電源和電流高二上學(xué)期物理人教版2019必修3

1、電源和電流教學(xué)目標(biāo)：1、電源的含義以及電流形成的微觀解釋。2、恒定電場和恒定電流的理解。3、電流的定義式、單位的掌握。4、電流微觀表達(dá)式的理解。電源A、B兩個(gè)導(dǎo)體，分別帶正、負(fù)電荷，它們的周圍存在著電場。導(dǎo)線H中的自由電子在電場中會(huì)受到靜電力，在靜電力的作用下沿導(dǎo)線做定向運(yùn)動(dòng)，形成電流。由于B失去電子，A得到電子，A、B之間的電勢差很快消失，兩導(dǎo)體成為一個(gè)等勢體，達(dá)到靜電平衡。這種情況下，導(dǎo)線H中的電流只是瞬間的。電源如何才能使導(dǎo)線H中存在持續(xù)的電流呢？倘若在A、B之間連接一個(gè)裝置P，它能在B失去電子的過程中，不斷地從A取走電子，補(bǔ)充給B，使A、B始終帶一定數(shù)量的正、負(fù)電荷。這樣，A、B之間始終存在電勢差，H內(nèi)就會(huì)存在持續(xù)的電流。能把電子從A搬運(yùn)到B的裝置P就是電源，A和B是電源的兩個(gè)電極。1、關(guān)于對(duì)電源和電流的理解，下列說法正確的是（）A．只有自由電子的定向移動(dòng)才能形成電流B．電流是矢量，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向C．導(dǎo)體中的自由電荷越多，電流越大D．電源是使電路中的電流能夠持續(xù)存在的裝置解:A．當(dāng)自由電荷發(fā)生定向移動(dòng)時(shí)就形成電流，其中的自由電荷包含正電荷與負(fù)電荷，A錯(cuò)誤；B．電流有大小、有方向，其方向就是正電荷定向移動(dòng)的方向，但電流運(yùn)算不遵循平行四邊形定則，因此電流是標(biāo)量，B錯(cuò)誤；C．根據(jù)I=q/t可知，單位時(shí)間通過導(dǎo)體截面的電荷量越多，電流越大，C錯(cuò)誤；D．電源通過非靜電力做功，維持電路中有穩(wěn)定的電勢差，電源是使電路中的電流能夠持續(xù)存在的裝置，D正確。故選D。恒定電流恒定電場：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。恒定電流：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流。電流的強(qiáng)弱程度用電流（electriccurrent）這個(gè)物理量表示。其中I表示電流、q表示在時(shí)間t內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量。在國際單位制中，電流的單位是安培（ampere），簡稱安，符號(hào)是A。常用的電流單位還有毫安（mA）和微安（μA）2、一太陽能電池對(duì)一用電器供電時(shí)，電流為40mA，則在10s，通過該用電器的電荷量為（）A．0.04C

