高中物理第二章恒定电流电源和电流学案设计新人教选修

1 电源和电流
学习目标
1.了解电源的形成过程.
2.掌握恒定电场和恒定电流的形成过程.
自主探究
1.电源是能把电路中的从正极搬到负极的装置.
2.导线中的电场是由、等电路元件所积累的电荷在导线内共同形成的,导线内的电场保持和平行.
3.由分布的电荷所产生的稳定的电场,称为恒定电场.
4.把、都不随时间变化的电流称为恒定电流.
5.电流的程度用电流这个物理量表示;规定定向移动的方向为电流的方向;电流的单位是,符号是;公式为.
合作探究
【提出问题】
问题1:电流形成的条件是什么?
问题2:导体中产生电流的条件是什么?
问题3:如何使电路中有持续电流?
【要点提炼】
一、电源
1.要使电路中保持持续的电流,电路两端之间要有一定的.
2.电源的作用:维持电路两端始终有一定的,使电路中保持.
二、恒定电场
问题:在有电源的电路中,导线内部的电场强度有什么特点呢?
【要点提炼】
1.由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场,称为.
2.在恒定电场中,任何位置的电场强度都不随时间变化,所以它的基本性质与相同.在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系,在恒定电场中.
【合作探究】
问题:在恒定电场中自由电荷会受到电场力的作用,而发生定向运动,从而形成电流,恒定电场中的电流有什么特点呢?
三、恒定电流
问题:
1.什么样的电流被称为恒定电流?
2.我们用什么物理量来描述电流的强弱程度?
【巩固练习1】
1.关于电流的方向,下列叙述中正确的是( )
A.金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向
B.在电解质溶液中有自由的正离子和负离子,电流方向不能确定
C.不论何种导体,电流的方向规定为正电荷定向移动的方向
D.电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同,有时与负电荷定向移动的方向相同
2.电流方向与正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向.
3.在金属导体中,若10 s内通过横截面的电荷量为10 C,则导体中的电流为.
结论:电流等于通过导体横截面的与通过这些所用的比值.
4.某电解槽横截面积为0.5 m2,若10 s内沿相反方向通过横截面的正负离子的电荷量均为1 C,则电解液中的电流为.在电解液中,电荷量是通过截面的正、负离子电荷量绝对值的.
【例题】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A.已知铜的密度ρ=8.9×103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数N A=6.02×1023 mol-1,电子的电荷量e=-1.6×10-19 C.求铜导线中自由电子定向移动的速率.
【合作探究】
问题:你认为计算出的电子定向运动速率与我们的生活经验是否相符?怎样解释?
【巩固练习2】
1.下列叙述中正确的有( )
A.导体中电荷运动就形成电流
B.电流的单位是安
C.电流是一个标量,其方向是没有意义的
D.对于导体,如果两端电势差不为零,则电流一定不为零
2.关于电流,下列说法正确的是( )
A.根据I=qt可知I与q成正比
B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流
C.电流有方向,是标量
D.电流的单位“安培”不是国际单位制单位
3.某电解质溶液,如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面,那么通过电解质溶液的电流是多大?
课堂检测
一、选择题
1.关于电源的作用,下列说法正确的是( )
A.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷
B.电源的作用是能直接释放出电能
C.电源的作用就是能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流
D.电源的作用就是使自由电荷运动起来
2.金属导体中有电流时,自由电子定向移动的速率为v1,电子热运动速率为v2,电流的传导速率为v3,则( )
A.v1最大
B.v2最大
C.v3最大
D.无法确定
3.在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为( )
A.4.8×10-6 A
B.3×10-13 A
C.9.6×10-6 A
D.3×10-6 A
4.有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量乙是甲的两倍,以下说法中正确的是( )
A.通过甲、乙两导体的电流相同
B.通过乙导体的电流是通过甲导体电流的两倍
C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体中的两倍
D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等
5.某正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道,当环中的电流为10 mA时,若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为( )
A.5.0×1011
B.5.0×1019
C.1.0×1013
D.1.0×103
6.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,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速率为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为( )
A.vq
B.
C.qvS
D.
7.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下解释中正确的是( )
A.正离子定向移动形成电流方向从A→B,负离子定向移动形成电流方向从B→A
B.溶液内正负离子向相反方向移动,电流抵消
C.溶液内电流方向从A→B,电流I=
D.溶液内电流方向A→B,电流I=
8.来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流为I的细柱形质子流.已知质子源与靶间的距离为d,质子电荷量为e,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场,质子到达靶时的速度为v,则质子源与靶间的质子数为( )
A. B. C. D.
9.铜的原子量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,现有一根横截面为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子定向移动的平均速率为( )
A.光速c
B.
C.
D.
二、计算题
10.在金属导体中,若10 s内通过横截面的电荷量为10 C,则导体中的电流为多少?
11.导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 mm2.
(1)在1 s内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e=1.6×10-19 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8.5×1028个自由电子)?
(3)自由电子沿导线移动1 m,平均要多少时间?
12.已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．高铁列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力。

