崇信高中物理第二章恒定电流电源和电流学案新人教选修
高中物理 第二章 恒定电流 1 电源和电流学案 新人教版选修31
1 电源和电流[学习目标] 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、方向的确定，会用公式q＝It分析相关问题.3.从微观的角度表示电流的大小.一、电源[导学探究] 有A、B两个导体，分别带正、负电荷.如果在它们之间连接一条导线R，如图1所示，导线R中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B失去电子，A得到电子，周围电场迅速减弱，A、B之间的电势差很快就消失.怎样使A、B导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？图1答案在A、B间接一电源.[知识梳理]1.产生电流的条件：导体两端存在电压.形成持续电流条件：导体两端存在持续电压.2.电源(1)定义：能把电子从正极搬运到负极的装置.(2)作用：维持电路两端有一定的电势差；使闭合电路中保持持续的电流.3.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.[即学即用] 判断下列说法的正误.(1)只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流.(×) (2)电源的作用是使闭合电路中有持续电流.(√)(3)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动.(×) (4)恒定电流是由恒定电场产生的.(√) 二、电流表达式I ＝qt及电流的方向[导学探究] (1)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？(2)电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的，也可能是正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的，人们是如何规定电流方向的？答案 (1)利用单位时间内通过导体横截面的电荷量描述电流的强弱. (2)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向. [知识梳理]1.恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流.2.电流定义式：I ＝q t或q ＝It ，其中：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 ，常用的单位还有毫安(mA)、微安(μA)，1 A ＝103mA,1 A ＝106μA.4.物理意义：反映了电流的强弱程度.5.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方向相反.6.电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，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时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和. [即学即用] 判断下列说法的正误. (1)根据I ＝q t可知，I 与q 成正比.(×) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量.(×)(3)单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大.(√) (4)导体中的电流，实际是正电荷定向移动形成的.(×) 三、电流的微观表达式[导学探究] 如图2所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 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 .图2(1)AD 导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？ (2)这些电荷都通过横截面D 所需的时间是多少？ (3)导体AD 中的电流是多大？ 答案 (1)nlS nlSq (2)l v(3)I ＝Q t ＝nlSqlv＝nqvS[知识梳理]1.电流的微观表达式：I ＝nqvS .式中n 为导体中单位体积内的自由电荷数、q 为每个自由电荷的电荷量、v 为自由电荷定向移动速率，S 为导体的横截面积.2.三种速率的比较(1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式I ＝neSv 中的v ，大小约为10－5m/s.(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3×108m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流.(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流. [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)导体中自由电子定向移动的速率等于自由电子热运动的速率.(×) (2)导体中自由电子定向移动的速率等于真空中的光速c .(×)(3)粗细不均匀的通电导线，电流处处相等，则越粗的位置，电子定向移动的速率越小.(√)一、电流的理解和计算 1.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.金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反. 2.电流的大小(1)I ＝q t是电流的定义式，I ＝nqSv 是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关.(2)电解液中应用I ＝q t计算电流时，q 为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和. 3.电流是标量电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则.例1 如图3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 ，以下说法中正确的是( )图3A.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 2et C.当n 1＜n 2时，电流方向从B →A ，电流强度为I ＝n 2－n 1etD.溶液内电流方向从A →B ，电流强度为I ＝n 1＋n 2et答案 D解析 正离子定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反方向也是电流方向；有正、负离子反向经过同一截面时，公式I ＝q t中的q 应是正、负离子电荷量绝对值之和，故I ＝n 1＋n 2et，电流方向由A 指向B ，与正、负离子的数量无关，A 、B 、C 错误，D 正确.计算电流时，要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动.当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献.针对训练1 某电解池，如果在1 s 内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1 m 2的某截面，那么通过这个截面的电流是( ) A.0B.0.8 AC.1.6 AD.3.2 A答案 D解析 由题意，1 s 内通过截面正离子的电荷量为q 1＝2n 1e ，负离子的电荷量绝对值为q 2＝n 2e ，则电流为I ＝q 1＋q 2t＝n 1＋n 2e t.将n 1＝5×1018个，n 2＝1×1019个，e ＝1.6×10－19C 代入解得I ＝3.2 A.故选D. 二、电流的微观表达式1.I ＝nqvS 为电流的微观表达式，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、定向移动的速率大小，还与导体的横截面积有关.若已知单位长度的自由电荷数为n ，则电流的微观表达式为I ＝nqv .2.公式I ＝nqvS 中的v 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，电流是电子在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的. 