高中物理第二章恒定电流导体中的电场和电流知识导学案新人教选修

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高中物理第二章恒定电流第1节电源和电流教学案新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理

第1节电源和电流1．电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续电流。

2．电流的大小为I ＝q t，方向规定为正电荷定向移动的方向。

负电荷定向移动的方向与电流方向相反。

3．恒定电流是指大小和方向都不随时间变化的电流。

一、电源1．概念在电路中把在电场力作用下移动到导体A 的电子搬运到导体B 的装置。

图2112．作用(1)在导体A 、B 两端维持一定的电势差。

(2)使电路中保持持续的电流。

二、恒定电流 1．恒定电场(1)定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。

(2)形成：导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。

(3)特点：导线内的电场线与导线平行，电荷的分布是稳定的，导线内的电场是沿导线切线方向的恒定电场。

(4)恒定电场与静电场的关系：在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，因此其基本性质与静电场相同，在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用。

2．电流(1)概念：电荷的定向移动形成电流。

(2)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。

(3)符号及单位：电流用符号I 表示，单位是安培，符号为A 。

常用单位还有毫安(mA)和微安(μA)，1 A ＝103mA ＝106μA。

(4)表达式：I ＝q t(q 是在时间t 内通过导体某一横截面上的电荷量)。

(5)方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。

3．恒定电流(1)概念：大小、方向都不随时间变化的电流。

(2)形成：恒定电场使自由电荷速率增加，自由电荷与导体内不动的粒子的碰撞，使自由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变。

1．自主思考——判一判(1)电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化。

(×) (2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。

(√) (3)恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场。

(×) (4)电流既有大小，又有方向，是矢量。

高中物理第二章恒定电流第1节电源和电流学案新人教版选修3-1-新人教版高二选修3-1物理学

第1节电源和电流1．理解电源的作用． 2．理解恒定电场的形成过程． 3．理解恒定电流的概念，会用公式q ＝It 分析相关问题． 4．知道电流形成的微观实质．一、电源1．定义：能把电子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)使闭合电路中保持持续的电流．二、恒定电流 1．恒定电场(1)恒定电场：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．这种由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫恒定电场．(2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化． 2．恒定电流(1)定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．(2)公式：I ＝q t或q ＝It ，其中：I 表示电流，q 表示在时间t 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(mA)、微安(μA)． 1 A ＝103mA ；1 A ＝106μA．判一判 (1)有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流除电路中有电源外，电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．( )(2)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，从而使电源两极之间有稳定的电势差，电路中形成持续的电流．( )(3)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子．( )(4)导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，电场线与导线表面垂直．( )(5)公式I ＝qt中，q 是通过导体横截面的电荷量，当导体中有正、负电荷同时向相反方向定向移动形成电流时，公式中的q 应为通过导体横截面的正、负两种电荷电荷量的绝对值之和．( )提示：(1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√想一想电流的方向一定是电荷的定向移动方向吗？方向不变的电流一定是恒定电流吗？提示：不一定．电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反．恒定电流是指大小和方向都不变的电流，方向不变、大小改变的电流不是恒定电流．做一做如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速度为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 ．vqB ．q vC ．vqSD ．qv S提示：选A ．经过时间t ，通过右端横截面的电荷量Q ＝qvt ，根据I ＝Q t得I ＝vq ，A 正确．对电流的理解1．电流的形成(1)形成原因：电荷的定向移动． (2)形成条件：导体两端有电压．(3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合．2．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．3．电流的大小(1)定义式：I ＝qt．用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等．(2)两点说明①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝q t求电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．②q ＝It 是I ＝q t的变形，是求电荷量的重要公式．4．电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量，而是标量．命题视角1 对电流定义的理解(多选)关于电流的概念，下列说法中正确的是( ) A ．导体中有电荷运动就形成电流B ．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向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[解析] 导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t 内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故A 错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故B 错误；在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之一，故C 正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，D 正确．[答案] CD命题视角2 定义式I ＝q t的应用(2018·重庆校级期中)如图所示，电解池内有一价的电解液，t s 内通过溶液内截面S 的正离子数是n 1，负离子数是n 2，设元电荷为e ，以下解释中正确的是( )A ．当n 1＝n 2时电流强度为零B ．当n 1>n 2时，电流方向从A →B ，电流强度为I ＝（n 1－n 2）e tC ．当n 1<n 2时，电流方向从B →A ，电流强度为I ＝（n 2－n 1）etD ．溶液内电流方向A →B ，电流强度I ＝（n 1＋n 2）e t[解析] 正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A 、B 错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，I ＝qt公式中q 应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I ＝n 1e ＋n 2et，电流方向由A 指向B ，与正、负电荷的数量无关，C 错误，D 正确． [答案] D不同导体中电流的计算方法(1)金属导体：自由电荷只有自由电子，运用I ＝q t计算时，q 是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量．(2)电解液：自由电荷是正、负离子，运用I ＝q t计算时，q 应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(3)电离状态的气体：自由电荷既有正、负离子，也有自由电子，利用公式I ＝q t求气体导电电流时，q 应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和．(4)环形电流：有些电流，并不是导体内电荷的定向移动形成的，如电子绕核运动，经电场加速的粒子流、带电体的运动等，可以通过等效方法用I ＝q t求解等效电流．【题组突破】1．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法正确的是( ) A ．导线内部的电场就是电源所形成的电场B ．在静电平衡时，导线内部的场强为零，而导线外部的场强不为零，所以导线内部的电场不是稳定的C ．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零D ．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的解析：选D ．导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A 、B 、C 错，D 对．2．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子到达阴极，有2n 个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( )A ．0B ．2ne tC ．3ne tD ．4ne t解析：选D ．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I ＝q t ＝4net，故选项D 正确．电流的微观解释1．建立“柱体微元”模型：如图所示，AD 表示粗细均匀的一段导体l ，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v ，设导体的横截面积为S ，导体单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量为q ．2．理论推导：AD 导体中的自由电荷总数：N ＝nlS ．总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq ．所有这些电荷都通过横截面D 所需要的时间：t ＝lv ．根据公式q ＝It 可得：导体AD 中的电流：I ＝Q t＝nlSql /v＝nqSv ． 3．影响因素：从微观上看，电流取决于导体单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小和导体的横截面积．4．结论：从微观上看，电流取决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、自由电荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．5．两个公式的比较I ＝q tI ＝nqSv公式性质定义式决定式电流的意义时间t 内的平均电流某时刻的瞬时电流描述的角度大量电荷定向移动的宏观表现形成电流的微观实质联系由I ＝q t可导出I ＝nqSv 【题组过关】1．(多选)有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ；设单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为e ，此电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为( )A ．nvS ΔtB ．nv ΔtC ．I ΔteD ．I ΔtSe解析：选AC ．因为I ＝q Δt ，所以q ＝I ·Δt ，自由电子数目为N ＝q e ＝I Δte，C 正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I ＝nevS ，所以自由电子数目为N ＝q e ＝I Δt e ＝nevS Δte＝nvS Δt ，A 正确，B 错误．2．(2018·广东佛山一中高二月考)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U 的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S 、电流为I 的电子束．已知电子的电荷量为e 、质量为m ，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内的电子个数是( )A ．I ΔleS m 2eU B ．I Δle m 2eU C ．I eSm 2eUD ．IS Δlem 2eU解析：选B ．设电子刚射出电场时速度为v ，长为Δl 的电子束内的电子数为n ，则eU ＝12mv 2 ①I ＝ne Δt ②Δt ＝Δl v③由①②③式解得n ＝I Δle m2eU，故B 正确．[随堂检测]1．现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源．以下关于电源的说法正确的是( )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 ．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能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解析：选B ．电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集．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，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A 错误．从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B 正确．若要电路中有电流，不仅需要有电源，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 错误．2．(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B ，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 ．电流相等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解析：选AD ．由电流定义知I ＝q t ＝net，A 正确，B 错误．由电流的微观表达式I ＝nSqv 知，I 、n 、q 均相等，因为S A <S B ，所以v A >v B ，C 错误，D 正确．3．(高考上海卷)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，其束流强度为1．2×10－5A ，则在1 s 内发射的重离子个数为(e ＝1．6×10－19C)( )A ．3．0×1012B ．1．5×1013C ．7．5×1013D ．3．75×1014答案：B4．已知铜导线中的电流为1 A ，铜导线的横截面积为1 mm 2，求：(1)在1 s 内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量e ＝1．6×10－19C)(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米含有8．5×1028个自由电子) 解析：(1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量为q ＝It ＝1 C ．所以1 s 内通过铜导线横截面的电子个数N ＝q e ＝11．6×10－19(个)＝6．25×1018(个)．(2)由电流的微观表达式I ＝nqSv 得自由电子的平均移动速率v ＝I nqS＝18．5×1028×1．6×10－19×1×10－6 m/s ≈7．35×10－5m/s ．答案：(1)6．25×1018个 (2)7．35×10－5m/s[课时作业] [学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1．关于电流的说法中正确的是( ) A ．根据I ＝q t，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，电流是矢量D ．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析：选D ．依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，选项A 错误；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，但如果方向变化，电流也不是恒定电流，所以选项B 、C 错误；选项D 正确．2．金属导体内电流增强，是因为( ) A ．导体内单位体积的自由电子数增多 B ．导体内自由电子定向移动的速率增大 C ．导体内电场的传播速率增大 D ．导体内自由电子的热运动速率增大解析：选B ．对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A 、C 错误；导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B 正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系，D 错误．3．一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S ，导线单位长度内的自由电子数为n ，铜导线内的自由电子所带的电荷量为e ，自由电子做无规则热运动的速率为v 0，导线中通过的电流为I ．则下列说法中正确的是( )A ．自由电子定向移动的速率为v 0B ．自由电子定向移动的速率为v ＝I neSC ．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD ．自由电子定向移动的速率为v ＝I ne解析：选D ．v 0为电子做无规则热运动的速率，非定向移动速率，故A 错误．对于电流微观表达式I ＝nqSv ，式中n 为单位体积内的自由电子数，而本题中n 为单位长度内的自由电子数，t 时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt ，电荷量Q ＝nvte ，所以电流I ＝Q t ＝nev ，所以v ＝I ne，故B 、C 错误，D 正确．4．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A ，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( )A ．1 500个B ．9．375×1019个 C ．9．375×1021个 D ．9．375×1020个解析：选C ．q ＝It ，n ＝q e ＝It e＝9．375×1021个． 5．如图所示的电解池，在1 s 的时间内，共有3 C 的正离子和3 C 的负离子通过截面xy ，则这个电路中的电流是( )A ．0 AB ．1．5 AC ．3 AD ．6 A解析：选D ．电解液中的正、负离子定向移动的方向相反，故它们产生同向的电流，由公式I ＝q t 得，电路中的电流I ＝3＋31A ＝6 A ，故D 正确．6．(2018·重庆市万州二中高二期中)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10 mA 的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c ＝3×108m s ，电子电荷量e ＝1．6×10－19C)( )A ．5×1010B ．5×1011C ．1×102D ．1×104解析：选B ．电子运动一周所需要的时间：t ＝240110×3×108 s ＝8×10－6s在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q ＝It ＝10×10－3×8×10－6 C ＝8×10－8 C环中具有电子数N ＝q e ＝8×10－81．6×10－19个＝5×1011个．7．铜的摩尔质量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动速率为( )A ．光速cB ．I neS C ．IρneSmD ．mIneSρ解析：选D ．假设电子定向移动的速率为v ，那么在t 时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρm，所以电量q ＝vtSρne m ，I ＝q t ＝vSρne m ，于是得：v ＝ImneSρ．二、多项选择题8．关于电流的方向，下列说法中正确的是 ( )A ．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 ．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析：选AD ．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，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，D 正确．9．给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( )A ．粗的地方电流大，细的地方电流小B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C ．各处的电流大小相同D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选CD ．同一根导线上的电流相等，故C 对；由I ＝nqSv 可得v ＝I nqS ，故D 对． 10．(2018·福建宁德一中高二检测)半径为 R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应满足( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小解析：选AB ．截取圆环的任一截面S ，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间 T 内，通过这个截面的电荷量为Q ，则有：I ＝q t ＝Q T ，又 T ＝2πω，所以I ＝Qω2π．分析各选项可知本题选A 、B ．三、非选择题11．如图所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s 内分别有1．0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，溶液中的电流方向如何？电流为多大？解析：NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na ＋定向移动的方向相同，即由A 流向B ．Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1．6×10－19 C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面M 的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝|q 1|＋|q 2|t＝ 1．0×1018×1．6×10－19＋1．0×1018×1．6×10－192 A ＝0．16 A ．答案：由A 流向B 0．16 A12．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手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？解析：通过的电荷量为：q ＝It ＝4×10－6×24×3 600 C ≈0．35 C通过的电子个数为：N ＝q e ＝0．351．6×10－19个≈2．19×1018个．答案：0．35 C 2．19×1018个。

