故A錯誤；電流是一個標(biāo)量，因為其運算不符合矢量運算規(guī)則，為了便于研究電流，人們規(guī)定正電荷定向運動的方向為電流的正方向，以區(qū)別于負(fù)電荷的定向運動，故B錯誤；在國際單位制中，共有七個基本量，電流是其中之一，故C正確；對于導(dǎo)體，其兩端電勢差為零時，導(dǎo)體內(nèi)無電場，電子不能定向運動，故電流為零，D正確．對I＝Q/t的理解[學(xué)生用書P16]1．“橫截面”并非“單位橫截面”．2．I＝eq\f(Q,t)為電流的定義式，不能認(rèn)為I與Q成正比，與t成反比．3．電流為標(biāo)量，其運算遵循代數(shù)運算法則．在利用I＝Q/t計算電解質(zhì)中電流的大小時，此時的Q應(yīng)為定向移動的正、負(fù)離子所帶電量的絕對值的和，即Q＝|Q1|＋|Q2|，用此公式計算出的電流是t時間內(nèi)的平均值．如圖所示的氯化鈉溶液中，鈉離子向右運動，氯離子向左運動，在1s內(nèi)鈉離子和氯離子流過某橫截面的個數(shù)均為1×1017個，問在此電解質(zhì)溶液中電流的方向如何？電流的大小是多少？[思路點撥]電解液中的電流是由正、負(fù)離子向相反方向運動形成的，它們各自形成的電流方向是相同的，因此應(yīng)用I＝eq\f(Q,t)計算電流時，Q應(yīng)為|＋Q|＋|－Q|.[解析]由題意可知，形成電流的電荷有兩種：鈉離子和氯離子．由圖示的電極可知，電流的方向向右，即為鈉離子移動的方向．電流的大小由電流的定義式I＝Q/t求得．因Q＝|QNa|＋|QCl|，所以I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(|QNa|＋|QCl|,t)＝eq\f(2ne,t)＝eq\f(2×1×1017×1.6×10－19,1)A＝3.2×10－2A.[答案]方向向右3.2×10－2Aeq\a\vs4\al()在本題中要用公式I＝eq\f(Q,t)計算，但是其中的電荷量Q容易誤認(rèn)為是只有正電荷或負(fù)電荷的電荷量，或誤認(rèn)為正、負(fù)電荷的電荷量相互抵消．2．雷雨天時，在曠野之中要謹(jǐn)防雷電，雷雨來時不要用和電腦，在家中應(yīng)把家用電器斷電．這是因為閃電形成的電流很強(qiáng)，會對電器造成損壞．某閃電持續(xù)的時間約為0.005s，所形成的平均電流約為6×104A.若閃電中流動的電荷量提供給額定電流為0.5A的電燈，可供照明的時間是多長？解析：該閃電過程中流動的電荷量Q＝It＝6×104×0.005C＝300C對I額＝0.5A的電燈，可供照明的時間是t′＝eq\f(Q,I額)＝eq\f(300,0.5)s＝600s.答案：600s電源和電流在實際生活中的應(yīng)用[學(xué)生用書P16]隨著中國信息業(yè)的發(fā)展，電池也越來越多，下面是一塊電池標(biāo)簽的部分信息．由此可以判斷電池的電動勢和待機(jī)狀態(tài)下的平均工作電流分別是多少？鋰離子電池適配：BL－528M型號：G3188LB550電壓：3.7V容量：700mAh充電限制電壓：4.2V執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：GB/T18287－2000待機(jī)時間：48小時[審題指導(dǎo)]看懂電池標(biāo)注的信息，理解相關(guān)的物理量是解決本題的關(guān)鍵．[解析]這是日常生活中常見的電池標(biāo)注的信息，一般情況下，我們都不會注意這些，其實上面的信息很全面，它清楚地表明了充電限制電壓是4.2V，即充電時不能超過4.2V，電池工作時提供的電壓是3.7V，即電池電動勢是3.7V；電池的容量是700mAh，待機(jī)時間是48小時．由此可知待機(jī)狀態(tài)下的工作電流為I＝eq\f(q,t)＝eq\f(700mA·h,48h)≈14.58mA.[答案]3.7V14.58Maeq\a\vs4\al()(1)誤認(rèn)為電源的電動勢就是電壓，電動勢是由電源性質(zhì)決定的，表示電源將其他形式能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)的物理量，而電壓加在導(dǎo)體兩端，是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能．(2)誤認(rèn)為在電路中電動勢等于電壓，實際上電路分為內(nèi)電路和外電路，電動勢等于內(nèi)、外電壓的和，只有外電路斷開時，電動勢才等于外電路的電壓，也就是我們通常說的電壓．[隨堂檢測][學(xué)生用書P17]1．