例2 导线中的电流是1 A ，导线的横截面积为1 mm 2.(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 ＝1.6×10－19C)?(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？ 答案 (1)6.25×1018个 (2)7.35×10－5m/s (3)3.78 h 解析 (1)N ＝q e ＝It e＝6.25×1018个. (2)由公式I ＝neSv ，得v ＝I neS ＝18.5×1028×1.6×10－19×10－6 m/s≈7.35×10－5m/s. (3)沿导线移动1 m 需用时t ＝17.35×10－5 s≈3.78 h.针对训练2 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，每个自由电子的电荷量为e ，今有一根横截面积为S 的铜导线，通过电流为I 时，电子定向移动的平均速率为( ) A.光速c B.I neS C.ρI neSm D.mI neS ρ答案 D解析 设电子定向移动的速率为v ，那么在t 秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt ·S 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtS ρ，摩尔数为vtS ρm，自由电子数为vtS ρn m ，所以电荷量q ＝vtS ρne m ，由I ＝q t ＝vS ρne m 得v ＝ImneS ρ，故A 、B 、C 错，D 对.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、负极之间恒定的电势差，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，B 对.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.电源是对电路提供能量的装置，故D 错.2.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个答案 C解析 q ＝It ，n ＝q e ＝It e＝9.375×1021个. 3.如图4所示，一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为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( )图4A.qvB.q vC.qvSD.qv S答案 A解析 t s 内棒通过的长度l ＝vt ，总电荷量Q ＝ql ＝qvt . 由I ＝Q t ＝qvtt＝qv ，故选项A 正确. 4.一根铜导线的横截面积为2 mm 2，其中的自由电子密度为8.5×1028个/m 3，当此铜导线通过2 A 的电流时，求：(1)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)电子定向移动的速率多大？答案 (1)1.25×1019个 (2)7.35×10－5m/s解析 (1)1 s 内通过铜导线横截面的电荷量q ＝It ＝2 C 所以1 s 内通过铜导线横截面的电子数n ＝q e＝1.25×1019个 (2)由电流的微观表达式I ＝nqSv 得：v ＝I nqS ＝28.5×1028×1.6×10－19×2×10－6m/s ≈7.35×10－5m/s.一、选择题(1～6题为单选题，7～8题为多选题) 1.关于电流，以下说法正确的是( ) A.通过截面的电荷量的多少就是电流的大小 B.电流的方向就是电子定向移动的方向C.在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流D.导体两端没有电压就不能形成电流 答案 D2.以下说法正确的是( )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作用下形成的C.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率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 答案 B解析 要有持续电流必须有电压，A 错误.导体中形成电流的原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，B 正确.电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，C 错误.在形成电流时电子定向移动，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D 错误.故选B. 3.在导体中有电流通过时，下列说法正确的是( ) A.电子定向移动速率接近光速 B.电子定向移动速率即是电场传导速率 C.电子定向移动速率即是电子热运动速率D.在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动 答案 D解析 电子定向移动的速率很小，数量级为10－5m/s ，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了一个速率很小的定向移动.故D 正确，A 错误.电场的传导速率为光速c ＝3×108m/s ，无规则热运动速率的数量级为105m/s.故B 、C 错.4.在示波管中，电子枪2 s 发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为( ) A.4.8×10－6A B.3×10－13AC.3×10－6A D.9.6×10－6A答案 A解析 电子枪2 s 发射的电荷量q ＝6×1013×1.6×10－19C ＝9.6×10－6C ，所以示波管中的电流大小为I ＝q t ＝9.6×10－62A ＝4.8×10－6 A ，故A 正确，B 、C 、D 错误.5.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.5×1010个 B.5×1011个 C.1×102个 D.1×104个答案 B解析 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荷量为：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.6.有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是( ) A.甲、乙两导体的电流相同 B.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的2倍，故A 错，B 对.由于I ＝nqSv ，所以v ＝InqS，由于不知道甲、乙两导体的性质(n 、q 不知道)，所以无法判断v ，故C 、D 错.7.一横截面积为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q .此时电子的定向移动速率为v ，在t 时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为( ) A.nvSt B.nvt C.It q D.It Sq答案 AC解析 在t 时间内，通过铜导线横截面的电荷量为It ，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N ＝It q ，故C 正确，D 错误；把I ＝nqSv 代入N ＝Itq可得N ＝nvSt ，故A 正确，B 错误. 8.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1×109V ，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( )A.闪电电流的瞬时值可达到1×105A B.整个闪电过程的平均功率约为1×1014W 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 答案 AC解析 由I ＝q t ＝66×10－5 A ＝1×105 A 知，A 对；由E ＝U d ＝1×1091×103 V/m ＝1×106V/m 知，C 对；由W ＝qU ＝6×1×109J ＝6×109J 知，D 错；P ＝W t ＝6×1090.2W ＝3×1010W ，B 错.二、非选择题9.在一次闪电的过程中，流动的电荷量大约为300 C ，持续的时间大约是0.005 s ，所形成的平均电流强度为多大？这些电荷量如果以0.5 A 的电流强度流过灯泡，可使灯泡照明多长时间？答案 6×104A 600 s解析 该次闪电形成的平均电流强度：I ＝q t ＝3000.005A ＝6×104A. 若闪电过程中流动的电荷量以0.5 A 的电流通过灯泡，则照明的时间为：t ′＝q I ′＝3000.5s ＝600 s.10.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？答案 e 22πr 2mkmr 解析 根据电流大小的定义式去求解，截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量Q ＝e .则有：I ＝Q t ＝e T，再由库仑力提供向心力，有：k e 2r 2＝m 4π2T2r得T ＝2πremrk解得I ＝e 22πr 2mkmr .。