高中物理第二章恒定电流2.1导体中的电场和电流知识导

1 导体中的电场和电流课标解读1.明白什么是电源，电源在电路中的作用.2.理解有电源的电路中导线的内部电场强度的特点，明白恒定电场与静电场的大体性质相同，在静电场中适用的关系在恒定电场中一样适用.3.明白什么叫恒定电流；明白电流的单位；理解电荷量、电流、通电时刻等物理量之间的关系.课前试探1.自由电子定向移动就可以形成电流，怎么样才能使自由电子定向移动呢？答案：使导体两头有电压.2.将小灯泡接在充满电的电容器两头，看到小灯泡闪亮一下后就熄灭了，而在手电筒里的小灯泡却能正常发光，这是为何呢？答案：在充满电的电容器两头接上小灯泡，电容器中的电荷通过小灯泡电路放电，正负电荷中和，放电电流刹时消失，不能在小灯泡电路中形成持续的电流.而手电筒中的电池能够使电路中维持有持续的电流.自主研学1.电源：别离带正、负电荷的两个导体A、B，用导线R将两导体连接，导线R中的_______便会在静电力作用下定向移动，导体B_______电子、导体A_______电子.两导体专门快形成等势体，导线R中只可能存在一个_______电流.如A、B间有一个装置，在B失去电子的同时，又及时地补充等量的电子，A、B导体上始终维持必然数量的正、负电荷.这种能把电子从A搬运到B的装置叫做_______.它的作用就是能使电路中维持_______的电流.2.恒定电场：当达到稳固状态时，导线中的电场是由______________等电路元件所积累的电荷一路形成，虽然电荷在运动，另外的又来补充（动态平衡）.电荷的散布是_______的，电场的散布也是_______的.导线内部的电场线的散布维持和导线_______.由稳固散布的电荷所产生的稳固的电场，称为_______.3.在稳固电场中，任何位置的电场强度都不随_______转变，其大体性质与_______相同.在静电场中所学的电势、电势差与电场强度关系式在此一样适用.4.恒定电流：大小、方向都不随时刻转变的电流称为_______.5.电流：用I表示，q表示在t时刻内通过导体横截面积的电荷量，则有：_______.电流的单位：_______，简称安，用符号A表示.对正、负离子都参与导电的情形下，通过导体横截面的电荷量q应是正、负离子电荷量绝对值的_______.三点剖析1.理解导线中的电场时要注意（1）产生稳恒电流的电路中的电场是合电场（E）.它由两部份组成：一是电源的电场（E0）；二是导线双侧的堆积电荷的电场（E′）.（2）稳恒电流的电路中的电场是稳固电场，即电路中的电荷散布是稳固的,但不是静态的绝对稳固，而是动态稳固.就电路中任一微元来讲，流走多少电荷，就补充等量的电荷.2.理解恒定电流时要注意（1）在产生恒定电流的电路中，自由电子在多个位置的定向运动速度不变.（2）通过导体横截面的电荷量跟通过这些电荷量所历时刻的比值叫电流.表示电流的强弱.I=q/t.单位：安培，简称安，国际符号A，它是国际单位制中的七个大体单位之一.因为串联电路中电流处处相等，所以横截面较小的导体中自由电子定向移动速度较大.（3）电流是标量，但有方向，一般称双向标量，其大小表示电流的强弱，电流的计算遵循代数加法而不是矢量加法.电流的方向不变的电流叫做直流电，大小恒定的直流电为稳恒电流.精题精讲例1 关于电流，以下说法正确的是( )A.通过截面的电荷量多少就是电流的大小B.电流的方向就是电荷定向移动的方向C.在导体中，只要自由电荷在运动，就必然会形成电流D.导体两头没有电压就不能形成电流思路解析按照电流的概念，电流是单位时刻内通过截面的电荷量，知A项错.规定正电荷定向移动的方向为电流方向，知B项错.自由电荷持续的定向移动才会形成电流，C错，D对.答案：D绿色通道正确地理解概念，才是学好物理的关键.例2 在电解液中，若5 s内沿相反方向通过面积为0.5 m2的横截面的正负离子电荷量均为5 C ，则电解液中的电流是多大？思路解析通过横截面的电荷量q 为正、负离子的电荷量绝对值之和，即q=5×2 C=10 C得I=tq =2 A. 答案：2 A黑色陷阱(1)误以为I=q/t 中的q 为通过单位面积的电荷量，实际上q 与横截面的面积大小无关.(2)将电解液导电等同于金属导体导电，误以为电荷量q=5 C.例3 电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速度v 在半径为r 的轨道上运动，用e 表示电子的电荷量，则其等效电流为多大？思路解析等效电流即为电子沿圆周持续运动时产生的.每经一个周期，通过圆周某点的电荷量为E.电子运动的周期T=2πr/v.由I=q/t 得I=e/T=ve/2πr. 答案：r ev 2。

高中物理第二章恒定电流第一节电源和电流课堂探究学案新人教选修

第一节电源和电流讲堂研究研究一对电流的理解·问题导引·人走夜路时常常用手电筒来照明，请思虑：（1）若没有安装电池，合上电门，手电筒发光吗？（2）电路中存在连续电流的条件是什么？提示：（ 1）没有电池，手电筒不会发光；（ 2）要有连续的电流，一定要有电源供给电压．·名师精讲·1．电流的形成（1）产生电流的条件：导体两头存在电压．（2）形成连续电流的条件：导体两头连续电压．2．电流的方向（1）规定正电荷定向挪动的方向为电流的方向，负电荷定向挪动的方向与电流的方向相反．（2）金属导体中自由挪动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向挪动的方向相反．3．电流是标量：电流固然有方向，可是它按照代数运算法例，所以电流不是矢量，是标量．4．电流的大小（ 1）定义式：I qt 内的均匀值．关于恒定电流，电，用该式计算出的电流是时间t流的刹时价与均匀值相等．（ 2）两点说明：①电解液中正、负离子定向挪动的方向固然相反，但正、负离子定向挪动形成的电流方向是同样的，应用I q求电流时， q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．t② q＝ It是 I q的变形，是求电荷量的重要公式．此中 I 是电流在时间 t 内的均匀值．t特别提示（ 1）公式I q中 q 是时间 t 内经过某横截面的电荷量，不是单位横截面t的电荷量．（ 2）用公式I qq 要与时间 t 相对计算电流大小时，只需代入电荷量的绝对值，且t应．【例 1】某电解池中，若在 2 s 内各有 1.0 ×10 19个二价正离子和 2.0 ×10 19个一价负离子经过某截面，那么经过这个截面的电流是（）A． 0B． 0.8 A C． 1.6 A D． 3.2 A点拨：电流的大小等于单位时间内经过导体横截面的电荷量，而正电荷的定向挪动形成电流与负电荷定向挪动形成电流是等效的．分析：电荷的定向挪动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向挪动时，经过某截面的电荷量应是二者绝对值的和．故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s 内经过截面的总电荷量应为q＝1.6×10－19×2×1.0×1019C＋1.6×10－19×1×2.0×1019C ＝6.4 C.依据电流的定义式得I q 6.4A＝ 3.2 A. t2答案： D题后反省正确理解电流的形成，当正、负电荷都参加定向挪动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献．举一反三在例 1 中，假如在 2 s 内抵达阳极的负离子和抵达阴极的正离子的电荷量都是 3.2 C ，那么电解池中的电流又是多大？分析：抵达阴极的 3.2 C 的负离子，可理解为有 1.6 C 的负离子由阴极抵达阳极，同时又有 1.6 C的正离子由阳极抵达了阴极，故电解池的电流为q 3.2I A＝ 1.6 A.t2答案： 1.6 A研究二电流的微观表达式·问题导引·自由电荷在金属导体中做定向挪动形成电流，那么电流的强弱与自由电荷做定向挪动的快慢能否相关呢？请思虑以下问题：（1）金属导体中自由电子的定向挪动速率与电流的传导速率同样吗？（2）金属导体中电流强弱与自由电子的运动速率相关吗？提示：自由电子的定向挪动速率与电流的传导速率不是一回事，电流的传导速率等于光速；自由电子的定向挪动速率越大，电流就越大．·名师精讲·1．成立模型：如下图，AD表示粗细均匀的一段导体，长为l ，两头加必定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向挪动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q.2．理论推导：导体AD中的自由电荷总数：N＝ nlS .总电荷量Q＝ Nq＝ nlSq.全部这些电荷都经过横截面 D 所需要的时间 t lq ＝ It可得：导体AD 中的电流. 依据公式Q nlSqnqS .Ilt3．结论：因而可知，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、定向挪动速率的大小，还与导体的横截面积相关．特别提示使用公式 I ＝ nqSv议论问题时，要注意以下两点：（1）要正确理解式中各物理量的意义，各个物理量都要用国际单位．（2）由该式不难理解，导体横截面积大的地点，电荷运动速率较慢．4．两个公式的比较I ＝ /I＝nqSv q t公式性质定义式决定式电流的意义时间 t 内的均匀电流某时辰的刹时电流描绘的角度大批电荷定向挪动的宏观形成电流的微观实表现质联系由 I ＝ q/ t 可导出 I ＝ nqSv【例 2】（多项选择）截面积为S 的导线中通有电流I .已知导线每单位体积中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向挪动的速率是v，则在时间t 内经过导线横截面的电子数是（）A．nSv t B．nv t C. I tD.It e Se点拨：电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量，只需求出经过导线截面的电荷量，即可求出电子数．分析：电荷量 q＝It ，单位体积内的电子数已知，要求出t时间内有多少电子经过截面，才能求出电子数．（ 1）依据电流的定义式可知，在t 内经过导线截面的电荷量q＝ I t .所以在这段时间内经过导线横截面的自由电子数为q I tN，选项 C 正确．e e（ 2）自由电子定向挪动的速率是v，所以在时间t 内，位于以截面 S为底、长 l ＝v t的这段导线内的自由电子都能经过截面．这段导线的体积V＝ Sl ＝ Sv t ，所以t 内经过截面 S 的自由电子数为N＝ nV＝nSv t ，选项A正确．答案： AC题后反省本题主要考察电流的定义式和微观表达式的应用．求解本题的重点是对电流的实质要有正确的理解，依照电流的宏观和微观表达式，灵巧运用解题．举一反三在例 2 中，假如导线上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此导线沿轴线方向做速度为 v 的匀速直线运动时，因为导线运动而形成的等效电流大小为（）A．vq B. qC．qvS D.qS分析：在运动方向上假定有一截面，则在t 时间内经过截面的电荷量为＝· ，等Q vt qQq ，故A正确．效电流It答案： A。