物理學(xué)中規(guī)定的電流方向是()A．正電荷定向移動的方向B．負(fù)電荷定向移動的方向C．自由電荷定向移動的方向D．正、負(fù)離子定向移動的方向解析：選A.物理學(xué)中規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，且電流是標(biāo)量．2．下列說法中正確的是()A．電池用久了之后，電能都消失了，因此電池是一種消耗電能的裝置B．電路中電流的方向是由電源的負(fù)極流向電源的正極C．電路中要有電流必須要有電源D．只要有電源，電路中就會有電流解析：選C.電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，A項錯誤；物理上規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，則負(fù)電荷定向移動的方向一定與電流的方向相反．電流的方向在外電路中是由電源的正極流向電源的負(fù)極，在電源內(nèi)部是從負(fù)極流向正極，B項錯誤；有了電源，電路要閉合才會有電流，D項錯誤．3.如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米長度所帶電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，由于棒的運動而形成的等效電流大小為()A．vq B．eq\f(q,v)C．vqS D．eq\f(qv,S)解析：選A.在運動方向假設(shè)有一截面，在t時間內(nèi)通過截面的電荷量Q＝vt·q，等效電流大小I＝eq\f(Q,t)＝vq，故A正確．4．以下關(guān)于電流強(qiáng)度的說法正確的是()A．根據(jù)I＝eq\f(Q,t)可知I與Q成正比B．如果在任何相等的時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C．電流有方向，電流強(qiáng)度是矢量D．電流強(qiáng)度的單位“安培”不是國際單位解析：選B.I＝eq\f(Q,t)是電流的計算式，不是決定式，不能由此得出I與Q成正比，A錯，根據(jù)電流的定義，若在任何相等的時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量相等，則導(dǎo)體中的電流恒定不變，B對．電流強(qiáng)度雖既有大小又有方向，但它的運算法則遵循代數(shù)法，是一個標(biāo)量，C錯，電流強(qiáng)度的國際單位是“安培”，D錯．5．一段橫截面積為0.5cm2的導(dǎo)體材料中，每秒鐘有0.2C正電荷和0.3C負(fù)電荷相向運動通過此截面，則電流強(qiáng)度是多少？解析：根據(jù)電流的定義式：I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(0.2＋0.3,1)A＝0.5A.答案：0.5A[課時作業(yè)][學(xué)生用書P77(單獨成冊)]一、單項選擇題1．下列說法中正確的是()A．導(dǎo)體中電荷運動就形成了電流B．在國際單位制中，電流的單位是AC．電流有方向，它是一個矢量D．任何物體，只要其兩端電壓不為零，就有電流存在解析：選B.自由電荷定向移動才形成電流，僅有電荷移動但不是定向移動則不行，故選項A錯誤．形成電流的條件是導(dǎo)體兩端保持有電壓，且必須是導(dǎo)體而非任何物體，故選項D錯誤．電流有方向，但卻是標(biāo)量，故選項C錯誤．正確選項為B.2．以下說法中正確的是()A．只要有可以自由移動的電荷，就能存在持續(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)的電場力作用下形成的C．電流的方向就是負(fù)電荷移動的方向D．在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動時，它們的熱運動就消失了解析：選B.只有電荷定向移動，才形成電流，A不對．導(dǎo)體中形成電流其原因是在導(dǎo)體兩端加上電壓，于是在導(dǎo)體內(nèi)形成了電場，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子將在電場力作用下定向移動形成電流，B正確．電流的方向就是正電荷定向移動的方向，C不對．在形成電流時電子定向移動，并不是熱運動消失了，其實電子仍然在做無規(guī)則的熱運動，D不對．3．干電池有多種型號，比如1號、5號、7號，其中1號的體積最大，7號的體積最小，則它們的電動勢()A．