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。
2017_2018学年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_11
1．通电后，外电路中的电场为恒定电场，在电场力作用下，电荷将做匀加速运动(×)
2．由I＝ 知，流过导体某一截面的电荷量越大，电流越大(×)
3．粗细不均匀的通电导线，电流处处相等，越粗的位置，单位体积内的自由电荷数越少(√)
1.电源的作用
(1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。
[答案] AC
[点评] 利用公式I＝nqSv计算时，必然要注意以下几点
(1)各个物理量都要用国际单位。
(2)正确明白得各符号的意义，专门是n表示导体中单位体积内的自由电荷数，v表示自由电荷定向移动速度的大小。
(3)假设已知单位长度的自由电荷数为n，那么电流的微观表达式为I＝nqv。
[即时巩固]
3．铜的相对原子质量为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，电子定向移动的平均速度为( )
[答案] D
[点评]
电流的大小等于单位时刻内通过导体横截面的电荷量，正电荷定向移动形成的电流与负电荷定向移动形成的电流是等效的，只只是负电荷定向移动形成的电流的方向与负电荷定向移动的方向相反罢了。
[即时巩固]
2．一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在0.04 s内假设相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子别离为5.625×1018个和4.735×1018个，那么电解槽中的电流是多大？方向如何？
(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。经常使用单位还有毫安(mA)和微安(μA)，1 A＝103mA＝106μA。
(4)表达式：I＝q/t(q是在时刻t内通过导体某一横截面的电荷量)。
2024_2025学年高中物理第二章恒定电流第8节多用电表的原理学案新人教版选修3_1
第8节多用电表的原理1．了解欧姆表的原理，刻度方法，知道中值电阻的概念．2．知道多用电表的多种用途，了解其内部结构和外形结构．3．驾驭多用电表的读数方法和运用步骤．一、欧姆表1．内部构造：表头、电源和可变电阻三部分组成．2．原理：依据闭合电路欧姆定律制成，由电流表改装而成．3．测量原理：如图所示，当红、黑表笔间接入被测电阻R x时，通过表头的电流I＝Er＋R g＋R＋R x．变更R x，电流I随着变更，每个R x值都对应一个电流值，在刻度盘上干脆标出与I值对应的R x值，就可以从刻度盘上干脆读出被测电阻的阻值．4．内阻：将红、黑表笔短接，调整滑动变阻器使电流表达到满偏电流I g，依据闭合电路的欧姆定律，I g＝Er＋R g＋R，故欧姆表内电阻R内＝EI g＝r＋R g＋R．二、多用电表1．用途：共用一个表头，可分别测量电压、电流和电阻等物理量．2．最简洁的多用电表原理图：如图甲所示，当单刀多掷开关接通1时，可作为电流表运用，接通2时，可作为欧姆表运用，接通3时，可作为电压表运用．甲乙3．外形构造：如图乙所示，表的上半部分为表盘，下半部分是选择开关，开关四周标有测量功能区域及量程．运用前应当调整“指针定位螺丝”，使其指针指到零刻度．不运用的时候应当把选择开关旋转到OFF位置．判一判(1)当红、黑表笔短接时，调整调零电阻，使电流表指针满偏，在电流满偏处标电阻“0”．( )(2)多用电表是电压表、电流表、欧姆表共用一个表头改装而成的．( )(3)对于多用电表表盘上的刻度线，直流电流刻度线和直流电压刻度线都是匀称的，可以共用一刻度线，电阻刻度线是不匀称的，欧姆表指针偏转角越大，表明被测电阻越小．( )(4)用多用电表测电压U时电流从红表笔流入多用电表，测电阻R时电流从红表笔流出多用电表．( )(5)用多用电表无论是测电压、电流，还是测电阻，红表笔的电势都高于黑表笔的电势，且都是靠外部供应电流的．( )提示：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×做一做如图所示是欧姆表的工作原理图．(1)若表头的满偏电流为I g＝500 μA，干电池的电动势为1．5 V，把灵敏电流表的电流刻度值对应的欧姆表电阻值填在下表中．电流刻度0 50 μA100 μA200 μA250 μA300 μA400 μA500 μA 电阻刻度∞0(2)这个欧姆表的总内阻为________Ω，表针偏转到满刻度的3时，待测电阻为________Ω．提示：(1)对应电流“0”刻度和满偏电流“500 μA”的电阻刻度分别为“∞”和“0”．由闭合电路的欧姆定律得，调零时：I g＝ER g＋r＋R0，所以欧姆表的总内阻R内＝R g＋r＋R0＝EI g ＝3 000 Ω．测量电阻R x时：I＝ER内＋R x，R x＝EI－R内，当I＝50 μA时，R x＝1．550×10－6Ω－3 000 Ω＝3×104Ω－3×103Ω＝2．7×104Ω．同理可求出电流为100 μA、200 μA、250 μA、300 μA、400 μA时，对应的电阻分别为：1．2×104Ω、4．5×103Ω、3×103Ω、2×103Ω、750 Ω．(2)当表针偏转到满刻度的13处时，R x ＝E I －R 内＝1．5500×10－63Ω－3 000 Ω＝6 000 Ω．答案：(1)2．7×104Ω 1．2×104Ω 4．5×103Ω 3×103Ω 2×103 Ω 750 Ω (2)3 000 6 000欧姆表的原理1．欧姆挡测电阻的原理如图所示(1)测量原理：闭合电路的欧姆定律．(2)欧姆表由电流表改装而成：通过表头的电流为I ＝ER x ＋R ＋R g ＋r，R x 与电流I 一一对应，故可以将表盘上的电流值改为电阻值，就可以从表盘上干脆读出电阻的数值，这样就制成了一个欧姆表．(3)欧姆表的内阻：式中R ＋R g ＋r 为欧姆表的内阻．(4)欧姆调零：式中R 为变阻器，也叫调零电阻．通过调整它，可以使欧姆表指针指向“0”位置．2．刻度标注 刻度 标注方法标注位置 “0” 红、黑表笔相接，调整调零旋钮，使指针满偏，被测电阻R x ＝0满偏电流I g 处 “∞” 红、黑表笔不接触，表头指针不偏转，被测电阻R x ＝∞电流为零处 中值电阻R x ＝r ＋R ＋R g刻度盘正中心“R x ”红、黑表笔接R x ，I x ＝E（r ＋R ＋R g ）＋R x ，R x 与I x 一一对应与R x 对应电流I x处1．若某欧姆表表头的满偏电流为5 mA ，内装一节干电池，电动势为1．5 V ，那么该欧姆表的内阻为________Ω．待测电阻接入红、黑两表笔之间时，指针指在刻度盘的中心，则待测电阻的阻值为________Ω．若指针指在满刻度的34处，则待测电阻的阻值为________Ω．解析：将红、黑表笔短接，调整调零电阻的阻值，当电流表指针满偏时I g ＝ER g ＋r ＋R 0，欧姆表的内阻R 内＝R g ＋r ＋R 0＝E I g ＝1．55×10－3Ω＝300 Ω．当电流为12I g 时，有12I g ＝E R 内＋R x 1，即R 内＋R x 1＝2EI g ＝600 Ω，故R x 1＝300 Ω．当电流为34I g 时，有34I g ＝E R 内＋R x 2，即R 内＋R x 2＝4E3I g ＝400 Ω，故R x 2＝100 Ω．答案：300 300 100 2．如图所示为多用电表欧姆挡的原理示意图，其中电流表的满偏电流为300 μA ，内阻R g＝100 Ω，调零电阻最大值R ＝50 k Ω，串联的固定电阻R 0＝500 Ω，电池电动势E ＝1．5 V ，用它测量电阻R x ，能精确测量的阻值范围是( )A ．30～80 ΩB ．3～8 k ΩC ．30～80 k ΩD ．