高中物理第二章恒定电流 2.1导体中的电场和电流课堂教学教案新人教版选修3-1

电流的定义：物理上把通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用的时间t的比值称为电流。用I表示电流。电流的定义式是什么？
学生：I=
教师：回忆一下初中学过的知识，电流的单位有哪些？它们之间的关系是什么？
学生：在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。
电流的常用单位还有毫安（mA）和微安（μA）。
高中物理课堂教学教案
年月日
课题
§2.1导体中的电场和电流
课型
新授课（课时）
教学目标
（一）知识与技能
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。
（二）程与方法
在理解恒定电流的基础上，会灵活运用公式计算电流的大小。
（三）情感、态度与价值观
通过本节对电源、电流的学习，培养将物理知识应用于生活和生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理问题。
解析：设在t=1 s内，通过某横截面的二价正离子数为n1，一价离子数为n2，元电荷的电荷量为e，则t时间内通过该横截面的电荷量为q=（2n1+n2）e
电流强度为I= = = ×1.6×10-19A=3.2 A
【例3】氢原子的核外只有一个电子，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动。已知电子的电荷量为e，运动速率为v，求电子绕核运动的等效电流多大？
思考：在静电场中所学的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中还是否适用呢？
过渡：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何特点，又如何描述呢？
3、恒定电流
教师：恒定电场中的电流是恒定不变的，称为恒定电流（为什么？）。
电流的强弱就用电流这个物理量来描述。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

高中物理第二章恒定电流恒定电流学案新人教选修

2.11 《恒定电流》【学习目标】1.知道电源、电流、电动势的概念,掌握电阻定律、焦耳定律。

2.会用串、并联电路的电压、电流及功率的分配规律分析电路并进行相关的计算。

3.理解欧姆定律、闭合电路的欧姆定律,并能熟练运用。

4.通过实验探究决定导线电阻的因素,会使用多用电表, 通过实验测量电源的电动势和内阻。

5.通过实验观察门电路的基本作用,初步了解逻辑电路的基本原理及其在自动控制中的应用。

【三“点”探究】主题1:从微观角度认识电流(1)如果已知某导线的横截面积为S,单位体积内自由电子数(即自由电子“密度”)为n,你能否得出通过该导线的电流I与导线内自由电子定向移动速率v之间的关系?(2)请从微观角度解释电动机和电源工作时也会发热的现象。

主题2:闭合电路的欧姆定律(1)闭合电路的欧姆定律总是成立的吗?如果电路不是纯电阻电路,公式E=U+Ir是否依然成立?为什么?(2)同一个灯泡的灯丝电阻是一定的吗?图示中1是某电池的U-I图象,2是某小灯泡的U-I图象,如果把此灯泡单独接在此电池上,怎样根据图象求出此时灯泡的实际功率呢?主题3:电学实验(1)图甲、乙是两种伏安法测电阻的电路图,图丙、丁是两种测电池电动势和内阻的电路,请简单分析各种测量方法中引起系统误差的主要因素。

(2)选择电学测量仪表要遵循什么样的原则?要测量一个电动势大约只有0.2 V的水果电池的电动势和内阻,显然实验室中一般的电压表无法适用,如果给你两只规格分别为I1g=3 mA、r1=100 Ω及I2g=100 mA、r2=1 Ω的电流表、,你能否设计一个测量电路?【拓展提升】拓展一、含电动机的电路分析论述: 电功W=UIt是指电路元件工作时消耗的电能,不同的元件将消耗的电能转化为内能、机械能、化学能等不同形式的能量,其中产生的内能可以用Q=I2Rt来计算。

