高中物理 第十一章 电路及其应用 课时10 电源和电流课件 必修第三册高中必修第三册物理课件
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A．通过甲、乙两导体的电流相同 B．通过乙导体的电流是甲导体的 2 倍 C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的 2 倍 D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同
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第十八页，共二十六页。
解析：由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的 2 倍，因此 乙导体中的电流是甲的 2 倍，故 A 错误，B 正确；又 I＝nqSv，则 v ＝I/nqS，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q 不知道)，所以 v 的关 系无法判断，C、D 错误．
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第十三页，共二十六页。
解析：导线内的电场线与导线是平行的，故 A 错；导线中的电场 是电源电场和导线侧面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故 B 对； 导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场， 并非静电场的一种，故 C、D 错．
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第十四页，共二十六页。
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第五页，共二十六页。
4．(多选)关于电流的方向，下列说法中正确的是( AD ) A．在电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低 电势一端 B．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同 D．电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板
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第七页，共二十六页。
知识点二 电流的微观表达式
5．导体中电流 I 的表达式为 I＝nqSv，其中 S 为导体的横截面积， n 为导体每单位体积内的自由电荷数，q 为每个自由电荷所带的电荷 量，v 是( D )
A．导体运动的速率 B．电流传导的速率 C．电子热运动的速率 D．自由电荷定向移动的速率
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第六页，共二十六页。
解析：在电源供电的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源 的内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以 A 正确，B 错误．电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的 方向相反，C 错误．电容器充电时，电子流入负极板，所以电流从负 极板流出，流入正极板，D 正确．
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第十六页，共二十六页。
解析：这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等， 导线的组成材料不同等等．但关键是通过两截面的电子数在单位时间 内相等，根据 I＝q/t 可知电流强度相等．
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第十七页，共二十六页。
4．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通 过导体横截面的电荷量乙是甲的 2 倍，下列说法中正确的是( B )
答案：100 s 解析：由 I＝Q/t 得：Q＝It，即 0.45 A×t＝15 A×3 s，t＝100 s.
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第十一页，共二十六页。
合格基性础达训标练作业
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第十二页，共二十六页。
一、单项选择题 1．关于导线中的电场，下列说法正确的是( B ) A．导线内的电场线可以与导线相交 B．导线内的电场 E 是由电源电场 E0 和导线侧面堆积的电荷形成 的电场 E′叠加的结果 C．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态 D．导线中的电场是静电场的一种
IΔt C. q
IΔt D. Sq
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第二十页，共二十六页。
解析：在 Δt 时间内，以速度 v 移动的电子在铜导线中经过的长 度为 vΔt，由于铜导线的横截面积为 S，则在 Δt 时间内，电子经过的 导线体积为 vΔtS.又由于单位体积的导线中有 n 个自由电子，在 Δt 时 间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为 nvSΔt，故 A 正确．由 于流经导线的电流为 I，则在 Δt 时间内，流经导线的电荷量为 IΔt， 而电子的电荷量为 q，则 Δt 时间内通过导线横截面的自由电子数目可 表示为IΔq t，故 C 也正确．
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第二十四页，共二十六页。
解析：(1)由 E＝U/d 得 d＝U/E＝3×109/(3×106) m＝1 000 m. (2)释放的能量 E 能＝qU＝500×3×109 J＝1.5×1012 J. (3)由电流的定义得 I＝q/t＝500/0.01 A＝5×104 A.
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第四页，共二十六页。
3．关于电流，下列说法中正确的是( C ) A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B．电子运动速率越大，电流越大 C．单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流就越 大 D．因为电流有方向，所以电流是矢量 解析：由 I＝q/t 知 q 大，I 不一定大，还要看 t 的大小，故 A 错， 由 I＝nqSv 知，电子运动的速率 v 大，电流不一定大，电流还与 n、S 有关，故 B 错，单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，电流越大， C 对．电流虽有方向但不是矢量，合成遵循代数法则，故 D 错．
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第二十一页，共二十六页。
6．通常一次闪电历时约 0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击 构成，每个闪击持续时间仅 40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪 击过程中．在某一次闪电前云、地之间的电势差约为 1×109 V，云、 地间距离约为 1 km；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为 6 C，闪击持续时间约为 60 μs.假定闪电前云、地间的电场是均匀的．根 据以上数据，下列判断正确的是( AC )
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第三页，共二十六页。
2．以下说法中正确的是( B ) A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形 成的 C．通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大 D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了
解析：自由电子在电场力作用下才定向移动，定向移动时热运动 也同时进行．
答案：0.35 C 2.16×1018 个 解析：通过的电量为： q＝It＝4×10－6×24×3 600 C≈0.35 C 通过的电子数为： N＝q/e＝4×10－6×24×3 600 C/(1.6×10－19 C)＝2.16×1018 个．
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第十页，共二十六页。