300～800 k Ω解析：选B ．欧姆表的中值电阻旁边刻度最匀称，读数误差最小；欧姆表的中值电阻R中等于欧姆表的内电阻R 内，由闭合电路欧姆定律可知，满偏时：I g ＝E R 内，半偏时：12I g ＝ER 内＋R 中，联立解得：R 中＝R 内＝E I g ＝1．5300×10－6Ω＝5 000 Ω＝5 k Ω，欧姆表的中值电阻为5 k Ω，欧姆表能精确测量的阻值范围是：3～8 k Ω．多用电表的改装和运用如图所示，分别把电流表、欧姆表、电压表的电路示意图组合在一起，就是最简洁的多用电表的电路．1．电流表的改装原理：由同一表头并联不同电阻改装而成的量程不同的电流表．2．电压表的改装原理：由同一表头串联不同电阻改装而成的量程不同的电压表．3．欧姆表的改装原理：将对应R x的电流刻度值改为电阻值，即为欧姆表．4．电流进、出电表的流向(1)电流挡串联接入电路，电流从红表笔流进电表，从黑表笔流出；(2)电压挡并联接入电路，红表笔接高电势点，黑表笔接低电势点，电流仍旧是“红进、黑出”；(3)运用欧姆挡时，红表笔连接表内电源的负极，黑表笔连接表内电源的正极，电流仍旧是“红进、黑出”．命题视角1 对多用电表改装原理的考查(多选)如图所示是简化的多用电表的电路图．转换开关S与不同接点连接，就组成不同的电表，已知R3＜R4，下面是几位同学对这一问题的争论，请你推断下列说法正确的是( )A．S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大B．S与3或4连接时，多用电表就成了电流表，且前者量程较大C．S与3或4连接时，多用电表就成了电压表，且前者量程较大D．S与5连接时，多用电表就成了欧姆表[思路点拨] 电流表——表头并联电阻；电压表——表头串联电阻；欧姆表——必需有电源．[解析] S与1连接时，电阻R1起分流作用，S与2连接时，电阻R1＋R2起分流作用，所以S与1或2连接时，多用电表就成了电流表，由于前者分流电阻较小，所以前者量程较大；S与3或4连接时，表头与分压电阻串联，多用电表就成了电压表，由于R3＜R4，所以前者量程较小；S与5连接时，多用电表就成了欧姆表，R6为欧姆挡调零电阻．综上所述，正确答案为A、D．[答案] AD命题视角2 对多用电表的运用规则考查(2024·徐州高二检测)如图所示，用多用电表测量直流电压U和测电阻R，若红表笔插入多用电表的正(＋)插孔，则( )A．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表B．前者电流从红表笔流入多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表C．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流出多用电表D．前者电流从红表笔流出多用电表，后者电流从红表笔流入多用电表[解析] 题图中所示是多用电表的示意图，无论是测电压U还是测电阻R，电流都是从红表笔流入多用电表，从黑表笔流出多用电表，选项B正确．[答案] B命题视角3 多用电表在推断电路故障时的运用如图是某同学连接的试验实物图．闭合开关后A、B两灯都不亮．他采纳下列两种方法对故障缘由进行排查．(灯泡A、B的规格均为2．5 V、1 W，滑动变阻器为10 Ω、1 A)(1)应用多用电表的直流电压挡进行检查，那么选择开关应置于________挡．A．2．5 V B．10 VC．50 V D．250 V该同学的测试结果见表1，则在测试a、b间直流电压时，红表笔应当接触________．(选填“a”或“b”)测试点电压示数a、b 有示数b、d 有示数c、d 无示数d、f 有示数测量点表针偏转状况c、dd、ee、f表2依据测量结果，可以推断故障是 ( )A．灯A短路B．灯B短路C．c、d段断路D．d、f段断路(2)将开关断开，再选择欧姆挡测试，测量结果见表2，那么检查出的结果是( )A．灯A断路B．灯B断路C．灯A、B都断路D．d、e间导线断路[解析] (1)由实物图示可知，电源由4节干电池组成，电源电动势E＝6 V，用多用电表直流电压挡测量时，应选满偏电压为10 V的较合适．依据电流应从红表笔流入，黑表笔流出的原则，红表笔应连电源正极，即接a．可用解除法确定电路故障，接a、b时有示数，说明从电源正极到a处，电源负极至b处，无断路；b、d有示数，说明a与d之间未断路；c、d无示数，说明e、f、b间有断路；d、f有示数，说明f、b间无断路，故可确定断路在d、f间．另外不行能是A或B灯短路，因为一只灯短路，并不影响另一灯发光．(2)依据c、d，d、e，e、f间的示数，说明灯A、B均未断路，而d、e间电阻无穷大，说明d、e间断路．[答案] (1)B a D (2)D多用电表测量电流和电压是利用并联电阻分流和串联电阻分压原理，而测量电阻是利用闭合电路的欧姆定律．但不论测量哪个物理量，运用多用电表时，都要使电流从“＋”接线柱流入，“－”接线柱流出．运用时，红、黑表笔肯定要与电表的“＋”“－”插孔相对应，这种插法是不变的．【题组突破】1．如图所示电路的三根导线中，有一根是断的，电源、电阻器R1、R2及另外两根导线是好的．为了查出断的导线，某学生想先用多用电表的红表笔连接在电源的正极a，再将黑表笔连接在电阻R1的b端和R2的c端，并视察多用电表指针指示的示数．在下列选项中，符合操作规程的是( )A．直流10 V挡B．直流0．5 A挡C ．直流2．5 V 挡D ．欧姆挡解析：选A ．因为被检测的电路为含电源电路，所以选用欧姆挡肯定不行以．由于电路中电源电动势为6 V ，所以选用直流2．5 V 挡也担心全．估测电路中电流，最大值可能为I max ＝65A ＝1．2 A ，所以选用直流0．5 A 挡也不对，只有选用直流10 V 挡．2．把一量程6 mA 、内阻100 Ω的电流表改装成欧姆表，电路如图所示，现备有如下器材： A ．电源E ＝3 V(内阻不计)； B ．变阻器0～100 Ω； C ．变阻器0～500 Ω； D ．红表笔； E ．黑表笔．(1)变阻器选用________．(2)红表笔接________端，黑表笔接________端．(3)电流表2 mA 刻度处换成电阻刻度，其电阻值应为________． 解析：(1)两表笔干脆接触时，调整变阻器的阻值使电流达到满偏I g ＝ER g ＋R 0，解得R 0＝400 Ω，故变阻器应选C ．(2)红表笔接内部电源的负极，黑表笔接内部电源的正极，所以红表笔接N 端，黑表笔接M 端．(3)电流I ＝2 mA 时，有I ＝ER g ＋R 0＋R x，解得R x ＝1 000 Ω．答案：(1)C (2)N M (3)1 000 Ω[随堂检测]1．欧姆表是由表头、干电池和调零电阻等串联而成的，有关欧姆表的运用和连接，下列叙述正确的是( )A ．测电阻前要使红、黑表笔相接，调整调零电阻，使表头的指针指最左端B ．红表笔与表内电池正极相连接，黑表笔与表内电池负极相连接C ．红表笔与表内电池负极相连接，黑表笔与表内电池正极相连接D ．测电阻时，表针偏转角度越大，待测电阻值越大解析：选C ．每次测量电阻之前都要进行电阻调零，使指针指向最右端电阻为零处，所以A错误．由欧姆表内部结构可知B错误，C正确．测电阻时，表针偏转角度越大，说明通过表头的电流越大，待测电阻值越小，故D错误．2．以下是欧姆表原理的电路示意图，正确的是( )解析：选C．选项B的欧姆表中没有可调电阻，B错；选项D电流表的负极接到了电源的正极，D错；红表笔应接电源的负极，黑表笔应接电源的正极，A错，C对．3．某照明电路出现故障，其电路如图甲所示，该电路用标称值12 V的蓄电池为电源，导线及其接触均完好．修理人员运用已调好的多用电表直流50 V挡检测故障．他将黑表笔接在c点，用红表笔分别探测电路的a、b点．(1)断开开关，红表笔接a点时多用电表指示如图乙所示，读数为________V，说明________正常(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)．(2)红表笔接b点，断开开关时，表针不偏转，闭合开关后，多用电表指示仍旧和图乙相同，可推断发生故障的器件是________(选填“蓄电池”“保险丝”“开关”或“小灯”)．解析：(1)多用电表直流50 V的量程读中间匀称部分，共50格每格1 V应当估读到0．1 V，指针在11～12之间，读数为11．5 V．开关断开，相当于电压表并联在蓄电池两端，读出了蓄电池的电压，故蓄电池是正常的．(2)两表笔接b、c之间，闭合开关后测试电压与接a、c间时相同，说明a、b之间是通路，b、c之间是断路，故障器件是小灯．答案：(1)11．5(11．2～11．8) 蓄电池(2)小灯4．(2024·宿州高二检测)一欧姆表中的干电池电动势为1．5 V，某同学把两表笔短接时，满偏电流为3．0 mA，接着，两支表笔与R＝500 Ω的电阻连接时，通过R的电流为多大？