2022年人教版高中物理选修3-1 第二章 第1节 电源和电流 学案2

2022年人教版高中物理选修3-1 第二章 第1节 电源和电流 学案2课前自主学习一、电源1带正、负电荷的导体通过导线放电只能形成瞬间的电流：如图1所示，当用导线连接带正、负电荷的导体A、B时，导线中的自由电子便会在静电力的作用下沿导线做定向移动，带负电的导体B_电子，带正电的导体A_电子，周围电场迅速减弱，两导体间的电势差很快消失，电流是_的图12电源能给电路提供持续的电流：在两个导体间加一个装置P，如图2所示，它能源源不断地把经导线流到A的电子取走，补充给B，使A、B始终保持一定数量的正、负电荷，A、B周围空间始终存在一定的_，A、B之间始终保持一定的_这样电路就始终保持持续的_，这种搬运电荷的装置P就是_图2二、恒定电流1恒定电场导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的_共同形成的尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，形成一种_平衡，这样_的分布是稳定的，形成的_也是稳定的，不随时间而改变，称为恒定电场2恒定电流（1）恒定电流：由于恒定电场的作用，电路中的电流保持恒定我们把_都不随时间变化的电流称为恒定电流（2）电流：定义：通过导体截面的_与通过这些电荷量所用_的比值，叫做电流强度，简称电流公式表达：I，或写成电荷量的表达式：_.单位：在国际单位制中是_，简称安，符号是A.更小的单位还有_ (mA)、_(A)，换算关系为：1 A mA A.核心知识探究一、电源问题情境电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它只能存在一瞬间，手电筒中小灯泡能持续发光导体中的电流是怎样形成的？1导体中有电流，是因为自由电子做什么运动？2电路中之所以能有持续的电流，是因为电路两端维持着一定的电势差，这是什么元件在起作用？ 要点提炼1要使电路中保持持续的电流，电路两端之间要有一定的_2电源的作用：维持电路两端始终有一定的_，使电路中保持_二、恒定电流问题情境导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的这些电荷也在运动，电荷的分布却是稳定的，这是为什么？要点提炼1由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，称为_2在恒定电场中，任何位置的电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与_相同在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中_问题情境1什么样的电流被称为恒定电流？2我们用什么物理量来描述电流的强弱程度？3电流的传播速度是光速，电子在导线中也是以光速移动吗？要点提炼1我们把_都不随时间变化的电流称为恒定电流2_是描述电流强弱的物理量，其单位是_，电荷量q_.解题方法探究例1某电解池中，若在2 s内各有1.01019个二价正离子和2.01019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是()A0 B0.8 AC1.6 A D3.2 A听课记录：变式训练1如图3所示，电解池内只含有一种CuCl2电解质的电解液，t s内通过溶液内截面S的铜离子数是n，设基元电荷为e，试分析电解液中电流的方向和大小怎样？图3例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？变式训练2如图4所示，一个半径为r的细橡胶圆环，均匀地带上负电荷Q，当它以角速度绕中心轴线逆时针匀速转动时，环中等效电流的大小为()图4AQ B. C. D.例3截面积为S的导线中通有电流I.已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线横截面的电子数是()AnSvt Bnvt C. D.听课记录：变式训练3一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I.则下列说法中正确的有()A自由电子定向移动的速率为v0B自由电子定向移动的速率为vC自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD自由电子定向移动的速率为v即学即练1关于电流的概念，下列说法正确的是()A通过导体横截面的电荷量越多，电流越大B电子定向移动的速率越大，电流越大C单位时间内通过导体某横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D电流的传导速率越大，电流越大2. 如图5所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设基元电荷为e，则以下解释中正确的是()图 5A正离子定向移动形成电流方向从AB，负离子定向移动形成电流方向BAB溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消C溶液内电流方向从A到B，电流ID溶液内电流方向从A到B，电流I3导体中电流I的表达式为InqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是()A导体运动的速率B电流传导速率C自由电荷定向移动的速率D电子热运动速率4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横截面的电荷量是甲的2倍，下列说法中正确的是()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2倍C乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同5如图6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，设棒每米的电荷量为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()图6Avq B. CqvS D.参考答案课前自主学习一、1.失去得到瞬时2.电场电势差电流电源二、1电荷动态电荷电场2（1）大小和方向（2）电荷量q时间t)qIt 安培毫安微安核心知识探究一、问题情境1.定向2.电源要点提炼1电势差2.电势差持续的电流二、问题情境电荷虽然也在流动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的要点提炼1恒定电场2.静电场同样适用 问题情境1大小和方向都不随时间变化的电流称为恒定电流2“电流”这一物理量来描述电流的强弱程度.3.电子在导线中移动速度很慢(见课本例1)，不是光速要点提炼1大小和方向2.电流安培It解题方法探究例1D电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷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2 s内通过截面的总电荷量应为：q1.6101921.01019C1.6101912.01019C6.4 C根据电流的定义式得：I A3.2 A变式训练1正离子定向移动方向为电流方向，负离子定向移动方向和电流方向相反，所以电解液中的电流方向由A向B.因电解液中只含电解质CuCl2，二价正离子数为n，则一价负离子数为2n.电解液中是正、负两种离子的定向移动形成电流，故t s内流过某截面的正、负离子的总电荷量为4ne，所以电流I4ne/t.例2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，因此电流为I.变式训练2C由电流的定义式得I.例3AC电荷量qIt，单位体积内的电子数已知，要求出t时间内有多少电子通过截面，才能求出电子数(1)根据电流的定义式可知，在t内通过导线截面的电荷量qIt. 所以在这段时间内通过的自由电子数为N，选项C正确(2)自由电子定向移动的速率是v，因此在时间t内，位于以截面S为底、长lvt的这段导线内的自由电子都能通过截面这段导线的体积VSlSvt，所以t内通过截面S的自由电子数为NnVnSvt，选项A正确变式训练3D本题考查的是对电流微观表达式InqSv的理解，关键是理解v和n的物理意义，式中的n为单位体积内自由电子数，v为自由电子定向移动的速率，而本题中n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是vt内的自由电子，其数量为nvt，电荷量qnvte，所以电流Inev，所以v，故正确答案为D.即学即练1BCA选项中没有考虑时间的因素B选项易漏选，当电子的定向移动的速率越大时，单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，故电流越大D选项中，电流的传导速率是定值，为光速c.2D正离子的定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反方向也是电流方向，有正负离子反向经过同一截面时，I公式中q应该是正、负离子所带电荷量的绝对值之和故I，电流方向由A指向B，故选项D正确本题易错原因：对电解液导电问题与金属导电原理易混；避免方法：准确审题，看清导电物质是金属还是电解质3C从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关电荷的定向移动形成电流，这个定向移动的速率就是电流微观表达式InqSv中的v，故选C.4B由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错，B正确由于InqSv(n是单位体积中的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，S是导体的横截面积，v是自由电荷定向移动的速率)，所以v，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道)，所以无法判断甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率的大小，故C、D错5A在垂直棒的运动方向选取某一横截面，设棒长为L，则棒上所有电荷通过这一横截面所用的时间为t.由电流定义式I可得Iqv，故选项A正确