对于电热元件来说W=Q,对于电动机来说,没有转动时W=Q,转动时W>Q。

1.抽油烟机是现代厨卫不可缺少的用具,下表是某家用抽油烟机说明书中的主要技术参数表。

高中物理第二章恒定电流 2.3 欧姆定律知识导学案新人教版选修3-1

3 欧姆定律问题探究已知电流表可测量的最大电流是0.6 A.当一个电阻两端电压是1.5 V 时，通过它的电流为0.2 A.如果在该电阻两端加6 V 的电压，请同学们思考一下，能否选用这个电流表来测量后一种情况下的电流？自学导引一、欧姆定律电阻1.电阻：反映导体对电流的___________作用，其定义式为___________，对同一个导体，不管电压和电流的大小怎样变化，比值R___________，对于不同的导体，R 的数值一般是___________.电阻的单位：___________，简称欧，国际符号___________.对电阻单位欧姆的规定：如果在导体两端加上1 V 的电压，通过它的电流恰好为1 A ，这段导体的电阻就是__________________.电阻常用的单位还有_________和________.且有：1________=103 Ω,1______=106Ω. 答案：阻碍 R=IU是不变的不同的欧姆 Ω 1 Ω k Ω M Ω k Ω M Ω 2.欧姆定律：导体中的电流I 跟导体两端的电压U 成，跟导体的电阻成，其表达式为，欧姆定律是在金属导体的基础上总结出来的.实验表明，除金属外，欧姆定律对也适用，但对气态导体(如日光灯管中的气体)和某些导电器件(如晶体管)并不适用. 答案：正比反比 I=RU电解液二、导体的伏安特性曲线用横轴表示电压U ，纵轴表示电流I ，画出的IU 的关系图象叫做导体的________________.如图2-3-1，伏安特性曲线直观地反映出导体中的电压与电流的关系.图2-3-1金属导体的伏安特性曲线是一条过原点的直线，直线的斜率为金属导体的_________.具有这种特性的电学元件叫做_________，通常也叫纯电阻元件，欧姆定律适用于该类型电学元件.对欧姆定律不适用的导体和器件，伏安特性曲线不是直线，这种元件叫做___________，通常也叫做非纯电阻元件.答案：伏安特性曲线电阻的倒数线性元件非线性元件疑难剖析一、对欧姆定律的理解1.R 是一个跟导体本身有关的量，与导体两端电压U 和通过的电流I 无关，绝不能由R=IU而错误地认为“R 与U 成正比，R 与I 成反比”. 2.I=RU中的I 、U 、R 是同一时刻对同一导体或同一段不含电源的电路而言的.3.欧姆定律是一个实验定律，是在金属导电的基础上总结出来的.使用欧姆定律时应注意：（1）对象准确.电压U 必须是导体R 两端的电压，电流I 才是通过R 的电流.（2）欧姆定律并不适用于所有导电现象.除金属外，对电解液导电也是适用的，但对气体导电就不适用了.欧姆定律适用于“线性电阻”.（3）将欧姆定律变形得R=IU，是电阻的定义式，表明了一种量度和测量电阻的方法，并不说明“电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比”.R=I U适用于所有导体，无论是“线性电阻”还是“非线性电阻”. 4.“I=R U ”与“I=t q ”两者是不同的，I=tq是电流的定义式，只要导体中有电流，不管是什么导体在导电，都适用，而I=RU是欧姆定律的表达式，只适用于特定的电阻（线性电阻），不能将两者混淆.【例1】根据欧姆定律，下列说法中错误的是（） A.从关系式R=IU可知，对于一个确定的导体来说，如果通过的电流越大，则导体两端的电压也越大B.从关系式R=I U可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比 C.从关系式I=R U可知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比,跟导体的电阻成反比D.从关系式R=IU可知，对一个确定的导体来说，所加的电压跟通过的电流的比值是一确定值思路分析：将欧姆定律的数学表达式I=R U 转换成公式R=I U 和公式U=IR ，其中公式I=RU 表示电流的决定式，即I 与U 成正比，与R 成反比；公式R=IU是电阻的定义式，即R 与U 、I皆无关；公式U=IR 只是电流I 经过电阻R 的电压降，即U 与I 成正比(R 一定时)，与R 成正比(I 一定时)，所以A 、C 、D 都是正确的说法. 答案：B 温馨提示：对I=R U 和R=IU我们一定要理解其本质的物理含义，而不能仅仅只从数学的角度来进行理解.【例2】若加在某导体两端的电压变为原来的53时，导体中的电流减小了0.4 A.如果所加电压变为原来的2倍，则导体中的电流是多大?思路分析：本题考查欧姆定律的应用，我们可以用多种方法进行解决.解法一：依题意和欧姆定律得：R=4.05/30000-=I U I U ，所以I 0=1.0 A 又因为R=2002I U I U =,所以I 2=2I 0=2.0 A.解法二：由R=4.05/201100U I U I U =∆∆=，得I 0=1.0 A 又R=2200I U I U ∆∆=，所以ΔI 2=I 0,I 2=2I 0=2.0 A. 解法三：画出导体的I-U 图象，如图2-3-2所示，设原来导体两端的电压为U 0时，导体中的电流为I 0，导体两端的电压为53U 0时，导体中的电流为I ，则I=I 0-0.4图2-3-2当U ′=2U 0时，电流为I 2. 由I-U 图象可知，02000002524.0534.0U I U U I U I ===-,所以I 0=1.0 A,I 2=2I 0=2.0 A.答案:2.0 A温馨提示：(1)用I-U 图象结合比例式解题，显得更直观、简捷,物理意义更鲜明. （2）导体的电阻是导体自身的一种属性，与U 、I 无关，因而R=I U =IU ∆∆，用此式讨论问题更简捷明了.【例3】某电流表的电阻约为0.1 Ω，它的量程是0.6 A ，如将这个电流表直接连接到2 V 的蓄电池的两极上，会产生什么后果？思路分析：因为电流表的电阻很小，直接连到电源的两极上后，会因通过电流表的电流过大而烧坏电流表.该题只需计算出在2 V 的电压下通过电流表的电流值，然后跟电流表的量程进行比较即可.答案：根据欧姆定律，I=R U =1.02 A=20 A 20 A>>0.6 A,会将电流表烧坏. 温馨提示：由于电流表的电阻都很小，所以实验中绝不允许直接把电流表接到电源的两极上.而电压表的电阻都很大（数千欧以上），如把电压表直接连到电源的两极上，通过电压表的电流很小（约几毫安）可忽略，所以实验中可以用电压表直接测电源电压.【例4】将10 V 电压加在阻值为500 Ω的金属导体两端，在1 min 内有多少电子通过导体的横截面？思路分析：根据欧姆定律求出金属导体中的电流，再结合电流的定义式即可求出1 min 内通过导体横截面的电荷量，最后求出电子数目. 