解析：设欧姆表内阻为R内，由闭合电路欧姆定律可得：E＝I g R内I＝ER＋R内联立并代入数据解得：I＝1．5 mA．答案：1．5 mA[课时作业] [学生用书P143(单独成册)] 一、单项选择题1．关于多用电表表盘上的刻度线，下列说法正确的是( ) A．电阻刻度是匀称的B．电阻刻度是不匀称的C．直流电流刻度线是不匀称的D．直流电压刻度线是不匀称的解析：选B．由I＝Er＋R＋R x，电流I与对应的待测电阻阻值R x不成正比，电阻的刻度线是不匀称的，刻度值越大处刻度线越密，故A错误，B正确；直流电流刻度线和直流电压刻度线都是匀称的，可以共用一刻度，故C、D错误．2．(2024·天门校级检测)如图所示，将一光敏电阻接入多用电表两表笔上，将多用电表的选择开关置于欧姆挡，用光照光敏电阻时，表针的偏角为θ1；用手掌拦住光线，表针的偏角为θ2，则可推断( ) A．θ1＞θ2B．θ1＝θ2C．θ1＜θ2D．不能确定解析：选A．有光时电阻小，则偏角大，无光时电阻大，则偏角小，则θ1＞θ2．3．甲、乙两同学运用欧姆挡测同一个电阻时，他们都把选择开关旋到“×100”挡，并能正确操作．他们发觉指针偏角太小，于是甲把选择开关旋到“×1 k”挡，乙把选择开关旋到“×10”挡，但乙重新调零，而甲没有重新调零，则以下说法正确的是( ) A．甲选挡正确，操作也正确B．乙选挡正确，而操作错误C．甲选挡错误，操作也错误D．乙选挡错误，而操作正确解析：选D．选择开关旋到“×100”挡，指针偏角太小，说明所测电阻阻值较大，所选量程太小，应选择较大的量程，重新选挡后要重新欧姆调零，故D正确，A、B、C错误．4．某个多用电表的表盘如图所示，若表头满偏电流为1 mA ，内阻为1 k Ω，所用电池的电动势为1．5 V ，内阻为0．5 Ω，运用“×1”欧姆挡，若把多用电表的红黑表笔短接时，表针恰好指在电流满刻度处．若A 、B 、C 、D 、E 平分表示刻度的那段圆弧AE ，则测电阻时，刻度D 处对应的电阻阻值是( )A ．1 500 ΩB ．1 000 ΩC ．500 ΩD ．0解析：选C ．欧姆表内阻：R ＝E I g ＝1．50．001 Ω＝1 500 Ω，刻度D 对应的阻值：R x ＝E I D－R ＝⎝ ⎛⎭⎪⎪⎫1．50．0014×3－1 500 Ω＝500 Ω． 5．(2024·南昌联考)如图所示的电路为欧姆表原理图，把欧姆表调零后测量一个阻值为R ＝10 Ω的电阻时，指针偏转至满刻度的35处，现测量一个电阻R x ，指针偏转至满刻度的15处，则电阻R x 的阻值为( )A ．4 ΩB ．20 ΩC ．30 ΩD ．60 Ω解析：选D ．设电动势为E ，内阻为R g ，满偏电流为I g ，欧姆表调零时：I g ＝E R g ，测一阻值为R ＝10 Ω的电阻时：35I g ＝E 10＋R g ，测一未知电阻时：15I g ＝E R x ＋R g，解得：R x ＝60 Ω． 6．一个用满偏电流为3 mA 的电流表改装成的欧姆表，调零后用它测量500 Ω的标准电阻时，指针恰好指在刻度盘的正中间．如用它测量一个未知电阻时，指针指在1 mA 处，则被测电阻的阻值为( )A ．1 000 ΩB ．5 000 ΩC ．1 500 ΩD ．2 000 Ω解析：选A ．设欧姆表的内阻为R 内，由欧姆定律知：3×10－3 A ＝E R 内，1．5×10－3 A ＝E R 内＋500 Ω，所以R 内＝500 Ω，E ＝1．5 V ，又1×10－3 A ＝ER 内＋R x，所以R x ＝1 000 Ω． 二、多项选择题7．(2024·衡水中学高二月考)下列关于多用电表欧姆挡的说法中，正确的是( )A ．表盘刻度是不匀称的，从零刻度处起先，刻度值越小处，刻度越密B ．红表笔是与表内的电源的正极相连的C ．测电阻时，首先要把红、黑表笔短接进行调零，然后再去测电阻D ．为了减小误差，应尽量使指针指在中间刻度旁边解析：选CD ．由多用电表欧姆挡的工作原理可知表盘刻度是不匀称的，且刻度值越大，刻度越密；红表笔是与电表内部电源的负极相连；在测量时肯定要先进行欧姆调零，再测量电阻，同时为了减小误差，要尽量使指针指在中间刻度旁边．8．(2024·丽水测试)如图所示为欧姆表的原理图，表头内阻为R g ，调零电阻接入电路中的电阻值为R ，电池的电动势为E ，内阻为r ，则下列说法中正确的是( )A ．它是依据闭合电路欧姆定律制成的B ．接表内电池负极的应是红表笔C ．电阻的“∞”刻度一般在刻度盘的右端D ．调零后刻度盘的中心刻度值是r ＋R g ＋R解析：选ABD ．其原理为闭合电路欧姆定律，故A 正确；接表内负极的是红表笔，故B 正确；欧姆表零刻度线在最右侧，最大刻度线在最左侧，C 错误；调零后刻度盘的中心刻度值是R g ＋r ＋R ，故D 正确．9．(2024·西城区测试)如图所示为一个多量程多用电表的简化电路图，单刀多掷开关S 可以与不同接点连接．下列说法不正确的是( )A ．当S 接1或2时为直流电流挡，接1时量程较小B ．当S 接1或2时为直流电压挡，接1时量程较大C ．当S 接3或4时为直流电流挡，接3时量程较大D ．当S 接5或6时为直流电压挡，接5时量程较小解析：选ABC ．当开关S 旋到位置1、2是电流表，接1时分流电阻小，则其分流大，则量程大，则A 、B 错误；接3或4为欧姆表，则C 错误；当开关S 转到5、6位置为电压表，串联电阻越大，则量程越大，则D 正确．三、非选择题10．(2024·枣庄校级考试)现有一多用电表，其欧姆挡的“0”刻度线与中值刻度线之间的刻度模糊，若用“×100”的欧姆挡，经调零后，规范测量某一待测电阻R ，指针所指的位置与“0”刻度线和中值刻度线间的夹角相等，如图所示，则该待测电阻R ＝________Ω．解析：欧姆表调零时，I g ＝E R 内，由图示欧姆表可知，中心刻度值为：15×100 Ω＝1 500 Ω，指针在中心刻度线时：12I g ＝E R 内＋1 500 Ω，欧姆表指针所指的位置与“0”刻度线和中值刻度线间的夹角相等，则电流：I ＝34I g ＝E R 内＋R，解得R ＝500 Ω． 答案：50011．如图所示为一简洁欧姆表原理示意图，其中电流表的满偏电流I g ＝300 μA ，内阻R g ＝100 Ω，可变电阻R 的最大阻值为10 k Ω，电池的电动势E ＝1．5 V ，内阻r ＝0．5 Ω，图中与接线柱A 相连的表笔颜色应是________色，按正确运用方法测量电阻R x 的阻值时，指针指在刻度盘的正中心，则R x ＝________k Ω．若该欧姆表运用一段时间后，电池电动势变小、内阻变大，但此表仍能调零，按正确运用方法再测上述R x ，其测量结果与原结果相比较________(填“变大”“变小”或“不变”)．解析：回路中电流方向满意红进黑出，所以与A 相连的表笔颜色是红色；当两表笔短接(即R x＝0)时，电流表应调至满偏电流I g，设此时欧姆表的内阻为R内，此时由关系I g＝ER内得R内＝EI g ＝5 kΩ；当指针指在刻度盘的正中心时I＝I g2，有I g2＝ER内＋R x，代入数据可得R x＝R内＝5 kΩ；当电池电动势变小、内阻变大时，欧姆表得重新调零，由于满偏电流I g不变，由公式I g＝ER内，欧姆表内阻R内得调小，待测电阻的测量值是通过电流表的示数体现出来的，由I＝ER内＋R x＝I g R内R内＋R x＝I g1＋R xR内，可知当R内变小时，I变小，指针跟原来的位置相比偏左了，欧姆表的示数变大了．答案：红 5 变大12．(2024·松江区联考)如图所示的电路，1、2、3、4、5、6为连接点的标号，在开关闭合后，发觉小灯泡不亮，现用多用电表检查电路故障，须要检测的有：电源、开关、小灯泡、3根导线以及电路中的各连接点．(1)为了检测小灯泡以及3根导线，在连接点1、2已接好的状况下，应当选用多用电表的________挡，在连接点1、2同时断开的状况下，应当选用多用电表________挡．(2)在开关闭合状况下，若测得5、6两点间的电压接近电源的电动势，则表明______________可能有故障．(3)将小灯泡拆离电路，请在空白处补充完整用多用电表检测小灯泡是否有故障的详细步骤：旋转选择旋钮，使指针指到欧姆挡；解析：(1)在1、2两点接好的状况下，应当选用多用电表的电压挡，若选电流挡易造成表头烧坏、电源短路；若选欧姆挡则有可能造成短路、指针倒转．在1、2同时断开的状况下，应选用欧姆挡，干脆测量某段电路的电阻即可．(2)电压表示数接近电动势，只有一种可能，即电压表与灯泡串联接入电路，电压表内阻极大，分得大部分电压，说明开关或连接点5、6两点断路．(3)调到欧姆挡；将红黑表笔相接，进行欧姆挡调零；测量小灯泡的电阻，假如电阻无穷大，表明小灯泡有故障(灯丝断或灯座接触不良)．答案：(1)电压欧姆(2)开关或连接点5、6 (3)将红、黑表笔相接，进行欧姆挡调零；测量小灯泡的电阻，假如电阻无穷大，表明小灯泡有故障．。
高中物理第二章恒定电流第一节电源和电流学案新人教选修
