《電源和電流》教案(新人教版)

2.1電源和電流【自主預(yù)習(xí)】1.電源觀察教材P41的圖2.1-1，A、B分別帶正負(fù)電荷，如果在它們之間連接一條導(dǎo)線R，導(dǎo)線R自由電子會(huì)在靜電力的作用下定向移動(dòng)(電流)，電子移動(dòng)方向?yàn)椋ㄌ預(yù)→B或B→A），若要保持持續(xù)的定向移動(dòng)(電流)，A、B需有一個(gè)裝置，使A、B周圍的空間始終存在一定的電場(chǎng)，能使A、B間維持一定的電勢(shì)差的裝置稱為。2.恒定電場(chǎng)導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由、等電路元件所積累的電荷共同形成的，電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也不會(huì)。由的電荷所產(chǎn)生的的電場(chǎng)，稱為恒定電場(chǎng)，3.恒定電流由于的作用，導(dǎo)體中自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率，而運(yùn)動(dòng)過(guò)程中會(huì)與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子從而減速，總體來(lái)說(shuō)自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的不隨時(shí)間變化。把、都不隨時(shí)間的電流稱為恒定電流。I表示電流，q表示在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，它們間的關(guān)系式為:_______。電流的單位為，簡(jiǎn)稱，符號(hào)是，常用的電流單位還有和?！镜湫屠}】一、形成電流的條件【例1】如圖驗(yàn)電器A帶負(fù)電，驗(yàn)電器B不帶電，用導(dǎo)體棒連接A、B的瞬間，下列敘述中錯(cuò)誤的是（）A、有瞬時(shí)電流形成，方向由A到BB、A、B兩端的電勢(shì)不相等C、導(dǎo)體棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度不等于零D、導(dǎo)體棒內(nèi)的自由電荷受電場(chǎng)力作用做定向移動(dòng)一、電流的定義【例2】已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，氫原子的核外電子在原子核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少？二、電流的微觀表達(dá)式【例3】有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I，設(shè)每單位體積導(dǎo)線有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為q，此時(shí)電子定向移動(dòng)的速度為v，在Δt時(shí)間里，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()A．nvSΔtB．nvΔtC．IΔt/qD．IΔt/Sq【例4】如圖所示的電解槽中，如果在4s內(nèi)各有8c的正、負(fù)電荷通過(guò)面積為0.8㎡的橫截面AB，那么⑴在圖中標(biāo)出正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向；⑵電解槽中的電流方向如何？⑶4s內(nèi)通過(guò)橫截面AB的電量為多少？⑷電解槽中的電流為多大？【課后練習(xí)】1.形成持續(xù)電流的條件是( )A.只要有電壓加在物體的兩端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2.在由電源、導(dǎo)線等電路元件所形成的電路中，以下說(shuō)法正確的是（）A.導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零B.導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度方向跟導(dǎo)線方向平行C.導(dǎo)線內(nèi)各點(diǎn)的電勢(shì)相等D.導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點(diǎn)的電勢(shì)逐漸降低3.以下說(shuō)法正確的是（）A.導(dǎo)體中的電流是正電荷的定向移動(dòng)形成的B.電荷定向移動(dòng)的速率等于電流的傳導(dǎo)速率C.單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)越多電流越大D.導(dǎo)體中越粗的地方單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)越多電流越大4.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(guò)面積為0.1m2A.0 B.0.8A C.1.6A D.3.25.導(dǎo)體中電流I的表達(dá)式為I＝nqSv，其中S為導(dǎo)體的橫截面積，n為導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q為每個(gè)自由電荷所帶的電荷量，v是()A．導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速率B．電流傳導(dǎo)速率C．自由電荷定向移動(dòng)的速率D．電子熱運(yùn)動(dòng)速率6．下列說(shuō)法中不正確的是()A．導(dǎo)體中有電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B．電流的方向一定與負(fù)電荷的定向移動(dòng)方向相反C．對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端有電壓就有電流D．國(guó)際單位制中電流的單位是安7.將左邊的銅導(dǎo)線和右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，已知截面積S鋁＝2S銅．在銅導(dǎo)線上取一截面A，在鋁導(dǎo)線上取一截面B，若在1s內(nèi)垂直地通過(guò)它們的電子數(shù)相等，那么，通過(guò)這兩截面的電流的大小關(guān)系是()A．IA＝IBB．IA＝2IBC．IB＝2IAD．不能確定8．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．4.8×10－6AB．3.0×10－13AC．9.6×10－16AD．3.0×10－9．