答案：根据欧姆定律知，通过导体的电流：I=R U =50010 A=0.02 A在1 min 内通过导体横截面的电荷量q=I ·t=ne即0.02×60=n ×1.6×10-19可解在1 min 内通过导体横截面的电子数为：n=7.5×1018（个）. 温馨提示：本题将欧姆定律和电流的意义综合在一起考查，解决本题的关键是抓住电流是联系欧姆定律和电荷量的中间纽带. 二、伏安特性曲线和U-I 曲线伏安特性曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻的倒数，而U-I 特性曲线上各点与原点连线的斜率表示电阻.在作导体的伏安特性曲线时，坐标轴标度的选取是任意的，因此利用图线的斜率求电阻大小时，不能用tan θ，必须利用ΔU 和ΔI 的比值计算. 【例5】图2-3-3所示的图象所对应的两个导体：图2-3-3(1)电阻关系R 1∶R 2为__________；(2)若两个导体中的电流相等（不为零）时，电压之比U 1∶U 2为__________； (3)若两个导体的电压相等（不为零）时，电流之比I 1∶I 2为__________.思路分析：本题考查欧姆定律和I-U 图象的综合应用，我们只要清楚欧姆定律的内容及I-U 图象的意义，题目即可解决. 解析：（1）由I-U 图象可知 R=IUk ∆∆==θtan 11 所以R 1=331051010--⨯⨯ Ω=2 Ω R 2=3310151010--⨯⨯ Ω=32 Ω 因此R 1∶R 2=2∶（32）=3∶1. （2）由欧姆定律得U 1=I 1R 1,U 2=I 2R 2. 由于I 1=I 2,则U 1∶U 2=R 1∶R 2=3∶1. （3）由欧姆定律得I 1=11R U ,I 2=22R U 由于U 1=U 2所以I 1∶I 2=R 2∶R 1=1∶3.答案:(1)3∶1 (2)3∶1 (3)1∶3 温馨提示：分析I-U 图象或U-I 图象时，首先要明确是什么图象，再明确图线斜率k 的意义，究竟是k=R 还是k=R1. 【例6】如图2-3-4所示，为导体a 、b 的U-I 图线，由此判断（）图2-3-4A.导体a 的电阻大于导体b 的电阻B.导体a 的电阻小于导体b 的电阻C.若将两导体串联，导体a 的发热功率大于导体b 的发热功率D.若将两导体并联，导体a 的发热功率大于导体b 的发热功率思路分析：导体的电阻R=IU在导体a 、b 的U-I 图线上分别取横坐标相同（即电流值相同）的两点.由图知导体a 的U-I 图上该点的纵坐标较大，故导体a 的电阻R=IU较大.故选项A正确，B 错误.在串联电路中，各段电路上损耗的电功率跟电路电阻成正比，而在并联电路中，每条支路上损耗的电功率跟支路电阻成反比.由于R a ＞R b ，故C 正确，D 错误. 答案：AC温馨提示：判断两根导体电阻的大小还可以这样分析：方法一，在a 、b 导体的U-I 图线上，取纵坐标相同的两点（即电压值相同的两点）.由图可知，b 图线上该点的横坐标较大，即电流较大，据电阻定义R=IU知，导体b 的电阻较小.方法二，在某一图线上取一点，设其坐标为（I,U ），由电阻定义知，该图线描述的导体电阻R=IU，即为该图线的斜率，即R=tanα（α为图线的倾角），由图知，a 的斜率较大，故导体a 的电阻较大.注意：R=tan α结论仅适用于纵轴表示电压，横轴表示电流时的U-I 图线.若纵轴表示电流，横轴表示电压，则R=cot α.解图象问题时一定要注意纵轴和横轴分别表示什么物理量，其斜率的物理意义是什么.若该图象为I-U 图象，则答案就不同了.【例7】如图2-3-5所示，为某小灯泡的电流与其两端的电压关系图线，试分别计算出其电压为5 V 、10 V 时小灯泡的电阻，并说明电阻的变化规律.图2-3-5思路分析：我们可以先由伏安特性曲线结合欧姆定律解出两个状态的电阻，然后再说明电阻的变化规律.答案：根据图象，当电压为5 V 时，电流为0.5 A ，所以有：R=I U =5.05 Ω=10 Ω 当电压为10 V 时，电流为0.7 A ，所以R 2=I U =7.010 Ω≈14.3 Ω 随着电压的升高，曲线的斜率越来越小，电阻越来越大，因此其电阻是非线性电阻，不是一个固定的值.实际上我们生活中用的白炽灯泡都是这样一种情况，只不过在电压变化不大的情况下不考虑罢了.温馨提示：对于非线性元件其I-U 图象为曲线，不遵守欧姆定律，但对于某一确定的电压和相应的电流，其间的关系仍满足欧姆定律. 拓展迁移实验：测绘小灯泡的伏安特性曲线一、实验目的描绘小灯泡的伏安特性曲线并分析其规律. 二、实验原理根据欧姆定律，在纯电阻电路中，电阻两端的电压和通过电阻的电流呈线性关系，即U-I 图线是一条过原点的直线.但是实际电路中由于各种因素的影响，U-I 图线就可能不是直线.用伏安法分别测出灯泡两端电压及流过的电流便可绘出U-I 图线，其原理图如图2-3-6所示.三、实验步骤1.确定电流表、电压表的量程，为减小误差采用安培表外接法，按图2-3-6所示的原理电路图连接好实验电路.图2-3-62.把滑动变阻器的滑动片调节到使接入电路中的电阻值最小的位置，电路经检查无误后，闭合开关S.3.改变滑动变阻器滑动片的位置，读出几组相应的电流表、电压表的示数I 和U ，记入表格内，断开开关S.4.在坐标纸上建立一个直角坐标系，纵轴表示电流，横轴表示电压，用平滑曲线将各数据点连接起来，便得到伏安特性曲线.5.拆去实验线路，整理好实验器材. 四、特别注意1.本实验要作出I-U 图线，要求测出一组包括零在内的电压、电流值，因此变阻器要采用分压接法.2.由于小灯泡电阻较小，故应采用电流表外接法.3.开关闭合前变阻器滑片移到接入电路中的阻值最小处.4.开关闭合后，调节变阻器滑片的位置，使灯泡的电压逐渐增大，可在伏特表读数每增加一个定值时，读取一次电流值；调节滑片时应注意伏特表的示数不要超过小灯泡的额定电压.5.所画线为曲线的原因是金属的电阻率随温度升高而变大. 练习：有一灯泡上标有“6 V 0.1 A ”的字样，现要测量该灯泡的伏安特性曲线，有下列器材供选用：A.电压表(0—5 V ，内阻2.0 k Ω)B.电压表(0—10 V ，内阻3.0 k Ω)C.电流表(0—0.3 A ，内阻3.0 Ω)D.电流表(0—6 A ，内阻1.5 Ω)E.滑动变阻器(30 Ω，2 A)F.滑动变阻器(100 Ω，0.5 A)G.学生电源(直流9 V)及开关、导线等(1)实验中所用的电压表应选____________，电流表应选____________，滑动变阻器应选____________.(2)画出实验电路图，要求电压从0 V 开始测量.解析:(1)电压表的量程应大于小灯泡的额定电压 6 V ，故电压表选B.小灯泡的额定电流为0.1 A ，故电流表选C.由题目要求可知变阻器用分压式，故选电阻较小的E. (2)小灯泡的电阻R=1.06I U Ω=60 Ω，故电流表应用外接法，变阻器接成分压式，电路如图所示.(为什么电流表用外接法?)。

