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1、第十一章电路及其应用1 1.1 电源和电流课程标准课标解读1.了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。2.理解电流的定义，知道电流的单位、方向规定，会运用公式4=分析相关问题。3.从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。1.通过实例对比，引导学生思考持续电流形成的原因，了解电源的作用，认识常见的。2.通过对比静电平衡条件，引导学生思考电路中的电场特点和电荷运动情况，了解导体中的恒定电场和恒定电流。3.通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。知识点0 1电源1.定义：能把曳工从正极搬运到负极的装置。2.作用(1)维持电路两端有一定的电势差。(2)使闭合电路中保持
2、持续的电流。【即学即练1】关于电源的以下说法，正 确 的 是()A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差C.只要电路中有电源，电路中就一定有电流D.电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量【答案】B【解析】电源的作用是维持正、负极之间稳定的电势差，外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动，在电源内部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故A 错误，B 正确：电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 错误；电源是对电路提供能量的装置，故D
3、 错误。知识点0 2恒定电流(1)定义：大小、力跑都不随时间变化的电流称为恒定电流(我们把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向)。(2)公式：/=%其中：/表示电流，。表示在时间f 内通过导体横截面的电荷量。(3)单位：安培,简称安，符号A；常用的电流单位还有毫安(m A)、微安(u A)。1 A=1 03m A=1 0 U A o【即学即练2】电路中有一电阻，通过电阻的电流为5A,当通电5 m i n 时，通过电阻横截面的电子数为()A.1 5 0 0 个 B.9.3 7 5 X 1 0 1 9 个C.9.3 7 5 X 1()2 1 个 D.9.3 7 5 X 1()2 0 个【答案】C【
4、解析】q=It,=/=，=9.3 7 5 X 1 02 1 个。知识点0 3 电流的微观表达式1.电流的微观表达式的推导如图所示，AO表示粗细均匀的一段长为/的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为。，设导体的横截面积为S,导体单位体积内的自由电荷数为，每个自由电荷的电荷量大小为5则：导体AO内的自由电荷全部通过横截面。所用的时间/=(.导体AO内的自由电荷总数N=nlS总电荷量Q=Nq=nlSq此导体中的电流/=号=字=冷.v【即学即练3】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导体横截面的电荷量是甲的两倍，以下说法正确的是()A.通过甲、乙两导体的
5、电流相同B.通过乙导体的电流是甲导体的两倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等【答案】B【解析】由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2 倍，因此通过乙导体的电流是甲导体的两倍，故 A 错误，B 正确。由 于/=叼 5。，所 以。=志，由于不知道甲、乙两导体的性质5、q 不知道），所 以 无 法 判 断 故 C、D 错误。B能力拓展考法0 1 电流的理解和计算1.电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反.2.电流的大小定义式：/=系用该式计算出的电流是时间f 内的平均值.对于恒定电流，
6、电流的瞬时值与平均值相等.3.电流是标量电流虽然有方向，但它不是矢量而是标量.【典 例 1关于对电流的理解，下列说法正确的是（）A.只有自由电子的定向移动才能形成电流B.电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向C.导体中的自由电荷越多，电流越大D.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其 单 位“安培”是基本单位【答案】D【解析】正、负电荷的定向移动都可以形成电流，不仅仅是自由电子的定向移动，故 A 错误：电流有方向，其方向是正电荷定向移动的方向，但电流是标量，故 B 错误；电流的大小取决于电荷量与时间的比值，与自由电荷无关，故 C 错误；国际单位制中共七个基本物理量，电流是其中一个，其 单
7、 位“安培”是基本单位，故 D 正确.考法0 2 电流的微观表达式I=nqSv的理解是电流的定义式，/=卯5 是电流的决定式，因此/与通过导体横截面的电荷量4 及时间f无关，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数小每个自由电荷的电荷量大小外定向移动的速率。，还与导体的横截面积S有关.（2）。表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率,电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的.3.区别三种速率自由电荷定向移动速率自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10 4m/s电子热运动速率导体内的自由电子在永不停息地做无