某一列高铁列车以180 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶时，空气阻力约占总阻力的50 %，牵引力的功率约为2000 kW。

假设摩擦阻力恒定，空气阻力与列车行驶速度的平方成正比，则该列车以360 km/h的速度在平直轨道上匀速行驶时牵引力的功率约为
A．4000 kW B．8000 kW
C．10000 kW D．16000 kW
2．氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定
A．对应的前后能级之差最小
B．同一介质对的折射率最大
C．同一介质中的传播速度最大
D．用照射某一金属能发生光电效应，则也一定能
3．如图，一水平的浅色长传送带上放置一质量为m的煤块(可视为质点) ，煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ。

初始时，传送带与煤块都是以速度v作匀速直线运动；现让传送带以加速度a作匀减速运动，速度减为零后保持静止；又经过一段时间，煤块静止，传送带上留下了一段黑色痕迹，重力加速度大小为g，则痕迹长度为
A． B． C． D．
4．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器最大阻值为R，开关闭合，两平行金属板M、N之
间存在垂直纸面向里的匀强磁场，一带正电的粒子恰好以速度v匀速穿过两板，不计粒子重力。

以下说法中正确的是
A．将开关断开，粒子将继续沿直线匀速射出
B．将磁场方向改成垂直于纸面向外，粒子将继续沿直线匀速射出
C．保持开关闭合，滑片P向下移动，粒子可能从N板边缘射出
D．保持开关闭合，滑片P的位置不动，将N板向下移动，粒子可能从M板边缘射出
5．如图所示，一劲度系数为k的轻质弹簧两端分别与竖直墙壁和物块连接，弹簧、地面水平。

A、B是物块能保持静止的位置中离墙壁最近和最远的两点，A、B两点离墙壁的距离分别是x1、x2．则物块与地面的最大静摩擦力为（）
A．k（x2﹣x1）B．k（x2+x1）
C．D．
6．如图a所示，一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中，并绕过ab、cd中点的轴OO′以角速度逆时针匀速转动。

若以线圈平面与磁场夹角时（如图b）为计时起点，并规定当电流自a流向b时电流方向为正。

则下列四幅图中正确的是
A．B．
C．D．
二、多项选择题
7．两个密闭容器中分别充有质量相等、温度相同的氦气和氧气(不考虑气体分子的势能)。

下列说法正确的是_________
A．氦气的内能一定比氧气的内能大
B．氧气的密度一定比氦气的密度大
C．若氦气吸收热量，则氦气的温度可能不变
D．若外界对氧气做正功，则氧气的内能一定增大
E.氦气的压强与体积的乘积一定大于氧气的压强与体积的乘积
8．质量为m的物体，在F1、F2、F3三个共点力的作用下做匀速直线运动，保持F1、F2不变，仅将F3的方向改变90○ (大小不变)后，物体可能做（）
A．加速度大小为的匀变速直线运动B．加速度大小为的匀变速直线运动
C．加速度大小为的匀变速曲线运动D．匀速直线运动
9．2018年2月13曰，在平昌冬奥会单板滑雪U型场地女子决赛中，来自我国的刘佳宇获得亚军，为中国代表团取得了开赛以来的首枚奖牌，也实现了中国单板滑雷冬奥会奖牌零的突破。

如图所示，将U型场地简化为固定在竖直面内的半圆形轨道场地，半圆形轨道上不同位置处动摩擦因数不同。

假定在某次下滑过程中，因摩擦作用刘佳宇从坡顶下滑到最低点过程中速率不变，则该过程中
A．刘佳宇所受合力总为0
B．刘佳宇所受摩擦力大小不变
C．刘佳宇与雪面的动摩擦因数逐渐变小
D．刘佳宇滑到最低点时所受的支持力最大
10．如图甲所示，斜面体静止在粗糙的水平地面上，斜面体上有一小滑块A沿斜面匀速下滑，现对小滑块施加一竖直向下的作用力F，如图乙所示，两种情景下斜面体均处于静止状态，则下列说法正确的是
A．施加力F后，小滑块A受到的滑动摩擦力增大
B．施加力F后，小滑块A仍以原速度匀速下滑
C．施加力F后，地面对斜面体的支持力不变
D．施加力F后，地面对斜面体的摩擦力增大
三、实验题
11．如图所示，放置在水平面内的平行金属框架宽为L=0.4m，金属棒ab置于框架上，并与两框架垂直，
整个框架位于竖直向下、磁感强度B=0.5T的匀强磁场中，电阻R=0.09Ω，ab的电阻r=0.01Ω，摩擦不计，当ab在水平恒力F作用下以v=2.5m/s的速度向右匀速运动时，求:
(1) 回路中的感应电流的大小；
(2) 恒力F的大小；
(3) 电阻R上消耗的电功率.
12．某同学在测定一未知电源的电动势和内电阻实验中，
（1）他先用多用电表的直流电压挡粗测未知电源的电动势，下列操作正确的是_________；
A．断开电路，两表笔并联在未知电源两端
B．两表笔串联在电路中，然后闭合电路开关
C．表笔并联在未知电源两端，然后闭合电路开关
（2）按正确的操作，并使挡位开关指示如图甲，电表表盘指针如图乙所示。