高中物理第二章恒定电流 2.1 导体中的电场和电流教案新人教版选修3-1(2021年整理)

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2.1、导体中的电场和电流过程（二）新课讲述——--第一节、导体中的电场和电流1．电源：先分析课本图2。

1-1 说明该装置只能产生瞬间电流（从电势差入手）【问题】如何使电路中有持续电流？（让学生回答—电源）类比：（把电源的作用与抽水机进行类比）如图2—1，水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来,则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。

A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下,水管中只可能有一个瞬时水流.教师提问：怎拦才能使水管中有源源不断的电流呢？让学生回答：可在A、B之间连接一台抽水机，将水池B中的水抽到水池A中，这样可保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。

归纳: 电源就是把自由电子从正极搬迁到负极的装置。

（从能量的角度看,电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置）。

高中物理第二章恒定电流导体的电阻导学案新人教选修

2.6导体的电阻【知识点回顾】一、探究导体电阻与其影响因素的定量关系A 、4 AB 、2 AC 、 AD 、41A2. 某用电器离供电电源距离为L ，线路上的电流为I ，若要求线路上的电压降不超过U ，已知输电线的电阻率为ρ，该输电线的横截面积最小值是A 、ρL/RB 、2ρLI/UC 、U/ρLID 、2UL/I ρ3.如图所示，两只相同的白炽灯L 1和L 2串联接在电压恒定的电路中.若L 1的灯丝断了，经搭丝后与L 2. 串联，重新接在原电路中，则此时L 1的亮度与灯丝未断时比较( )A.不变B.变亮C.变暗D.条件不足，无法判断4.两根完全相同的金属裸导线，如果把其中一根均匀拉长到原来的两倍，把另一根对折后绞合起来，然后给它们分别加上相同的电压，则在同一时间内通过它们的电荷量之比为( )A.1:4B.1:8C.1:16D.16:l5. (多选)关于材料的电阻率，下列说法中正确的是( )A.把一根长导线截成等长的三段，每段的电阻率是原来的31在此处键入公式。

B.金属的电阻率随温度的升高而增大C.纯金属的电阻率较合金的电阻率小D.电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量【层次一】1．导体的电阻是导体本身的一种性质，对于同种材料的导体，下列表述正确的是( )A ．横截面积一定，电阻与导体的长度成正比的两倍，要使两电阻丝，长度之比为6∶1，那么两根导线；如果通过两根导线的电流强度相同，则其电功800 Ω.如果在A、B间的某处发生短，电流表示数为40 mA.求发生短路点相距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。

新高中物理第二章恒定电流第1讲电源和电流学案新人教版选修3.doc

新高中物理第二章恒定电流第1讲电源和电流学案新人教版选修3[目标定位] 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，会用公式q＝It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．一、电源恒定电场1．电源(1)电源是不断地把电子从正极搬运到负极从而维持正、负极之间一定电势差的装置．(2)作用电源的作用是移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，从而保持电路中有持续电流．电源P在内部能把电子从正极A搬运到负极B，如图1所示．图12．恒定电场(1)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的．(2)特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化．例1 将一些电学元件用导线连接在某电源的两端，下列描述正确的是( ) A．电源的作用是使电源的正、负极两端保持一定的电势差B．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷C．导体中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D．导体中的电场是由电源的电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而形成的解析电源将负电荷从负极搬到正极，维持正、负极间有一定的电势差，A正确，B错误；导体中的电场是电源电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而成的，C错误，D正确．答案AD二、恒定电流1．定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．2．物理意义：单位时间内通过导体横截面的电荷量．电流是表示电流强弱程度的物理量．3．定义式：I＝。

