2018-2019學(xué)年高中物理人教版（京津瓊魯專用）必修二試題：第二章　恒定電流 1

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1電源和電流[學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]物理觀念：1.了解電流的形成條件、電源的作用和導(dǎo)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q＝It分析相關(guān)問題.科學(xué)思維：由電流的定義式出發(fā)，經(jīng)過邏輯推理得出電流的微觀表達(dá)式，從微觀的角度認(rèn)識影響電流大小的因素。一、電源1。定義：能把電子在電源內(nèi)部從電源正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置.2。作用：移送電荷，維持電源正、負(fù)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(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。2。形成：當(dāng)電路達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，導(dǎo)線中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的.3。特點(diǎn)：任何位置的電荷分布和電場強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化，其基本性質(zhì)與靜電場相同。三、恒定電流1。定義：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流。2。電流的定義式:I＝eq\f（q,t），其物理意義:單位時(shí)間內(nèi),通過導(dǎo)體橫截面的電荷量.表示電流強(qiáng)弱程度的物理量。1。判斷下列說法的正誤.（1)導(dǎo)體內(nèi)沒有電流時(shí)，就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有運(yùn)動.（×)（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形成的.（×)（4)負(fù)電荷移動的方向就是電流的方向。（×）（5）電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)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300C,持續(xù)的時(shí)間大約是0。005s，所形成的平均電流強(qiáng)度為A.答案6×104一、電流的理解和計(jì)算如圖1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，在時(shí)間t內(nèi)通過細(xì)管某橫截面的正電荷為q1，通過此橫截面的負(fù)電荷為q2，圖1（1）確定通過導(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。答案(1)電流方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿拥姆较蚧蜇?fù)電荷定向移動的反方向，故導(dǎo)電液體中電流方向?yàn)橛勺笙蛴?（2）I＝eq\f（q1＋q2，t）.1.電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，則負(fù)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＝eq\f(q,t)。用該式計(jì)算出的電流是時(shí)間t內(nèi)的平均值.對于恒定電流，電流的瞬時(shí)值與平均值相等。3。三點(diǎn)說明（1)電解液中正、負(fù)離子定向移動的方向雖然相反,但正、負(fù)離子定向移動形成的電流方向是相同的，應(yīng)用I＝eq\f（q，t）求電流時(shí),q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對值之和.（2）q＝It是I＝eq\f(q,t）的變形，是求電荷量的重要公式。其中I是電流在時(shí)間t內(nèi)的平均值。(3）電流雖然有方向,但它是標(biāo)量，遵循代數(shù)運(yùn)算法則。例1如圖2所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，t時(shí)間內(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，以下說法中正確的是()圖2A.當(dāng)n1＝n2時(shí)電流強(qiáng)度為零B.當(dāng)n1＞n2時(shí),電流方向從A→B,電流強(qiáng)度為I＝eq\f(n1－n2e,t)C。當(dāng)n1＜n2時(shí)，電流方向從B→A,電流強(qiáng)度為I＝eq\f（n2－n1e，t）D.溶液內(nèi)電流方向從A→B，電流強(qiáng)度為I＝eq\f(n1＋n2e,t)答案D解析正離子定向移動的方向就是電流方向，負(fù)離子定向移動的反方向也是電流方向，有正、負(fù)離子向相反方向經(jīng)過同一截面時(shí)，公式I＝eq\f（q，t）中的q應(yīng)是正、負(fù)離子電荷量的絕對值之和，故I＝eq\f(n1＋n2e,t),電流方向由A指向B，與正、負(fù)離子的數(shù)量無關(guān)，A、B、C錯誤，D正確.計(jì)算電流時(shí)，要分清形成電流的電荷種類，是只有正電荷或負(fù)電荷，還是正、負(fù)電荷同時(shí)定向移動。