2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第1節(jié) 電源和電流 學案2.doc

2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第1節(jié) 電源和電流 學案2課前自主學習一、電源1帶正、負電荷的導體通過導線放電只能形成瞬間的電流：如圖1所示，當用導線連接帶正、負電荷的導體A、B時，導線中的自由電子便會在靜電力的作用下沿導線做定向移動，帶負電的導體B_電子，帶正電的導體A_電子，周圍電場迅速減弱，兩導體間的電勢差很快消失，電流是_的圖12電源能給電路提供持續(xù)的電流：在兩個導體間加一個裝置P，如圖2所示，它能源源不斷地把經(jīng)導線流到A的電子取走，補充給B，使A、B始終保持一定數(shù)量的正、負電荷，A、B周圍空間始終存在一定的_，A、B之間始終保持一定的_這樣電路就始終保持持續(xù)的_，這種搬運電荷的裝置P就是_圖2二、恒定電流1恒定電場導線內的電場，是由電源、導線等電路元件所積累的_共同形成的盡管這些電荷也在運動，但有的流走了，另外的又來補充，形成一種_平衡，這樣_的分布是穩(wěn)定的，形成的_也是穩(wěn)定的，不隨時間而改變，稱為恒定電場2恒定電流（1）恒定電流：由于恒定電場的作用，電路中的電流保持恒定我們把_都不隨時間變化的電流稱為恒定電流（2）電流：定義：通過導體截面的_與通過這些電荷量所用_的比值，叫做電流強度，簡稱電流公式表達：I，或寫成電荷量的表達式：_.單位：在國際單位制中是_，簡稱安，符號是A.更小的單位還有_ (mA)、_(A)，換算關系為：1 A mA A.核心知識探究一、電源問題情境電閃雷鳴時，強大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在一瞬間，手電筒中小燈泡能持續(xù)發(fā)光導體中的電流是怎樣形成的？1導體中有電流，是因為自由電子做什么運動？2電路中之所以能有持續(xù)的電流，是因為電路兩端維持著一定的電勢差，這是什么元件在起作用？ 要點提煉1要使電路中保持持續(xù)的電流，電路兩端之間要有一定的_2電源的作用：維持電路兩端始終有一定的_，使電路中保持_二、恒定電流問題情境導線內的電場，是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的這些電荷也在運動，電荷的分布卻是穩(wěn)定的，這是為什么？要點提煉1由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場，稱為_2在恒定電場中，任何位置的電場強度都不隨時間變化，所以它的基本性質與_相同在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強度的關系等，在恒定電場中_問題情境1什么樣的電流被稱為恒定電流？2我們用什么物理量來描述電流的強弱程度？3電流的傳播速度是光速，電子在導線中也是以光速移動嗎？要點提煉1我們把_都不隨時間變化的電流稱為恒定電流2_是描述電流強弱的物理量，其單位是_，電荷量q_.解題方法探究例1某電解池中，若在2 s內各有1.01019個二價正離子和2.01019個一價負離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是()A0 B0.8 AC1.6 A D3.2 A聽課記錄：變式訓練1如圖3所示，電解池內只含有一種CuCl2電解質的電解液，t s內通過溶液內截面S的銅離子數(shù)是n，設基元電荷為e，試分析電解液中電流的方向和大小怎樣？圖3例2電子的繞核運動可等效為環(huán)形電流若氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運動，用e表示電子的電荷量，則其等效電流等于多少？變式訓練2如圖4所示，一個半徑為r的細橡膠圓環(huán)，均勻地帶上負電荷Q，當它以角速度繞中心軸線逆時針勻速轉動時，環(huán)中等效電流的大小為()圖4AQ B. C. D.例3截面積為S的導線中通有電流I.已知導線每單位體積中有n個自由電子，每個自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動的速率是v，則在時間t內通過導線橫截面的電子數(shù)是()AnSvt Bnvt C. D.聽課記錄：變式訓練3一段粗細均勻的金屬導體的橫截面積是S，導體單位長度內的自由電子數(shù)為n，金屬內的自由電子的電荷量為e，自由電子做無規(guī)則熱運動的速率為v0，導體中通過的電流為I.則下列說法中正確的有()A自由電子定向移動的速率為v0B自由電子定向移動的速率為vC自由電子定向移動的速率為真空中的光速cD自由電子定向移動的速率為v即學即練1關于電流的概念，下列說法正確的是()A通過導體橫截面的電荷量越多，電流越大B電子定向移動的速率越大，電流越大C單位時間內通過導體某橫截面的電荷量越多，導體中的電流越大D電流的傳導速率越大，電流越大2. 