其中：I表示电流，q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量．4．单位：安培，符号：A。

其他单位：毫安(mA)、微安(μA)。

1A＝103mA＝106μA。

5．方向：电流是标量，但有方向．导体内正电荷定向移动的方向为电流方向，即电流方向与负电荷定向移动的方向相反．深度思考判断下列说法是否正确，并说明理由．(1)电流有方向，所以说电流是矢量．(2)由于I＝，所以说I与q成正比，与t成反比．答案(1)不正确，电流的计算遵循代数运算法则，所以是标量．(2)I ＝是电流的定义式，电流与q无正比关系，与t无反比关系．例2 在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图2所示．如果测得2s内分别有1。

高中物理第二章恒定电流电阻定律知识导学案新人教选修

6 电阻定律问题探究收音机的音量调节、音响混频控制台上可滑动的声音控制系统、一些台灯的亮度调节都要用到电位器.你知道电位器是根据什么原理制造的吗?关于电阻你了解多少?导体的电阻由哪些因素来决定?这节就来探究这些问题.自学导引一、电阻定律的探究1.实验探究（1）实验目的：探究电阻与导体的材料、横截面积、长度之间的关系.（2）实验方法：____________________________.（3）实验原理：串联电路中电压与电阻成正比.（4）实验结果：_________________________________________________________________.答案：控制变量法电阻之比等于长度之比，等于横截面积之比的倒数.长度、横截面积相同，材料不同的导体电阻不同2.逻辑推理探究（1）分析导体的电阻和它的长度的关系;（2）研究导体电阻与它的横截面积的关系;（3）实验探究导体电阻与材料的关系.3.结论：________________________________________________________________________. 答案：导体的电阻跟导体的长度成正比，跟导体的横截面积成反比，还跟材料有关.二、电阻定律1.内容：在温度一定的情况下，导体的电阻跟它的长度成________，跟它的横截面积成_____________. 答案：正比反比2.公式：______________，式中ρ为导体材料的电阻率，l 是导体长度，S 是导体的横截面积. 答案：R=ρSl 3.适用条件：____________________________________.答案：温度一定，粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解质溶液4.注意：电阻是导体本身的属性，跟导体两端的电压和通过的电流无关，______________只是定义式，____________是决定式.类似于E=q F 是定义式，E 与F 、q 无关.E=k 2r Q 是点电荷产生的场强的决定式和计算式，由Q 及r 决定.答案：R=I U R=ρSl 三、电阻率1.意义：导体的电阻率ρ是导体材料本身的属性，是反映材料的性能的物理量.答案：导电2.定义式：_______________________________________________.答案：ρ=lRS 3.国际单位：___________________，符号____________________.答案：欧姆·米 Ω·m4.注意：①电阻率是材料本身的属性，反映材料对电流阻碍能力的强弱.②同种材料的电阻率ρ随温度的变化而___________，金属材料的电阻率ρ随温度的升高而____________，这就是金属的电阻随温度升高而增大的原因所在.____________就是利用金属的电阻随温度的变化而制成的.有些合金的电阻率几乎不随温度变化，常用来制作_____________.当温度降低到绝对零度附近时，某些材料的电阻率突然减小到零，这种现象叫做_____________，处于这种状态的导体叫做_____________.答案：变化升高电阻温度计标准电阻超导现象超导体疑难剖析一、电阻与电阻率1.电阻、电阻率是不同的两个物理概念，不能混淆.电阻反映的是导体本身导电性能的物理量，它与导体的几何形状有关；而电阻率是反映材料本身导电性能的物理量，它与材料制成什么样的导体无关，只由导体材料和温度决定.不能根据ρ=lRS ，错误地认为电阻率跟导体的横截面积S 成正比，跟导体长度l 成反比.2.某种材料的电阻率大，不能说它对电流的阻碍作用一定大.这是因为：电阻率大的材料制成的电阻可以是一个小电阻，这完全可由电阻的l 、S 决定.如果该材料制成的电阻，当S 很大，l 很小，则它的电阻就很小，它对电流的阻碍作用可以很小.3.纯金属的电阻率ρ很小，比较短的金属导线，其电阻一般不予考虑.合金的ρ较大，灯泡的灯丝、电炉的电阻丝并不很长，但它们的电阻都较大.对于同种材料，在同一温度下，ρ是一个恒量,但ρ与温度有关系，金属导体的ρ随温度的升高而增大，例如灯丝电阻随温度的变化是比较明显的，但在高中阶段如不强调，一般不考虑温度的影响.有些金属合金如锰铜ρ几乎与温度无关，而半导体的电阻率不随温度的升高而增大，反随温度的升高而减小.4.本节较易出错的地方是讨论导体形状变化而引起电阻变化的问题，在这个过程中我们需要注意的是不管导线如何形变，它的总体积是不变的，这是问题的隐含条件，也是解题的关键.具体地说：①当我们把一根导线均匀地拉长为原来的n 倍时，那么它的横截面积将变成原来的n l ，由电阻定律可知，它的电阻将变成原来的n 2倍.②当我们使导线的直径变为原来的n 倍时，其横截面积将变为原来的n 2倍.又由于它的体积不变，所以它的长度会变成原来的2n l ，由电阻定律可知它的电阻将会变成原来的4n l . 【例1】两根完全相同的金属导线，如果把其中的一根均匀拉长到原来的4倍，把另一根导线对折后绞合起来，则它们的电阻之比为_______________.思路分析：本题考查电阻定律的应用.解析：由电阻定律设金属导线原来的电阻为R=ρSl 拉长后l 1=4l ，因为总体积V=lS 保持不变，所以截面积S 1=S ／4所以：R 1=ρ11S l =ρ4/4S l =16R 对折后l 2=l ／2，截面积S 2=2S所以：R 1=ρ22S l =ρS l 22/=4R 则后来两导线的电阻之比：R 1∶R 2=64∶1.答案：64∶1温馨提示：某一导体形状改变后，讨论其电阻变化要抓住要点:①电阻率不变;②总体积不变，由V=lS 可知l 和S 成反比例变化.在ρ、l 、S 都确认后，应用电阻定律R=ρSl 来判断. 【例2】一个标有“220 V 60 W ”的白炽灯泡，加上的电压U 由0逐渐增大到220 V ，在此过程中，电压U 和电流I 的关系可用图线表示，在图2-6-1所示的四个图线中，符合实际的是（）图2-6-1思路分析：本题考查电阻率随温度变化的关系.白炽灯泡的灯丝是钨丝，电阻率随温度的升高而增大.所以当灯丝的温度随电压的逐渐增大而升高时，灯丝的电阻会逐渐增大.解析：在U-I 图象中R=I U =tan θ，由于电压增大时灯丝温度明显升高，所以灯丝电阻增大，即图象的斜率应当增大.又由于电阻率随温度升高而单调增大，所以斜率应当单调增大.可判断A 、C 、D 图肯定不符合实际，从而只能选B.答案:B温馨提示：在应用电阻定律分析问题时，一般不考虑温度的变化，认为电阻率不变.但当题目明确提示或暗示温度变化使电阻率有明显变化时，则要依据电阻率随温度变化的关系，结合电阻定律、欧姆定律分析判断.二、欧姆定律与电阻定律1.由欧姆定律导出的R=IU ，是电阻的定义式，公式表明可由电路的工作状态来计算电阻的大小，但电阻大小与加在它上面的电压和通过它的电流均无关. 2.电阻定律R=ρSl ，是电阻的决定式，公式表明电阻的大小由导体本身的因素决定，其中电阻率反映了材料的导电性能.同种材料导体的电阻随导体长度和横截面积的变化而变化.【例3】如图2-6-2所示，一圈粗细均匀的导线长1 200 m ，在两端点A 、B 间加上恒定电压时，测得通过导线的电流为0.5 A.如剪去BC 段，在A 、C 两端加同样电压时，通过导线的电流变为0.6 A ，则剪去的BC 段为多长？图2-6-2思路分析：由于电压恒定，根据欧姆定律可算出导线AB 和AC 段的电阻比，再根据电阻定律算出长度比，即得剪去的导线长度.解析：设整个导线AB 的电阻为R 1，其中AC 段的电阻为R 2，根据欧姆定律：U=I 1R 1=I 2R 2所以656.05.02112===I I R R .再由电阻定律，导线的电阻与其长度成正比，所以AC 段导线长：l 2=12R R l 1=65×1 200 m=1 000 m.由此可知，剪去的导线BC 段的长度为：l x =l 1-l 2=200 m.答案：200 m温馨提示：对于这一类问题，由于导线的电阻、电阻率及横截面积均未知，故直接应用两定律很难求解.考虑到应用比例和比值关系，消去未知量，题目就迎刃而解了.【例4】A 、B 两地相距40 km ，从A 到B 两条输电线的总电阻为800 Ω，若A 、B 之间的某处E 两条线路发生短路，为查明短路地点，在A 处接上电源，测得电压表示数为10 V ，电流表示数为40 mA.求短路处距A 多远?思路分析：本题的关键是根据题意画出电路图，根据电路图，利用欧姆定律和电阻定律来解决问题. 解析：根据题意画出电路如图2-6-3所示，A 、B 两地相距l 1=40 km.原输电线总长2l 1=80 km ，电阻R 1=800 Ω.图2-6-3设短路处E 距A 端为l 2，A 、E 间输电线电阻R 2=3104010-⨯=I U Ω=250 Ω 由R=ρSl ,得212122l l R R = 所以l 2=12R R l 1=800250×40 km=12.5 km 即短路处距A 端12.5 km.答案:12.5 km温馨提示：当两输电线发生短路时，一般是两导线搭接了，在搭接处无搭接电阻；若是两输电线在某处发生漏电情况，则漏电处有漏电电阻.【例5】超导材料电阻降为零的温度称为临界温度，1987年我国科学家制成了临界温度为90 K 的高温超导材料.(热力学温度T 与摄氏温度t 的关系是T=t+273 K)（1）上述临界温度对应的摄氏温度为（）A.100 ℃B.-100 ℃C.-183 ℃D.183 ℃（2）利用超导材料零电阻性质，可实现无损耗输电.现有一直流电路，输电线的总电阻为0.4 Ω，它提供给用电器的电功率为40 kW ，电压为800 V.如果临界温度以下的超导电缆替代原来的输电线，保持供给用电器的功率和电压不变，那么节约的电功率为（）A.1 kWB.1.6×103 kWC.1.6 kWD.10 kW思路分析：(1)据热力学温度与摄氏温度的关系T=t+273 K ，易得t=(90-273) ℃=-183 ℃.（2）普通输电线上的电流I=80010403⨯=U P A=50 A P 损=I 2R=502×0.4 W=1 000 W=1 kW.答案：（1）C （2）A温馨提示：超导是物理学的一个热点和前沿问题，超导研究从实验室走向实用是建立在发现高温超导材料基础上的.目前超导转变温度约为90 K.寻找转变温度更高的超导材料和发展超导的应用技术是超导研究的两个重要方向.超导材料的最大优点是能传输大电流和减少输电线路上电能的损耗，即原先电流流过输电线将有一部分电能转变为内能，而通过超导输电线就不再有这一部分损耗，因而我们在解这一部分题时，只要把电流通过普通输电线的损耗计算出来也就知道利用超导导线节约的电功率了.拓展迁移1.一根长L=2 m 、横截面积S=1.6×10-3 m 2的铜棒，两端电势差为U=5.0×10-2 V ，铜的电阻率ρ=1.75×10-8 Ω·m ，铜内自由电子体密度为n=8.5×1029 m -3，求：（1）铜棒的电阻；（2）通过铜棒的电流；（3）铜棒内的电场强度；（4）自由电子定向移动的速率.思路分析：根据题给的已知条件，由电阻定律可求导体的电阻，应用欧姆定律可解电流，已知导体棒两端电压和棒长，视导体内电场为匀强电场，有E=LU .而自由电子的定向移动速率必须结合电流的微观表达式计算.解析：（1）由电阻定律R=ρS l =1.75×10-8×3106.12-⨯Ω=2.19×10-5 Ω. （2）I=521019.2100.5--⨯⨯=R U A=2.28×103 A. （3）E=2100.52-⨯=L U V/m=2.5×10-2 V/m. （4）由I=neSv 得v=319293106.1106.1105.81028.2--⨯⨯⨯⨯⨯⨯=neS I m/s=1.05×10-5 m/s. 答案:(1)2.19×10-5 Ω (2)2.28×103 A(3)2.5×10-2 V/m (4)1.05×10-5m/s思维启示：这是一个涉及到电场和电路的综合题目，它可以使我们对电流、场强、电子定向移动速率有一个量的概念.2.如图2-6-4所示，P 是一个表面镶有很薄电热膜的长陶瓷管，其长度为L ，直径为D ，镀膜的厚度为d ，管两端有导电金属箍M 、N.现把它接入电路中，测得它两端电压为U ，通过它的电流为I ，则金属膜的电阻为____________,镀膜材料电阻率的计算式为ρ=______________.图2-6-4思路分析：第一问求电阻，可直接应用欧姆定律求得；解第二问必须应用到电阻定律R=ρSl ，怎样确定l 与S 是解题的关键.试想将膜层展开，如图所示，则膜层等效为一电阻，其长为L ，横截面积为管的周长×厚度d ，再将电阻的定义式与决定式联立，便可求出ρ.解析：由欧姆定律可得R=I U 由电阻定律R=ρSl 可得：R=ρDd L d D L πρπ=•22,则Dd L I U πρ=,ρ=IL Dd U π. 答案:I U ILDd U π 思维启示：要注意应用展开法将实际生活中抽象的实物转化成简单的物理模型，从而使题目得以解决.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。