當(dāng)正、負(fù)電荷都參與定向移動時(shí)，正、負(fù)電荷對電流的形成都有貢獻(xiàn)。針對訓(xùn)練1某電解池，如果在1s內(nèi)共有5×1018個(gè)二價(jià)正離子和1×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過面積為0。1m2的某截面，設(shè)元電荷為e，那么通過這個(gè)截面的電流是（）A.0 B。0。8AC.1。6A D.3.2A答案D解析由題意，1s內(nèi)通過截面正離子的電荷量為q1＝2n1e,負(fù)離子的電荷量絕對值為q2＝n2e，則電流為I＝eq\f（q1＋q2,t）＝eq\f(2n1＋n2e，t），將n1＝5×1018個(gè)，n2＝1×1019個(gè)，e＝1.6×10－19C，t＝1s，代入解得I＝3.2A，故選D。二、電流的微觀表達(dá)式如圖3所示,AD表示粗細(xì)均勻的一段長為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)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個(gè)自由電荷的電荷量為q.則:圖3（1）導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷全部通過橫截面D所用的時(shí)間t是多少？（2）導(dǎo)體AD內(nèi)的自由電荷的總電荷量Q是多少？(3)這段導(dǎo)體上的電流是多大?答案（1)t＝eq\f(l，v）（2)AD內(nèi)的自由電荷總數(shù)N＝nlS總電荷量Q＝Nq＝nlSq（3)此導(dǎo)體上的電流I＝eq\f(Q,t）＝eq\f(nlSq,\f（l,v）)＝nqSv。電流的微觀表達(dá)式I＝nqvS（1）從微觀上看,電流決定于導(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q、定向移動的速率大小v，還與導(dǎo)體的橫截面積S有關(guān)。（2）v表示電荷定向移動的速率。自由電荷在不停地做無規(guī)則的熱運(yùn)動，其速率為熱運(yùn)動的速率，電流是自由電荷在熱運(yùn)動的基礎(chǔ)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I＝neSv中的v，大小約為10－5m/s.（2）電流的傳導(dǎo)速率：就是電路中建立恒定電場的速率，大小為光速c＝3×108m/s。(3)電子熱運(yùn)動的速率：電子做無規(guī)則熱運(yùn)動的速率，大小約為105m/s.由于熱運(yùn)動向各個(gè)方向運(yùn)動的機(jī)會相等，故此運(yùn)動不能形成電流.例2導(dǎo)線中的電流是1A,導(dǎo)線的橫截面積為1mm2。（1）在1s內(nèi)，有多少個(gè)電子通過導(dǎo)線的橫截面（電子電荷量e＝1.6×10－19C）?（2）自由電子的平均移動速率是多大（設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5×1028個(gè)自由電子)？（3)自由電子沿導(dǎo)線移動1m,平均要多少時(shí)間？答案（1）6.25×1018個(gè)（2)7.35×10－5m/s（3)3。78h解析(1)N＝eq\f（q，e)＝eq\f(It,e）＝6.25×1018個(gè)。(2）由公式I＝neSv，得v＝eq\f(I，neS）＝eq\f（1，8。5×1028×1。6×10－19×1×10－6）m/s≈7。35×10－5m/s。(3)自由電子沿導(dǎo)線移動1m需用時(shí)t＝eq\f(1,7。35×10－5)s≈3.78h.針對訓(xùn)練2如圖4所示，一根截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米電荷量為q,當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動時(shí),由于棒運(yùn)動而形成的等效電流大小為(）圖4A。vq B.eq\f(q，v）C。qvS D。eq\f（qv，S）答案A解析此橡膠棒通過長為l一段距離的時(shí)間t＝eq\f(l，v).此過程通過某截面的總電荷量Q＝lq，由I＝eq\f(Q，t），得I＝eq\f(lq,\f（l,v）)＝vq,故A正確.1.(對電源的理解)關(guān)于電源的以下說法，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答案B解析電源的作用是維持正、負(fù)極之間恒定的電勢差,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(nèi)部，需要將電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)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＝eq\f(q，t)的理解和應(yīng)用）電路中有一電阻,通過電阻的電流為5A，當(dāng)通電5分鐘時(shí)，通過電阻橫截面的電子數(shù)為（）A.1500個(gè) B.9。375×1019個(gè)C.9。375×1021個(gè) D。9。375×1020個(gè)答案C3。(對電流微觀表達(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)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，以下說法正確的是(）A.甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B。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的速率大小相等答案B解析由于單位時(shí)間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過乙導(dǎo)體的電流是甲的2倍,故A錯，B對。