8、规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105m/s电场传播速率（或电流传导速率）等于光速.闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向运动，整个电路也就几乎同时形成了电流【典例2】气体放电管中，每时每刻有大量的气体分子被电离成电子和正离子.若每秒有加个电子和2个氢离子（质子）经过管的某个横截面，元电荷的大小记为&则放电管中的电流强度在数值上等于（）X.ne B.2 CC.QZI+2）e D.|ni-【答案】c【解析】根据电流定义式得/=/j 故选C.考法0
9、 3 电池的容量1.定义：电池放电时输出的总电荷量；2.单位：“安时”（A.h）或“毫安时”（mA.h）.【典例3】（多选）如图为一块手机电池的文字说明，下列说法正确的是（）3.6 V 5(X)mA-h锂离子电池SNN564BAC2NALWJMAIClllllllllllllllllllll20140708 JCC1028A.该电池的容量为500 mA hB.该电池以5 mA电流工作可用500 hC.该电池在工作时的电流为500 mAD.若电池以10 mA的电流工作，可 用50h【答案】AD【解析】该电池在工作时的电流很小，远小于500m A,选项C错误；500mA由表示电池容量，由500mA
10、-h=rX10mA 得 f=5 0 h,由 500 mA-h=f X5mA 得/=1 0 0 h,所以选项 A、D 正确，B错误.M分层提分题组A基础过关练1.(多选)关于电流，下列说法正确的是()A.导体中有电荷运动就会形成电流B.电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向C.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位D.对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零【答案】CD【解析】导体中自由电荷定向移动形成电流，电荷无规则运动不会形成电流，故A错误；电流虽有方向，但它是一个标量，故B错误；在国际单位制中，电流是一个基本量，其单位安培是国际单位制中的七个基本单位之一，故C正
11、确；导体两端电势差为零时，电荷不会定向移动，电流必为零，故D正确.2.在示波管中，电子枪2 s内发射了 6Xl()i3个电子，则示波管中电流的大小为(e=1.6X1。-19 C)()A.4.8X 10-6A B.3X1O-1 3AC.3X 106A D.9.6X10-6A【答案】A【解析】电子枪2 s内发射的电荷量4=6X1013x1.6X1()-19 C=9.6X10-6 C,所以示波管中的电流大小为/=:=61 0 A=4.8X10-6A,故 A 正确，B、C、D 错误.3.如图所示，电解槽内有一价的电解溶液，r时间内通过溶液内横截面S的正离子数是I,负离子数是2,设元电荷的电荷量为e,以
12、下说法正确的是（）A BA.正离子定向移动形成电流，方向从A到&负 离 子 定 向 移 动 形 成 电 流，方向从8到AB.溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消C.溶液内电流方向从4到8,电 流/=詈D.溶液内电流方向从A到8,电 流/=叫咏【答案】D【解析】电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反，所以正、负离子定向移动形成的电流，方向都是从A到&电流不会相互抵消，故A、B错误；/时间内通过溶液内横截面S的电荷量q=i e+2 e=（i+”2）e,根据电流的定义式/=:得故c错误，D正确.4.某根导线的横截面积为S,通过的电流为/.已知该导线材料密度为p,摩尔质量
13、为M,电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动的速率为（）MIMINN,pNxSe pSeINAINASCC MpSe D-Mp【答案】A【解析】设该导线中自由电子定向移动的速率为0,自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为t,每个原子可提供一个自由电子，则导线中原子数目与自由电子的数目相等，为 =甯 刈t时间内通过导线横截面的电荷量为q=ne、q OSVCNA则电 流 弓 虫 度I=t -M-Ml解得故选项A正确kjl V AC5.（多选）甲、乙为同种材料做成的两柱状导体，横截面积之比为1 ：2,长度之比为2：1.相同时间内，通过甲、乙两
14、导体某一横截面的电荷量之比为1 ：2,则甲、乙两导体中（）A.电流之比为1:2B.电流之比为1 ：1C.自由电荷定向移动的平均速率之比为1：1D.自由电荷定向移动的平均速率之比为1:2【答案】AC【解析】根据电流公式/=，得?=,A正确，B错误；根据电流的微观表达式/=e So得包=I 12 q i Z V2骸=1,C正确，D错误.6.（多选）如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是（）整车型号CH830BEV最大设计总质量1 8(X)kg动力电池容量60 A,h驱动电机额定功率3()kW驱动电机型号WXMP30LO车辆设计代号VINLVFAD1A344(XXXXX)3A.该电池的容量为