第一节 电源和电流【学习目标】1.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、方向的规定3.了解金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程【新知预习】1.电源 ①电源的形成：导体中的 在静电力作用下发生 移动形成电流。
②电源的作用： a.维持电路两端有一定的 。
b.在闭合电路中，使导线中的自由电子发生 从而形成 的电流。
2.恒定电场①定义：由 的电荷所产生的 的电场，称为恒定电场。
②形成：导线中的电场是由 、 等电路元件所积累的电荷共同形成的，其场强沿 的方向。
电荷的分布是稳定的，电场的分布也 。
3.恒定电流①恒定电流： 和 都不变的电流，称为恒定电流。
②电流a.物理意义：表示电流的 的物理量；b.I 表示电流，q 表示在时间t 内通过导体横截面的电荷量，它们之间的关系式为：。
电流的单位为 ，简称 ，符号是 ，常用的电流单位还有 和 。
c.电流的方向性：规定正电荷定向流动的方向为电流的方向，与负电荷定向流动的方向相反。
电流虽然有方向，但是是标量。
【导析探究】导析一：形成电流的条件①导体中有自由移动的电荷 ②导体两端有电压例1.形成持续电流的条件是（ ）A.只要有电压加在物体的两端B.必须保持导体两端有电压C.只在导体两端瞬时加电压D.只要有大量的自由电荷例2.如图所示验电器A 带负电，验电器B 不带电，用导体棒连接A 、B 的瞬间，下列叙述中错误的是（ ）A ．有瞬时电流形成，方向由A 到BB ．A 、B 两端的电势不相等C ．导体棒内的电场强度不等于零D ．导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动导析二：电流的定义例3.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?导析三：电流的微观表达式例4.有一横截面积为S 的铜导线,通过的电流强度为I 设每单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电荷量为q 此时电子的定向移动速率为v 在△t 时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为（ ）A.t nvS ∆B. t nv ∆C.q t I /∆D.Sq t I /∆例5.如图所示的电解槽中，如果在4s 内各有8c 的正、负电荷通过面积为0.8m2的横截面AB ，那么：（1）在图中标出正、负离子定向移动的方向；（2）电解槽中的电流方向如何？（3）4s 内通过横截面AB 的电量为多少？（4）电解槽中的电流为多大？【当堂检测】1.如图所示，a 、b 两导体板组成一电容器，电容为C ，带电荷量为q ，然后用一根虚线所示的导线连接，以下说法中正确的是（ ）A.导线中有恒定的电流B.导线中有短时间的电流C.通过导线的电荷量为qD. 通过导线的电荷量为2q2.以下说法正确的是（ ）A.导体中的电流是正电荷的定向移动形成的B.电荷定向移动的速率等于电流的传导速率C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越大电流越大D.导体中越粗的地方单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大3.某电解池，如果在1s 内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m 2的某截面，那么通过这个截面的电流是（ ）A.0B.0.8AC.1.6AD.3.2A4.一个半径为r 的细橡胶圆环,均匀地带上Q 的负电荷,当它以角速度ω绕中心轴线顺时针匀速转动时,环中等效电流为（ ） A.Q B.π2Q C.πω2Q D.πωQ 22019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图所示的电路中，恒流源可为电路提供恒定电流0I R ，为定值电阻，电流表、电压表均可视为理想电表，不考虑导线电阻对电路的影响。
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 第一节 电源和电流示范教案 新人教版选修3-1
1电源和电流，整体设计教学分析学生在学习了第一单元的静电场后，对电场力做功、电势、电势能的概念已经有了较深刻认识，此刻不失时机地引导学生认识恒定电场，符合学生心理特点。
教材利用学生已经学过的等势体上电荷的分布和转移情况，引导学生分析恒定电场形成的过程，并引出了电源和恒定电流的定义和物理意义.教师引导学生分析思考，这样更能激发学生的求知欲和学习物理的兴趣。
教学目标1．让学生明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立.2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量—-电流。
3．从微观意义上看电流的强弱与自由电子平均速率的关系.4．通过对电源、电流的学习，学生学会类比理解电动势，培养学生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学问题.教学重点难点及突破重点理解电源的形成过程及电流的产生,会灵活运用公式计算电流的大小.本节课把电源与抽水机进行类比解决了电源的作用这个难点。
教学方法与手段课堂教学中，采用教师引导学生分析,学生主动思考，师生共同总结或加以点评的方法，既能发散学生的思维，调动学生的积极性，活跃课堂气氛，又能减少学生学习物理的恐惧感.对于电源的作用这一难点通过类比的方法使学生更容易理解。
错误!教学媒体投影片,多媒体课件，电闪雷鸣的视频，静电图片，小灯泡发光的简单电路。
知识准备1．静电场的电场线，电势、电势差的有关知识。
2．初中电流的形成的有关知识。
错误!主要教学环节与事件：分任务、师生活动、设计说明.导入新课［事件1］教学任务：创设情景,导入新课。
师生活动：【展示】雷鸣电闪的视频。
【演示】小灯泡发光的实验。
观察并讨论：为什么雷鸣电闪时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光,但它只能存在于一瞬间，而电路中的小灯泡却能持续发光？通过现象对比，激发学生的求知欲。
调动学生的学习积极性。
结论：小灯泡电路中有电源。
推进新课[事件2］教学任务：电源的作用。
师生活动：投影下面的图片思考与讨论：分别带正、负电荷的A、B两个导体球，如果用一条导线将它们连接起来,A、B之间的电势差会发生什么变化？最后，A、B两个导体球会达到什么状态?导线中能否出现电流?这个电流有什么特点?结论：最终A、B两个导体球会达到静电平衡状态,导线中的电流只能是瞬时的。
高中物理新课标版人教版选修3-1优秀教案：电源和电流
第二章恒定电流全章教学内容分析本章介绍电路的基本概念和规律，在物理学发展史上，从静电到电流(动电)有一个辩证的发展过程，从内容上来说，本章和上一章有着必然的内在联系。
首先，电路中的电压概念就是静电学中的电势差，导体中的电场也是在静电场基础上引入的电流场(动态的恒定电场)，而自由电荷在导体中的定向移动，则简化为带电粒子在电场力作用下的定向移动。
其次，无论电场还是电路，都共同遵守能量守恒这一物理学的基本规律。
从电源、电动势、部分电路的电功和电热，到闭合电路欧姆定律、电源的总功率、输出功率和内电路消耗的功率，都是能量守恒的具体体现。
本章是电学实验的核心，教材提供了大量的探究性学习素材，为学生的自主学习和理解科学探究的基本方法创造了条件。
本章设计了四个学生分组实验，即“测定金属的电阻率(同时练习使用螺旋测微器)”“描绘小电珠的伏安特性曲线”“测定电源的电动势和内阻”和“练习使用多用电表”，除此以外，还设计了若干演示实验及课内外做一做、设计与探究、调查与分析等内容，供课堂内外灵活使用。
课标要求1．内容标准(1)观察并尝试识别常见的电路元器件，初步了解它们在电路中的作用。
(2)初步了解多用电表的原理。
通过实际操作学会使用多用电表。
例1：以多用电表代替学生用电表进行各种电学实验。
例2：以多用电表为测量工具，判断二极管的正负极，判断大容量电容器是否断路或者漏电。
(3)通过实验探究决定导线电阻的因素，知道电阻定律。
(4)知道电源的电动势和内阻，理解闭合电路的欧姆定律。
(5)测量电源的电动势和内阻。
(6)知道焦耳定律，了解焦耳定律在生活和生产中的应用。
例3：观察常见电热器的结构，知道其使用要点。
(7)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。
(8)初步了解集成电路的作用。
关注我国集成电路等元器件研究的发展情况。
2．活动建议(1)分别描绘电炉丝、小灯泡、半导体二极管的IU特性曲线，对比它们导电性能的特点。