由于I＝nqSv，所以v＝eq\f(I,nqS)，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)（n、q不知道),所以無法判斷v，故C、D錯.考點(diǎn)一對恒定電流的理解1。形成持續(xù)電流的條件是（)A.只要有電壓加在導(dǎo)體的兩端B.必須保持導(dǎo)體兩端有電壓C.只在導(dǎo)體兩端瞬時(shí)加電壓D。只要有大量的自由電荷答案B2.(多選)關(guān)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?yàn)殡娏鞯姆较駼。規(guī)定自由電荷定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆较駽.在金屬導(dǎo)體中，自由電子定向移動的方向?yàn)殡娏鞯姆捶较駾.在電解液中,由于正、負(fù)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(dǎo)體內(nèi)的持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體內(nèi)的電場作用下形成的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速率D。在金屬導(dǎo)體內(nèi)當(dāng)自由電子定向移動時(shí)，它們的熱運(yùn)動就消失了答案B解析要有持續(xù)電流必須有持續(xù)電壓，A錯誤.導(dǎo)體中形成電流的原因是在導(dǎo)體兩端加上電壓，于是在導(dǎo)體內(nèi)形成了電場，導(dǎo)體內(nèi)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(dǎo)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(shí)電子定向移動,并不是熱運(yùn)動就消失了,其實(shí)電子仍然做無規(guī)則的熱運(yùn)動,D錯誤.4.在導(dǎo)體中有電流通過時(shí)，下列說法正確的是（）A。電子定向移動的速率接近光速B.電子定向移動的速率即是電場傳導(dǎo)速率C。電子定向移動的速率即是電子熱運(yùn)動速率D。在金屬導(dǎo)體中，自由電子只不過在速率很大的無規(guī)則熱運(yùn)動上附加了一個(gè)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10－5m/s,金屬導(dǎo)電時(shí)，自由電子只不過在速率很大的熱運(yùn)動上附加了一個(gè)速率很小的定向移動，故D正確，A錯誤.電場的傳導(dǎo)速率為光速c＝3×108m/s，無規(guī)則熱運(yùn)動速率的數(shù)量級為105m/s，故B、C錯誤?？键c(diǎn)二I＝eq\f（q，t）的理解與應(yīng)用5.在示波管中，電子槍2s內(nèi)發(fā)射了6×1013個(gè)電子，則示波管中電流的大小為(）A。4.8×10－6A B.3×10－13AC.3×10－6A D.9.6×10－6A答案A解析電子槍2s發(fā)射的電荷量q＝6×1013×1。6×10－19C＝9。6×10－6C，所以示波管中的電流大小為I＝eq\f(q,t）＝eq\f（9.6×10－6，2）A＝4。8×10－6A，故A正確,B、C、D錯誤.6。北京正負(fù)電子對撞機(jī)的儲存環(huán)是周長為240m的近似圓形軌道.當(dāng)環(huán)中電子以光速的eq\f（1，10)流動而形成10mA的電流時(shí)，環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為(已知光速c＝3×108m/s，電子電荷量e＝1.6×10－19C)（）A.5×1010個(gè)B .5×1011個(gè)C.1×102個(gè) D。1×104個(gè)答案B解析電子運(yùn)動一周所需要的時(shí)間：t＝eq\f(240，\f(1,10）×3×108)s＝8×10－6s在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時(shí)間內(nèi)整個(gè)環(huán)中的電子剛好都通過該截面，故環(huán)中具有電子的電荷量為:q＝It＝10×10－3×8×10－6C＝8×10－8C環(huán)中具有的電子數(shù)N＝eq\f（q,e)＝eq\f(8×10－8，1.6×10－19）個(gè)＝5×1011個(gè),故選B。7。某一探測器因射線照射,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)探測器的陽極，則探測器電路中的電流為（)A.0B。eq\f(2ne，t）C.eq\f(3ne,t）D.eq\f(4ne，t)答案D解析由于正、負(fù)電荷的定向移動對電流的形成都有貢獻(xiàn),故由I＝eq\f（q,t)，得I＝eq\f（n×2e＋2ne，t）＝eq\f(4ne，t)，故選D?？键c(diǎn)三I＝nqvS的理解與應(yīng)用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速率小，細(xì)的地方大答案CD解析同一根導(dǎo)線上的電流相等，故C正確,A錯誤。由I＝nqSv可得v＝eq\f（I，nqS）,粗的地方電荷定向移動速率小，細(xì)的地方大,故D正確，B錯誤。9。（多選)一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I,設(shè)單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為q。此時(shí)電子的定向移