15、6 0 A hB.该电池以6 A的电流放电，可以工作1 0 hC.该电池以6 A的电流放电，可以工作6 0 hD.该电池充完电可贮存的电荷量为6 0 c【答案】AB【解析】从题图标识牌可知电池的容量为6 0 A-h,即以6 A的电流放电可工作1 0 h,故A、B正确，C错误；该电池充完电可贮存的电荷量q=6 0 X 3 6 0 0 C=2.1 6 X 1（）5 c,故D错误.7.如图所示是通有恒定电流的某段导体.在5 s内 有1 0 C的负电荷向右通过横截面A,则导体内电流的大小和方向分别是（）A.2 A、向右 B.2 A、向左C.50 A、向右 D.50 A、向左【答案】B【解析】根据电流的
16、定义式/=/,可得电流的大小为/=A=2 A,电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与其定向移动的方向相反，故电流向左.8 .通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3：5,甲、乙两导线通电时间之比为3：2,则通过甲、乙两导线的电流之比为（）A.1 ：5 B.2 ：5C.5：2 D.5：1【答案】B【解析】由电流的计算式/=/得史B正确.t 12 八 q2 qi t 5 3 5题组B能力提升练9 .重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射+5价重离子束，其电流强度为1.2 X 1 0 5 A,则 在1 s内发射的重离子个数为（元电荷的电荷量为1.6 X 1 0 r 9 c）（
17、）A.3.O X 1 O1 2 B.1.5X 1 01 3C.7.5X 1 01 3 D.3.7 5X 1 01 4【答案】B【解析】1 s内发射的重离子的电荷量为q=It=1.2X 1 O_ 5X 1 C=1.2 X 1 0-3C,每个重离子的电荷量为5e,则发射的重离子数为=*=个=1.5=10峪 个,选 项B正确.JC j A 1.0 A 1U10.（多选）如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面A,在 铝 导 线 上 取 一 个 截 面 若 在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的（）A BA.电
18、流相等B.电流不相等C.自由电子定向移动的速率相等D.自由电子定向移动的速率不相等【答案】A D【解析】由电流定义知/=/=与，A正确，B错误；由电流的微观表达式/=S 7。知，I、q均相等，因为SA。小C错误，D正确。11.如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米橡胶棒所带电荷 量 为q，当此棒沿轴线方向做速度为。的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为()。O0OOOOqA.vq B.jqvC.qvS D.相【答案】A【解析】在运动方向上取一横截面，则在，时间内通过该横截面的电荷量为：0=上等效电流:/=号=%，故A正确，B、C、D错误。12 .某导体的电
19、阻为10 Q,15 s内通过该导体的某一横截面的电荷量为18 C,则：(1)这导体两端的电压为多少？(2)5 s内通过这个截面的电子有多少个？(电子的电荷量为.6 X1O-,9C)【答案】12 V (2)3.7 5 X10 19个【解析】(1)由电流的定义可得，导体中的电流/=,由欧姆定律可得，U=/H=g/?=1x i0 V=12 V;(2)已知电子的电荷量为1.6 X10-19。则 电子个数 n=-=-18X5-7 5 x 1019 个。电于 7 e te 15 X1,6 X10-19 ,3 U 1 13 .导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 m n?。(1)在I s内，有多少个电子
20、通过导线的横截面(电子电荷量e=L 6 X 10 19 C)?(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8 5 X1()2 8个自由电子)？(3)自由电子沿导线定向移动1 m,平均要多少时间？【答案】(1)6.2 5 X1()18个(2)7.3 5 XI(F 5 m zs(3)3.7 8 h【解析】(1)N=:=，=6.2 5 X 10讴个。(2)由公式/=e S o,得=d _=_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ /V-neS 8.5 X102 8X1.6 X10-19Xl X10-67 7.3 5 X10-
21、向。(3)沿导线移动1 m需用/A时 1Us 3.7 8 h0题组c培优拔尖练14.安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流.设电荷量为e的电子以速率。绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正 确 的 是()A.电流大小为岩，电流方向为顺时针B.电流大小为半，电流方向为顺时针C.电流大小为券，电流方向为逆时针D.电流大小为半，电流方向为逆时针【答案】C【解析】n p 电 流 大 小/=:=说=诟，方向与电子运动的方向相反，即沿逆时针方向，选 项C正确.v15.某一探测器因射线照射，内部气体电离，在 时 间，内有个二价正离子到达阴极，有2 个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为()门e 2neA.0 B厂厂3ne 4几ec D-【答案】D【解析】由题意可知，在 时 间t内通过某横截面的电荷量为n-2e+2n-e=4ne,故根据电流的定义可知探测器电路中的电流为/=:=亨，故D正确。