7．某型号汽车(如图)发动时需要用电动机启动，如果汽车发动时， 蓄电池放电电流为 15 A，持续时间是 3 s，汽车发动后，蓄电池充电的 电流是 0.45 A，那么充电时间至少应该是多少秒才能补偿放电的电荷 量？
第二十五页，共二十六页。
课时(kèshí)10
内容(nèiróng)总结
No
Image
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第二十六页，共二十六页。
三、非选择题 7．夏季某日午后，某地区距地面约 1 km 的空中有两块乌云，相 距 3 km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持 约为 3×109 V 不变．已知空气的电场击穿场强为 3×106 V/m.请对以下 问题进行估算． (1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？ (2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电荷量为 500 C，可释 放多少能量？ (3)这次放电现象历时约 0.01 s，则其平均电流约为多大？ 答案：(1)1 000 m (2)1.5×1012 J (3)5×104 A
课时(kèshí)10
电源和电流
12/9/2021
第一页，共二十六页。
自主基性础课训前练预习
12/9/2021
第二页，共二十六页。
知识点一 电源与电流的理解
1．关于电源，下列说法中正确的是( C ) A．电源的作用是为电路提供自由电荷 B．电源的作用是自己直接释放出电能 C．电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流 D．电源的作用是使自由电荷运动起来 解析：电源的作用是把其他形式的能转化为电能，为电路提供持 续而稳定的电压，使导体中自由电荷定向移动释放电能，所以只有 C 项正确．
A．闪电电流的瞬时值可达到 1×105 A B．整个闪电过程的平均功率约为 1×1014 W C．闪电前云、地间的电场强度约为 1×106 V/m D．整个闪电过程向外释放的能量约为 6×106 J
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第二十二页，共二十六页。
解析：由 I＝qt ＝6×610－5 A＝1×105 A 知，A 对；由 E＝Ud ＝11××110093
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第十五页，共二十六页。
3．如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截 面积 S 铝＝2S 铜．在铜导线上取一截面 A，在铝导线上取一截面 B，若在 1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大 小关系是( A )
A．IA＝IB C．IB＝2IA
B．IA＝2IB D．不能确定
2．关于电流的方向，下列叙述中正确的是( C ) 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
解析：电流的方向是人为规定的，物理上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一定与电流的方向相反．
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第八页，共二十六页。
解析：从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、 每个自由电荷的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关， 故选 D.电荷的定向移动形成电流，这个定向移动的速率就是电流微观 表达式 I＝nqSv 中的 v.
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第九页，共二十六页。
知识点三 电流及电荷量的计算 6．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是 4 μA，则该手 机待机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多 少？
V/m＝1×106 V/m 知，C 对；由 W＝qU＝6×1×109 J＝6×109 J 知，
D
错；第一个闪击过程中闪电的平均功率
P
＝
W t
＝
6×109 6×10－5
W＝Biblioteka 1×1014 W，由于电荷转移主要发生在第一个闪击过程中，故整个闪
电过程的平均功率要远小于 P，B 错．
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第二十三页，共二十六页。
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第十九页，共二十六页。
二、多项选择题
5．有一横截面积为 S 的铜导线，流经其中的电流为 I，设每单位
体积的导线中有 n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为 q，此时电
子定向移动的速率为 v，则在 Δt 时间内，通过导体横截面的自由电子
数目可表示为( AC )
A．nvSΔt
B．nvΔt
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第十八页，共二十六页。
解析：由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的 2 倍，因此 乙导体中的电流是甲的 2 倍，故 A 错误，B 正确；又 I＝nqSv，则 v ＝I/nqS，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q 不知道)，所以 v 的关 系无法判断，C、D 错误．
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第十三页，共二十六页。
解析：导线内的电场线与导线是平行的，故 A 错；导线中的电场 是电源电场和导线侧面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故 B 对； 导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场， 并非静电场的一种，故 C、D 错．
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第十四页，共二十六页。
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4．(多选)关于电流的方向，下列说法中正确的是( AD ) A．在电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低 电势一端 B．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同 D．电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板
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知识点二 电流的微观表达式
5．导体中电流 I 的表达式为 I＝nqSv，其中 S 为导体的横截面积， n 为导体每单位体积内的自由电荷数，q 为每个自由电荷所带的电荷 量，v 是( D )
A．导体运动的速率 B．电流传导的速率 C．电子热运动的速率 D．自由电荷定向移动的速率
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解析：在电源供电的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源 的内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以 A 正确，B 错误．电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的 方向相反，C 错误．电容器充电时，电子流入负极板，所以电流从负 极板流出，流入正极板，D 正确．
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第十六页，共二十六页。
解析：这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等， 导线的组成材料不同等等．但关键是通过两截面的电子数在单位时间 内相等，根据 I＝q/t 可知电流强度相等．
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4．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通 过导体横截面的电荷量乙是甲的 2 倍，下列说法中正确的是( B )
答案：100 s 解析：由 I＝Q/t 得：Q＝It，即 0.45 A×t＝15 A×3 s，t＝100 s.