则正确读数是________V；
（3）该同学利用实验室提供的其他器材进行实验，以精确测定未知电源的电动势和内电阻，并已经完成部分导线的连接，如图丙。

请你在实物接线图中完成余下导线的连接，要求变阻器的滑动触头滑至最右端时，其使用电阻值最大。

（______）
（4）下表为某同学用上述方法测量该电池的电动势和内电阻时的数据，分析可以发现电压表测得的数据______，将影响实验图像的准确性，其原因是__________。

四、解答题
13．在如图所示的电路中，电阻R1=12Ω，R2=8Ω，R3=4Ω．当电键K断开时，电流表示数为0．25A，当K 闭合时电流表示数为0．36A．求：
（1）电键K断开和闭合时的路端电压U及U′？
（2）电源的电动势和内电阻？
（3）电键K断开和闭合时内阻上的热功率P及P′？
14．核桃是“四大坚果”之一，桃仁具有丰富的营养价值，但桃壳十分坚硬，不借助专用工具不易剥开。

小悠同学发现了一个开核窍门：把核桃竖直上抛落回与坚硬地面撞击后就能开裂。

抛出点距离地面的高度为H，上抛后达到的最高点与抛出点的距离为h。

已知重力加速度为g，空气阻力不计。

(1)求核桃落回地面的速度大小v；
(2)已知核桃质量为m，与地面撞击作用时间为Δt，撞击后竖直反弹h1高度。

求核桃与地面之间的平均作用力F。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．ACE
8．BC
9．CD
10．AB
三、实验题
11．（1）5A（2）1N（3）2.25W
12．A 2.20 变化范围很小电源内阻太小
四、解答题
13．（1）3V 2．88V （2）3．6V，1．2Ω；（3）0．3W; 0．432W；14．，方向竖直向上.
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．两块竖直放置的平行正对的金属板构成一个平行板电容器。

电容器左板接地，右板与静电计相连，在距离两板等距离的A点处有一个带电小球在静电力与细绳牵引下处于静止状态。

若将左极板向右移动靠近A点后系统再次平衡，下列说法中正确的是()
A．若带电小球仍处在A点处不移动，小球所受静电力增加
B．验电器指针偏角变大
C．带电小球的电势能减小
D．带电小球将向右移动
2．矩形线框与理想电流表、理想变压器、灯泡连接电路如图甲所示．灯泡标有“36 V 40 W”的字样且阻值可以视作不变，变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，线框产生的电动势随时间变化的规律如图乙所示．则下列说法正确的是( )
A．图乙电动势的瞬时值表达式为e＝36 sin(πt)V
B．变压器副线圈中的电流方向每秒改变50次
C．灯泡L恰好正常发光
D．理想变压器输入功率为20 W
3．如图所示为A、B两部分理想气体的V﹣t图象，设两部分气体是质量相同的同种气体，根据图中所给
条件，可知（）
A．当t=273.15℃时，A气体的体积比B气体的体积大0.2m3
B．当t A=t B时，V A：V B=3：1
C．当t A=t B时，V A：V B=1：3
D．A、B两部分气体都发生等压变化，它们的压强之比p A：p B=3：1
4．托卡马克（Tokamak）是一种复杂的环形装置，结构如图所示。

环心处有一欧姆线圈，四周是一个环形真空室，真空室外部排列着环向场线圈和极向场线圈。

当欧姆线圈中通以变化的电流时，在托卡马克的内部会产生巨大的涡旋电场，将真空室中的等离子体加速，从而达到较高的温度。

再通过其他方式的进一步加热，就可以达到核聚变的临界温度。

同时，环形真空室中的高温等离子体形成等离子体电流，与极向场线圈、环向场线圈共同产生磁场，在真空室区域形成闭合磁笼，将高温等离子体约束在真空室中，有利于核聚变的进行。

已知真空室内等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比，下列说法正确的是
A．托卡马克装置中核聚变的原理和目前核电站中核反应的原理是相同的
B．极向场线圈和环向场线圈的主要作用是加热等离子体
C．欧姆线圈中通以恒定电流时，托卡马克装置中的等离子体将不能发生核聚变
D．为了约束温度为T的等离子体，所需要的磁感应强度B必须正比于温度T
5．据报道，美国亚利桑那州一天文观测机构发现一颗与太阳系其它行星逆向运行的小行星，代号为。