B．0.24C

C．0.4C

D．2.4C根據(jù)電流的定義式，有I=q/t,代入數(shù)據(jù)，得q=0.4C，故選C。3、盛夏的入夜，正當(dāng)大地由喧鬧歸于沉睡之際，天空卻不甘寂寞地釋放著大自然的煙火，上演著一場精彩的閃電交響曲。某攝影愛好者拍攝到的閃電如圖所示，閃電產(chǎn)生的電壓、電流是不穩(wěn)定的，假設(shè)這次閃電產(chǎn)生的電壓可等效為2.5×107V，電流可等效為2×105A，歷時(shí)1×10-3s，則：若閃電定向移動(dòng)的是電子，這次閃電產(chǎn)生的電荷量以0.5A的電流給小燈泡提供，能維持多長時(shí)間？解：據(jù)電流的定義式I=q/t,可得q=It=2×105A×1×10-3s=200C，供電時(shí)間t’=q/I’=(200/0.5)s=400s。4、某手機(jī)的說明書標(biāo)明該手機(jī)電池容量為4000mA·h，待機(jī)時(shí)間為22d，請(qǐng)估算該手機(jī)的待機(jī)電流有多大。說明書還標(biāo)明，用該手機(jī)播放視頻的時(shí)間是17h，請(qǐng)估算播放視頻的電流大約是待機(jī)電流的幾倍。解：手機(jī)的待機(jī)電流I=Q/t=4000mA·h/(22d)=7.58mA,播放視頻的電流I’=Q/t’=（4/17）A=235mA,則I’/I=235/7.58=31。5、如圖所示的電解池，通電1s時(shí)間內(nèi)共有0.2C的正離子和0.3C的負(fù)離子通過截面xy，則這個(gè)電路中的電流是（）A．0.5A B．0.2A C．0.8A D．0.6A解：由題時(shí)間t=1s，通過截面的電量為q=0.2C+0.3C=0.5C，則這個(gè)電路中的電流是I=q/t=0.5A,故選A.電流的微觀表達(dá)式設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，自由電子數(shù)密度（單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)）為n，自由電子定向移動(dòng)的平均速率為v，則時(shí)間t內(nèi)通過某一橫截面的自由電子數(shù)為nSvt由于電子電荷量為e，因此，時(shí)間t內(nèi)通過橫截面的電荷量q＝neSvt根據(jù)電流的公式I＝q/t就可以得到電流和自由電子定向移動(dòng)平均速率的關(guān)系I＝neSv6、電路中每分鐘有6×1013個(gè)自由電子通過橫截面積為0.64×10-6m2的導(dǎo)線，那么電路中的電流是（）A．0.016μA

B．1.6mA

C．16μA

D．0.16μA

解：每分鐘通過的電量為q=ne=6×1013×1.6×10-19C=9.6×10-6C，1分鐘等于60s，則電路中的電流為I=q/t=(9.6×10-6/60)A=0.16μA,故選D。7、如圖所示是一根粗細(xì)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(fù)電，若已知該橡膠棒每米所帶的電荷量為q，則當(dāng)該棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，形成的等效電流為（）A.vq

B.q/v

C.qvS

D.qv/S解：棒沿軸線方向以速度v做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，每秒通過的距離為v米，每秒v米長的橡膠棒上電荷都通過直棒的橫截面，每秒內(nèi)通過橫截面的電量Q=qv，根據(jù)電流的定義式I=q/t，t=1s，得到等效電流為I=qv．故A正確，BCD錯(cuò)誤．故選A．8、某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進(jìn)行治療。在這種療法中，質(zhì)子先被某勻強(qiáng)電場加速到具有較高的能量，然后被引向轟擊腫瘤，殺死其中的惡性細(xì)胞，如圖所示。若質(zhì)子的加速長度為d=4.0m，要使質(zhì)子由靜止被加速到v=1.0×107m/s，已知質(zhì)子質(zhì)量為m=1.67×10-27kg，質(zhì)子電量為e＝1.60×10-19C，則下列說法不正確的是()A.由以上信息可以推算該加速電場的電壓B.由以上信息可以推算該加速電場的電場強(qiáng)度C.由以上信息不可以推算該質(zhì)子加速后的電勢能D.由以上信息可以判斷出運(yùn)動(dòng)過程中質(zhì)子所受電場力做正功，電勢能增加解：A．根據(jù)動(dòng)能定理可得,代入數(shù)據(jù)，解得加速電場的電壓為5.2×105V。由此可以推算該加速電場的電壓，故A不符合題意；B．根據(jù)可得該加速電場的電場強(qiáng)度U=Ed,由此推算該加速電場的電場強(qiáng)度E=1.3×107V/m，故B不符合題意；CD．運(yùn)動(dòng)過程中，根據(jù)動(dòng)能定理可得質(zhì)子所受電場力做正功，電勢能減小，由于不知初始時(shí)刻的電勢能，所以不可以推算該質(zhì)子加速后的電勢能，故C不符合題意，D符合題意；故選D。9、一個(gè)半徑為r的細(xì)橡膠圓環(huán)，均勻地帶上電荷量