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一、单项选择题 1．关于导线中的电场，下列说法正确的是( B ) A．导线内的电场线可以与导线相交 B．导线内的电场 E 是由电源电场 E0 和导线侧面堆积的电荷形成 的电场 E′叠加的结果 C．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态 D．导线中的电场是静电场的一种
IΔt C. q
IΔt D. Sq
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解析：在 Δt 时间内，以速度 v 移动的电子在铜导线中经过的长 度为 vΔt，由于铜导线的横截面积为 S，则在 Δt 时间内，电子经过的 导线体积为 vΔtS.又由于单位体积的导线中有 n 个自由电子，在 Δt 时 间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为 nvSΔt，故 A 正确．由 于流经导线的电流为 I，则在 Δt 时间内，流经导线的电荷量为 IΔt， 而电子的电荷量为 q，则 Δt 时间内通过导线横截面的自由电子数目可 表示为IΔq t，故 C 也正确．
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解析：(1)由 E＝U/d 得 d＝U/E＝3×109/(3×106) m＝1 000 m. (2)释放的能量 E 能＝qU＝500×3×109 J＝1.5×1012 J. (3)由电流的定义得 I＝q/t＝500/0.01 A＝5×104 A.
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3．关于电流，下列说法中正确的是( C ) A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B．电子运动速率越大，电流越大 C．单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流就越 大 D．因为电流有方向，所以电流是矢量 解析：由 I＝q/t 知 q 大，I 不一定大，还要看 t 的大小，故 A 错， 由 I＝nqSv 知，电子运动的速率 v 大，电流不一定大，电流还与 n、S 有关，故 B 错，单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，电流越大， C 对．电流虽有方向但不是矢量，合成遵循代数法则，故 D 错．
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6．通常一次闪电历时约 0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击 构成，每个闪击持续时间仅 40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪 击过程中．在某一次闪电前云、地之间的电势差约为 1×109 V，云、 地间距离约为 1 km；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为 6 C，闪击持续时间约为 60 μs.假定闪电前云、地间的电场是均匀的．根 据以上数据，下列判断正确的是( AC )
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2．以下说法中正确的是( B ) A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形 成的 C．通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大 D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了
解析：自由电子在电场力作用下才定向移动，定向移动时热运动 也同时进行．
答案：0.35 C 2.16×1018 个 解析：通过的电量为： q＝It＝4×10－6×24×3 600 C≈0.35 C 通过的电子数为： N＝q/e＝4×10－6×24×3 600 C/(1.6×10－19 C)＝2.16×1018 个．
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7．某型号汽车(如图)发动时需要用电动机启动，如果汽车发动时， 蓄电池放电电流为 15 A，持续时间是 3 s，汽车发动后，蓄电池充电的 电流是 0.45 A，那么充电时间至少应该是多少秒才能补偿放电的电荷 量？
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内容(nèiróng)总结
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三、非选择题 7．夏季某日午后，某地区距地面约 1 km 的空中有两块乌云，相 距 3 km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持 约为 3×109 V 不变．已知空气的电场击穿场强为 3×106 V/m.请对以下 问题进行估算． (1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？ (2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电荷量为 500 C，可释 放多少能量？ (3)这次放电现象历时约 0.01 s，则其平均电流约为多大？ 答案：(1)1 000 m (2)1.5×1012 J (3)5×104 A
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电源和电流
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知识点一 电源与电流的理解
1．关于电源，下列说法中正确的是( C ) A．电源的作用是为电路提供自由电荷 B．电源的作用是自己直接释放出电能 C．电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流 D．电源的作用是使自由电荷运动起来 解析：电源的作用是把其他形式的能转化为电能，为电路提供持 续而稳定的电压，使导体中自由电荷定向移动释放电能，所以只有 C 项正确．
A．闪电电流的瞬时值可达到 1×105 A B．整个闪电过程的平均功率约为 1×1014 W C．闪电前云、地间的电场强度约为 1×106 V/m D．整个闪电过程向外释放的能量约为 6×106 J
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解析：由 I＝qt ＝6×610－5 A＝1×105 A 知，A 对；由 E＝Ud ＝11××110093
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3．如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截 面积 S 铝＝2S 铜．在铜导线上取一截面 A，在铝导线上取一截面 B，若在 1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大 小关系是( A )
A．IA＝IB C．IB＝2IA
B．IA＝2IB D．不能确定
2．关于电流的方向，下列叙述中正确的是( C ) 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
解析：电流的方向是人为规定的，物理上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一定与电流的方向相反．
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解析：从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、 每个自由电荷的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关， 故选 D.电荷的定向移动形成电流，这个定向移动的速率就是电流微观 表达式 I＝nqSv 中的 v.
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知识点三 电流及电荷量的计算 6．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是 4 μA，则该手 机待机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多 少？
V/m＝1×106 V/m 知，C 对；由 W＝qU＝6×1×109 J＝6×109 J 知，
D
错；第一个闪击过程中闪电的平均功率
P
＝
W t
＝
6×109 6×10－5
W＝Biblioteka 1×1014 W，由于电荷转移主要发生在第一个闪击过程中，故整个闪
电过程的平均功率要远小于 P，B 错．
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二、多项选择题
5．有一横截面积为 S 的铜导线，流经其中的电流为 I，设每单位
体积的导线中有 n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为 q，此时电
子定向移动的速率为 v，则在 Δt 时间内，通过导体横截面的自由电子
数目可表示为( AC )
A．nvSΔt
B．nvΔt