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版选修.docx
第一节电源和电流课堂探究探究一对电流的理解・问题导引•人走夜路吋经常用手电筒来照明，请思考：（1）若没有安装电池，合上电门，手电筒发光吗？（2）电路中存在持续电流的条件是什么？提示：（1）没有电池，手电筒不会发光；（2）要有持续的电流，必须要有电源提供电压.・名师精讲・1.电流的形成（1）产生电流的条件：导体两端存在电压.（2）形成持续电流的条件：导体两端持续电压.2.电流的方向（1）规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反.（2）金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反.3.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，是标量.4.电流的大小（1）定义式：/=纟，用该式计算出的电流是时间十内的平均值.对于恒定电流，电t流的瞬时值与平均值相等.（2）两点说明：①电解液屮止、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/=纟求电流时，Q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和. t②q=It是1旦的变形，是求电荷量的重要公式.其中Z是电流在时间f内的平均值.t特别提醒（1）公式1=生中Q是时间r内通过某横截面的电荷量，不是单位横截面的电荷量•(2)用公式I旦计算电流大小时，只需代入电荷量的绝对值，且G要与时间f相对t应.【例1】某电解池屮，若在2 s内各有1.0X1019个二价正离子和2.0X1019个一价负离子通过某截面，那么通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通过导体横截面的电荷量，而正电荷的定向移动形成电流与负电荷定向移动形成电流是等效的.解析：电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和.故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s 内通过截面的总电荷量应为<7=1.6X10_19X2X1.0X1019 C+1. 6X 10_,9X 1 X2. OX 1019 C = 6.4 C.根据电流的定义式得Z=l = —A=3.2 A.t 2答案：D题后反思正确理解电流的形成，当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献.触类旁通在例1中，如果在2 s内到达阳极的负离子和到达阴极的正离子的电荷量都是3.2 C,那么电解池川的电流乂是多人？解析：到达阴极的3.2C的负离子，可理解为有1.6C的负离子由阴极到达阳极，同时又有1.6 C的正离子由阳极到达了阴极，故电解池的电流为/=^ = —A = 1.6 A.t 2答案：1.6 A探究二电流的微观表达式・问题导引•A rti电荷在金属导体中做定向移动形成电流,那么电流的强弱与自rti电荷做定向移动的快慢是否有关呢？请思考以下问题：(1)金属导体中自由电子的定向移动速率与电流的传导速率相同吗？(2)金属导体屮电流强弱与自由电子的运动速率有关吗？提示：自由电子的定向移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；自由电子的定向移动速率越大，电流就越大.・名师精讲・1.建立模型：如图所示，力〃表示粗细均匀的一段导体，长为/,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,导体每单位体积内的自由电荷数为刀，每个自由电荷的电荷量为72.理论推导：导体/〃屮的自由电荷总数：艸=/〃S•总电荷量皆毗尸刀/Sg.所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间/ =丄•根据公式q=It可得：导体AD中的电流V山牛字=,翻.V3.结论：由此可见，从微观上看，电流决定于导体屮单位体积内的自由电荷数、每个口由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关.特别提醒使用公式/讨论问题时，要注意以下两点：（1）要正确理解式屮各物理量的意义，各个物理量都要用国际单位.（2）由该式不难理解，导体横截面积大的位置，电荷运动速率较慢.4.两个公式的比较!=q/ 1I=nqSv公式性质定义式决定式电流的意义时间才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1= q/ £ 可导11] I=nqSv【例2】（多选）截面积为S的导线屮通有电流7.已知导线每单位体积中有〃个自由电子，每个自由电子的电荷量是e,自由电子定向移动的速率是y,则在时间At内通过导线横截面的电子数是（）A. nSv'tB. z?rA tC. —D.—e Se点拨：电子数等于总电荷量除以每个电子的电荷量，只要求出通过导线截面的电荷量, 即可求出电子数.解析：电荷A q=n，单位体积内的电子数已知，要求出At时间内有多少电子通过截面，才能求出电子数.（1）根据电流的定义式可知，在△广内通过导线截面的电荷量q=IM.所以在这段时间内通过导线横截面的自由电子数为7V = ^ = —,选项C正确.e e（2）自由电子定向移动的速率是I/,因此在时I'可A ［内，位于以截面5^底、长7=rA t 的这段导线内的自由电子都能通过截面.这段导线的体积V=Sl=SvZ所以A广内通过截面S的自rfl电子数为N=nV=nSv^ t＞选项A正确.答案:AC题后反思本题主要考查电流的定义式和微观表达式的应用•求解此题的关键是対电流的本质要有正确的理解，依据电流的宏观和微观表达式，灵活运用解题.触类旁通吕在例2中，如果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y的匀速直线运动时，由于导线运动而形成的等效电流大小为（）A. VQB. —C. QV SD.——v S解析：在运动方向上假设有一截面，则在广时间内通过截面的电荷量为Q=vt・q,等效电流Z = y = U/ ,故A正确.答案：A。
高中物理 第二章 恒定电流 第二章 恒定电流 2.1 电源和电流教案 新人教版选修3-1-新人教版高
《电源和电流》教学设计一、教材内容分析本节课是人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-1第二章《恒定电流》的第一节内容，是电场知识和电路知识两部分的紧密衔接，具有承上启下的作用。
本节课需要一个课时。
本节课从电场知识入手，通过分析讨论有效地将“场〞和“路〞的知识相联系，这样的安排符合学生的认知规律，有利于培养学生不断运用所学的知识来解决实际问题，从而培养学生的分析和解决问题的意识和能力，激发学生的求知欲和学习兴趣。
二、教学目标知识与技能目标:1、明确电源在直流电路中的作用和导体中的恒定电场2、知道恒定电流的概念描述电流的强弱程度的物理量——电流3、从微观的角度理解导体中的电荷定向移动和电流之间的关系过程与方法：在理解电流形成的基础上通过类比和分析使学生对电源的概念、导线中的电流等方面有更好的理解，培养学生独立思考解决问题的能力。
情感态度价值观：1、通过本节对电源电流的学习，培养学生将物理知识应用于实践中的意识，使学生认识到知识来源与实践。
2、过本节的学习使学生学会多种解题方法，培养学生的科学思维习惯。
三、学习者特征分析由于学生知识单一、比较粗浅、又充满好奇心，初中学过的电学知识时间比较久，所以在课堂上采用教师引导学生分析、学生主动思考、师生共同总结相结合的特点，这样既能发散学生的思维又能调动学生的积极性，从而活跃了课堂气氛、减少了学生学习的恐惧感，增强了信心。
四、重难点及突破措施重点：1〕电源的作用2〕恒定电场的概念3〕电流大小的计算难点：电源与抽水机进行类比重难点突破措施：1〕讲解概念时采用教师引导，学生分析，充分发挥学生的主观能动性，这样既掌握了知识又活跃了课堂气氛。
2〕通过电源与抽水机进行类比，尽量注重本节知识与生活、社会相联系，这样让学生体会到物理就在我们身边，把抽象的知识具体化。
五、教学策略选择与设计1、通过对电源的介绍，促使学生了解生活中的电、激发学生学物理的兴趣。
高中物理(人教选修31) 第二章 恒定电流(15课时)第二章 学案1