如圖5所示，電解池內有一價的電解液，t s內通過溶液內截面S的正離子數(shù)是n1，負離子數(shù)是n2，設基元電荷為e，則以下解釋中正確的是()圖 5A正離子定向移動形成電流方向從AB，負離子定向移動形成電流方向BAB溶液內正負離子向相反方向移動，電流抵消C溶液內電流方向從A到B，電流ID溶液內電流方向從A到B，電流I3導體中電流I的表達式為InqSv，其中S為導體的橫截面積，n為導體每單位體積內的自由電荷數(shù)，q為每個自由電荷所帶的電荷量，v是()A導體運動的速率B電流傳導速率C自由電荷定向移動的速率D電子熱運動速率4有甲、乙兩導體，甲的橫截面積是乙的兩倍，而單位時間內通過乙橫截面的電荷量是甲的2倍，下列說法中正確的是()A通過甲、乙兩導體的電流相同B通過乙導體的電流是甲導體的2倍C乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的2倍D甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率大小相同5如圖6所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負電荷，設棒每米的電荷量為q，當此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為()圖6Avq B. CqvS D.參考答案課前自主學習一、1.失去得到瞬時2.電場電勢差電流電源二、1電荷動態(tài)電荷電場2（1）大小和方向（2）電荷量q時間t)qIt 安培毫安微安核心知識探究一、問題情境1.定向2.電源要點提煉1電勢差2.電勢差持續(xù)的電流二、問題情境電荷雖然也在流動，但有的流走了，另外的又來補充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的要點提煉1恒定電場2.靜電場同樣適用 問題情境1大小和方向都不隨時間變化的電流稱為恒定電流2“電流”這一物理量來描述電流的強弱程度.3.電子在導線中移動速度很慢(見課本例1)，不是光速要點提煉1大小和方向2.電流安培It解題方法探究例1D電荷的定向移動形成電流，但正、負電荷同時向相反方向定向移動時，通過某截面的電荷量應是兩者絕對值的和故由題意可知，電流由正、負離子定向運動形成，則在2 s內通過截面的總電荷量應為：q1.6101921.01019C1.6101912.01019C6.4 C根據(jù)電流的定義式得：I A3.2 A變式訓練1正離子定向移動方向為電流方向，負離子定向移動方向和電流方向相反，所以電解液中的電流方向由A向B.因電解液中只含電解質CuCl2，二價正離子數(shù)為n，則一價負離子數(shù)為2n.電解液中是正、負兩種離子的定向移動形成電流，故t s內流過某截面的正、負離子的總電荷量為4ne，所以電流I4ne/t.例2解析假想電子繞核運動的軌跡就是一個環(huán)形導體，在運動的軌跡上任取一截面，則在一個周期內只有一個電子通過這個截面，由于電子電荷量題目已經(jīng)給出，只要求出電子運動的周期，就可以根據(jù)電流的定義求解根據(jù)圓周運動的知識可知，電子運動的周期為T，因此電流為I.變式訓練2C由電流的定義式得I.例3AC電荷量qIt，單位體積內的電子數(shù)已知，要求出t時間內有多少電子通過截面，才能求出電子數(shù)(1)根據(jù)電流的定義式可知，在t內通過導線截面的電荷量qIt. 所以在這段時間內通過的自由電子數(shù)為N，選項C正確(2)自由電子定向移動的速率是v，因此在時間t內，位于以截面S為底、長lvt的這段導線內的自由電子都能通過截面這段導線的體積VSlSvt，所以t內通過截面S的自由電子數(shù)為NnVnSvt，選項A正確變式訓練3D本題考查的是對電流微觀表達式InqSv的理解，關鍵是理解v和n的物理意義，式中的n為單位體積內自由電子數(shù)，v為自由電子定向移動的速率，而本題中n為單位長度內的自由電子數(shù)，t時間內通過導體某一橫截面的自由電子數(shù)為長度是vt內的自由電子，其數(shù)量為nvt，電荷量qnvte，所以電流Inev，所以v，故正確答案為D.即學即練1BCA選項中沒有考慮時間的因素B選項易漏選，當電子的定向移動的速率越大時，單位時間內通過導體橫截面的電荷量越大，故電流越大D選項中，電流的傳導速率是定值，為光速c.2D正離子的定向移動方向就是電流方向，負離子定向移動的反方向也是電流方向，有正負離子反向經(jīng)過同一截面時，I公式中q應該是正、負離子所帶電荷量的絕對值之和故I，電流方向由A指向B，故選項D正確本題易錯原因：對電解液導電問題與金屬導電原理易混；避免方法：準確審題，看清導電物質是金屬還是電解質3C從微觀上看，電流決定于導體中單位體積內的自由電荷數(shù)、電荷量、定向移動速率，還與導體的橫截面積有關電荷的定向移動形成電流，這個定向移動的速率就是電流微觀表達式InqSv中的v，故選C.4B由于單位時間內通過乙橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過乙導體的電流是甲的2倍，故A錯，B正確由于InqSv(n是單位體積中的自由電荷數(shù)，q是自由電荷的電荷量，S是導體的橫截面積，v是自由電荷定向移動的速率)，所以v，由于不知道甲、乙兩導體的性質(n、q不知道)，所以無法判斷甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率的大小，故C、D錯5A在垂直棒的運動方向選取某一橫截面，設棒長為L，則棒上所有電荷通過這一橫截面所用的時間為t.由電流定義式I可得Iqv，故選項A正確