高中物理第二章恒定电流电源和电流导学案新人教选修

2.1 电源和电流A B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．用起重机将物体匀速吊起一段距离,作用在物体上的各力做功的情况是( )A．重力做正功,拉力做负功,合力做功为零B．重力做负功,拉力做正功,合力做正功C．重力做负功,拉力做正功,合力做功为零D．重力不做功,拉力做正功,合力做正功2．二十一世纪新能源环保汽车在设计阶段要对其各项性能进行测试，某次新能源汽车性能测试中，图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第20s以后的数据，如图乙所示，已知汽车质量为1500kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始直线运动，设汽车所受阻力恒定，由分析可得( )A．由图甲可得汽车所受阻力为1000NB．20s末的汽车的速度为26m/sC．由图乙可得20s后汽车才开始匀速运动D．前20s内汽车的位移为426m3．篮球运动员接传来的篮球时，通常要先伸出两臂迎球，手触到球瞬间顺势后引。

这样可以减小A．球对手的力的冲量 B．球对手的力的大小C．球的动量变化量D．球的动能变化量4．如图所示为甲、乙两质点做直线运动的位移—时间图象，由图象可知（）A．甲、乙两质点会相遇，但不在1s时相遇B．甲、乙两质点在1s时相距4mC．甲、乙两质点在第1s内运动方向相反D．在5s内两质点速度方向一直不同5．每种原子都有自己的特征谱线，所以运用光谱分析可以鉴别物质成分。

氢原子光谱中巴耳末系的谱线波长公式为：=(–)，n=3，4，5，…，其中E1为氢原子基态能量，h为普朗克常量，c为真空中的光速。