一個(gè)半徑為r(米)的細(xì)橡膠圓環(huán)，均勻地帶上Q(庫(kù)侖)的負(fù)電荷，當(dāng)它以角速度ω(弧度/秒)繞中心軸線順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)中等效電流的大小為()A．QB.eq\f(Q,2π)C.eq\f(Qω,2π)D.eq\f(2Qω,π)10．關(guān)于導(dǎo)線中的電場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線可以與導(dǎo)線相交B．導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)E是電源電場(chǎng)E0和導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷形成的電場(chǎng)E′疊加的結(jié)果C．導(dǎo)線側(cè)面堆積電荷分布是穩(wěn)定的，故導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D．導(dǎo)線中的電場(chǎng)是靜電場(chǎng)的一種11．半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流判斷正確的是()A．若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則等效電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則等效電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，等效電流將變大D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，等效電流將變小12．在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng)，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束．已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m.求在剛射出加速電場(chǎng)時(shí)，一小段長(zhǎng)為ΔL的電子束內(nèi)電子個(gè)數(shù)是多少？答案：例1.答案eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr)解析所謂等效電流，就是把電子繞核運(yùn)動(dòng)單位時(shí)間內(nèi)的電荷量通過(guò)圓周上各處看成是持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)所形成的電流，根據(jù)電流強(qiáng)度的定義即可算出等效電流的大?。厝‰娮舆\(yùn)動(dòng)軌道的任一截面，在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過(guò)這個(gè)截面的電荷量q＝e.則有：I＝eq\f(q,t)＝eq\f(e,T)再由庫(kù)侖力提供向心力，有：keq\f(e2,r2)＝meq\f(4π2,T2)r得T＝eq\f(2πr,e)eq\r(\f(mr,k))解得I＝eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr)例2答案AC解析此題考查對(duì)電流強(qiáng)度公式I＝q/t的理解及電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式I＝nqvS的理解．在Δt時(shí)間內(nèi)，以速度v移動(dòng)的電子在銅導(dǎo)線中經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度為vΔt，由于銅導(dǎo)線的橫截面積為S，則在Δt時(shí)間內(nèi)，電子經(jīng)過(guò)的導(dǎo)線體積為vΔtS.又由于單位體積的導(dǎo)線有n個(gè)自由電子，在Δt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為nvSΔt，故A正確．由于流經(jīng)導(dǎo)線的電流為I，則在Δt時(shí)間內(nèi)，流經(jīng)導(dǎo)線的電荷量為IΔt，而電子的電荷量為q，則Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為IΔt/q，故C也正確.例3解析：⑴電源與電解槽中的兩極相連后，左側(cè)電極電勢(shì)高于右側(cè)電極，由于在電極之間建立電場(chǎng)，電場(chǎng)方向由左指向右，故正離子向右移動(dòng)，負(fù)離子向左移動(dòng)⑵電解槽中的電流方向向右⑶8C的正電荷向右通過(guò)橫截面AB，而8C的負(fù)電荷向左通過(guò)該橫截面，相當(dāng)于又有8C正電荷向右通過(guò)橫截面，故本題的答案為16C⑷由電流強(qiáng)度的定義I==4A課后檢測(cè)1。D2.BD3.C4.D5.答案C解析從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、電荷量、定向移動(dòng)速度，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，故選C.電荷的定向移動(dòng)形成電流，這個(gè)定向移動(dòng)的速率都是電流微觀表達(dá)式I＝nqSv中的v.6.答案A7.答案A解析這個(gè)題目中有很多干擾項(xiàng)，例如兩個(gè)截面的面積不相等，導(dǎo)線的組成材料不同等等．但關(guān)鍵是通過(guò)兩截面的電子數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)相等，根據(jù)I＝eq\f(q,t)可知電流強(qiáng)度相等．8.答案A解析電子槍2s內(nèi)發(fā)射了6×1013個(gè)電子，則2s通過(guò)示波管橫截面的電子數(shù)為6×1013個(gè)，因此電流I＝eq\f(6×1013×1.6×10－19,2)A＝4.8×－6A.9.答案C解析負(fù)電荷Q均勻分布在橡膠環(huán)上，當(dāng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在環(huán)上任取一截面則一個(gè)周期T內(nèi)穿過(guò)此截面的電荷量為Q，因此應(yīng)用電流的定義式I＝eq\f(q,t)，再結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的知識(shí)即可求解．T＝eq\f(2π,ω)，I＝eq\f(q,t)＝eq\f(Q,T)＝eq\f(Qω,2π).10.答案B11.答案AB解析截取圓環(huán)的