1號的最大 B．7號的最大C．一樣大 D．5號的最大解析：選C.干電池的電動勢大小相同，都是1.5V，C正確．4.如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線和右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，已知橫截面積3S銅＝2S鋁，在銅導(dǎo)線上取一個橫截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個橫截面B，若在1s內(nèi)垂直通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個橫截面的電流關(guān)系是()A．IA＝IB B．3IA＝2IBC．3IB＝2IA D．不能確定解析：選A.銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線串聯(lián)在一起，在相等時間內(nèi)通過橫截面A和橫截面B的電荷量相同，故根據(jù)電流的定義式I＝eq\f(Q,t)，通過兩橫截面的電流相等．5．常用手電筒是用兩節(jié)干電池串聯(lián)作為電源的，與之匹配較好的小燈泡的規(guī)格應(yīng)是下面的哪一個(所示數(shù)據(jù)為燈泡的額定電壓)()A．3V B．0.2VC．4.5V D．3.8V解析：選A.干電池的電動勢是1.5V，兩節(jié)就是3V，所以小燈泡的額定電壓選3V的，A正確，B、C、D錯誤．6．如圖所示，電解池內(nèi)有一價離子的電解液，時間t內(nèi)通過溶液內(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．正離子定向移動形成電流的方向從A→B，負(fù)離子定向移動形成電流的方向從B→AB．溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動，電流抵消C．溶液內(nèi)電流方向從A→B，電流強(qiáng)度I＝eq\f(n1e,t)D．溶液內(nèi)電流方向從A→B，電流強(qiáng)度I＝eq\f(（n1＋n2）e,t)解析：選D.正電荷定向移動的方向就是電流方向，負(fù)電荷定向移動的反方向也是電流方向，有正、負(fù)電荷反向經(jīng)過同一截面時，I＝eq\f(Q,t)公式中Q應(yīng)該是正、負(fù)電荷電荷量絕對值之和．故I＝eq\f(n1e＋n2e,t)，電流方向由A指向B，故選項D正確．二、多項選擇題7．下列說法中正確的是()A．金屬導(dǎo)體導(dǎo)電，只有自由電子做定向移動B．金屬導(dǎo)體導(dǎo)電，自由電子和正電荷都做定向移動C．電解液導(dǎo)電，一定只有負(fù)離子做定向移動D．電解液導(dǎo)電，正、負(fù)離子都做定向移動解析：選AD.金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷是自由電子；電解液內(nèi)的自由電荷是正、負(fù)離子，所以選項A、D正確，B、C錯誤．8．關(guān)于電流，下列說法中正確的是()A．電路中的電流越大，表示通過導(dǎo)體截面的電荷量越多B．在相同時間內(nèi)，通過導(dǎo)體截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流就越大C．通電時間越長，電流越大D．導(dǎo)體中通過一定的電荷量所用時間越短，電流越大解析：選BD.根據(jù)電流的定義式I＝Q/t，電流的大小取決于通過導(dǎo)體截面的電荷量Q和時間t的比值．B、D正確．9．關(guān)于電源的作用，下列說法中正確的是()A．電源是能夠提供持續(xù)電流的裝置B．電源是能夠提供電壓的裝置C．電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置D．所有電源都是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置解析：選ABC.不同種類的電源是把不同形式的能轉(zhuǎn)化為電能．例如干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能；水力發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能等．所以D錯．10.一節(jié)五號干電池的電動勢是1.5V，下列說法正確的是()A．一節(jié)一號干電池的電動勢也是1.