该小行星绕太阳一周的时间为年，直径千米，其轨道平面与地球轨道平面呈的倾斜。

假定该小行星与地球均以太阳为中心做匀速圆周运动，则小行星和地球绕太阳运动的速度大小的比值为
A．B．C． D．
6．如图所示，一攀岩运动员正沿竖直岩壁缓慢攀登。

由于身背较重的行囊，重心上移至肩部的O点，总质量为80kg，此时手臂与身体垂直，手臂与岩壁夹角为53°，则手受到的拉力和脚受到的作用力分别为（设手、脚受到的作用力均通过重心O，g取10m/s2，sin53°=0.8，cos53°=0.6）（）
A．640N 480N B．480N 640N C．480N 800N D．800N 480N
二、多项选择题
7．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时的波形如图所示，质点A与质点B相距2m，A点速度方向沿y轴正方向；t=1.5s时，质点A第一次到达负向最大位移处。

该波的频率为___________Hz，该波的传播速度为___________m/s。

8．如图所示，一简谐横波在某区域沿x轴传播，实线a为t=0时刻的波形图线，虚线b为t=0.5s时刻的波形图线，虚线b与x轴交点P的坐标为x P=1m。

下列说法正确的是________。

（填正确答案标号。

选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．t=0时刻P质点的位移为5cm
B．这列波的传播速度大小可能为30m／s
C．这列波的波源振动频率可能为2．5Hz
D．t=l.5s时刻P点一定处于波谷位置
E．若该波遇到宽度为6m的障碍物能发生明显的衍射现象
9．如图甲所示，在光滑水平面上，轻质弹簧一端固定，物体以速度向右运动压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量为，现让弹簧一端连接另一质量为的物体（如图乙所示），物体以的速度向右压缩弹簧，测得弹簧的最大压缩量仍为，则( )
A．物体的质量为
B．物体的质量为
C．弹簧压缩最大时的弹性势能为
D．弹簧压缩最大时的弹性势能为
10．现有两个完全相同的表头G，内阻R g＝10Ω，满偏电流I g＝0.1A。

现预将这两个表头改装成一个大量程的电流表和一个电压表，以下说法正确的是（）
A．将表头串联一个140Ω的电阻就可以改装成0～15V的电压表；
B．将表头并联一个2Ω的电阻就可以改装成0～0.5A的电流表；
C．将表头改装为一个0～3A的电流表（表盘已改，即满偏时指针所指位置已标上3A）后进行校准时，发现标准电表示数为2.00A电流时，改装电表的示数为1.80A，产生此差异的原因可能是改装时并联的电阻稍小；
D．将改装好的0～3V的电压表和0～0.6A的电流表串联，通有适当电流（不烧表）时，电压表和电流表指针偏角之比为6︰1
三、实验题
11．如图所示，用一与水平方向成、F=50N的力拉一个质量为m=10kg的物体在水平地面上由静止前进了后撤去．已知该物体与水平面间动摩擦因数，重力加速度，
，，求撤去拉力后物体还能继续滑行的距离．
12．某学习小组分别利用单摆测量重力加速度。

采用图甲所示的实验装置。

A．由于没有游标卡尺，无法测小球的直径d，实验中将摆线长作为摆长l
(1)实验得到的图象是______；
(2)小球的直径是______cm；
B．在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点O处摆线的固定出现松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值______。

选填“偏大”、“偏小”或“不变”
四、解答题
13．如图所示，质量均为m的两块完全相同的木块A、B放在一段粗糙程度相同的水平地面上，木块A、B 间夹有一小块炸药（炸药的质量可以忽略不计）．让A、B以初速度一起从O点滑出，滑行一段距离后到
达P点，速度变为，此时炸药爆炸使木块A、B脱离，发现木块B立即停在原位置，木块A继续沿水平方向前进．已知O、P两点间的距离为x，炸药爆炸时释放的化学能有50％转化为木块的动能，爆炸时间很短可以忽略不计，求：
①木块与水平地面的动摩擦因数；
②炸药爆炸时释放的化学能．
14．一辆货车正以12 m/s的速度在平直公路上前进，发现有货物掉下后，立即松开油门以大小为
的加速度做匀减速直线运动，货车开始做匀减速直线运动的同时，在其后面16 m处一辆自行车上的人立即拾到货物从静止出发，以的加速度同方向追赶货车，已知自行车能达到的最大速度为8 m/s，求：（1）货车做匀减速运动的位移大小；
（2）自行车至少经过多长时间能追上货车。

【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7．5 2
8．BDE
9．AC
10．ACD
三、实验题
11．13m
12．a 1.2 偏小
四、解答题
13．（1）（2）14．（1）36m；（2）8.5s．。