学案1 电源和电流[学习目标定位] 1.了解形成电流的条件，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、方向的确定，会用公式q ＝It 分析相关问题．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 ＝qt 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，符号A ；常用的电流单位还有：毫安(mA)、微安(μA)． 1 A ＝103 mA ；1 A ＝106 μA.一、电源 [问题设计]有A 、B 两个导体，分别带正、负电荷．如果在它们之间连接一条导线R ，如图1所示，导线R 中的自由电子便会在静电力的作用下定向运动，B 失去电子，A 得到电子，周围电场迅速减弱，A 、B 之间的电势差很快就消失．怎样使A 、B 导体维持一定的电势差，使导线中保持持续的电流？图1答案 在A 、B 间接一电源． [要点提炼]1．产生电流的条件：导体两端存在电压． 2．形成持续电流条件：导体两端存在持续电压． 3．电源的作用：维持电路两端始终有一定的电势差，使电路中保持持续的电流．[延伸思考] 电容器放电过程瞬间完成，不会形成持续电流，而干电池可使电路中保持持续的电流，为什么？答案 电容器放电过程中正、负电荷中和，放电电流瞬间消失，不能在电路中形成持续的电流，而干电池内部能够通过非静电力的作用维持电池两极电势差不变，使电路中保持持续的电流，这正是干电池内部非静电力作用的结果． 二、电流表达式I ＝qt 及其方向[问题设计]对电流表达式I ＝qt ，有人认为“I 与q 成正比，与t 成反比”，对吗？I 与q 、t 有关吗？答案 不对；I 与q 、t 无关 [要点提炼]1．电流指单位时间内通过导体任一横截面的电荷量，即I ＝qt ，其中q 是时间t 内通过某截面的电荷量．2．电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I ＝qt时，q 为正电荷的总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和．3．在应用I ＝qt计算时注意：(1)各个物理量的单位都用国际制单位．电流的国际单位安培(A)是国际单位制中七个基本单位之一． (2)电量q 与时间t 要对应．4．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方向相反．[延伸思考] 有的同学说：“电流有方向，电流就是矢量”对吗？答案 不对，电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量是标量． 三、电流的微观表达式 [问题设计]如图2所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 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 .试证明：导体内的电流可表示为I ＝nqS v .图2答案 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 ＝l v 根据公式Q ＝It 可得：导体AD 中的电流I ＝Q t ＝nlSql /v ＝nqS v .[要点提炼]1．从微观上看，电流I ＝nqS v ，即I 决定于导体中单位体积内的自由电荷数n 、每个自由电荷的电荷量q 、自由电荷定向移动速率v ，导体的横截面积S .2．电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷在电场力的作用下共同定向移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器． 3．三种速率的比较(1)电子定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式I ＝neS v 的v ，大小约为10－5 m/s(2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3×108 m/s.闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流．(3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，大小约为105 m/s.由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流．一、对电源作用的理解例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，关于电源，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电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，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；从能量角度来看，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，B对；电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，故C错；电源是对电路提供能量的装置，故D错．答案 B二、对电流的理解及计算例2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；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算法则．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；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例3某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是()A．0 B．0.8 AC．1.6 A D．3.2 A解析电荷的定向移动形成电流，但正负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和．在2 s内通过截面的总电荷量应为q＝1.6×10－19×2×1.0×1019C＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C＝6.4 C．由电流的定义式知：I＝qt＝6.42A＝3.2 A.答案 D针对训练一硫酸铜电解槽的横截面积为2 m2，在0.04 s内若相向通过同一横截面的铜离子和硫酸根离子分别为5.625×1018个和4.735×1018个，则电解槽中的电流是多大？方向如何？ 答案 82.88 A ，方向与铜离子定向移动的方向相同解析 电解槽中的电流是铜离子和硫酸根离子分别向相反的方向运动形成的．所以电流的方向与铜离子定向移动的方向相同．铜离子和硫酸根离子都是二价离子，每个离子的电荷量为 q 1＝q 2＝2×1.6×10－19C所以I ＝q t ＝n 1q 1＋n 2q 2t＝(5.625×1018＋4.735×1018)×2×1.6×10－190.04A＝82.88 A ．方向与铜离子定向移动的方向相同．1．(对电源作用的理解)关于电源，下列说法中正确的是( ) A ．电源的作用是使绝缘材料体变成导体 B ．电源是将电能转化为其他形式能的装置 C ．电源是为电路产生并提供自由电荷的装置 D 电源是将其他形式的能转化为电能的装置 答案 D2．(对电流的理解)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 答案 C解析 电流是有方向的，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．3．(公式I ＝qt 的应用)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个答案 C解析 q ＝It ，n ＝q e ＝Ite＝9.375×1021个．4．(电流的微观表达式)导体中电流I 的表达式为I ＝nqS v ，其中S 为导体的横截面积，n 为导体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( ) 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 答案 D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和定向移动速率，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 ＝nqS v 中的v .题组一 对电源、电流概念的理解及导线中电场的认识 1．下列关于电源的说法正确的是( ) A ．电源就是电压B ．电源的作用是使电源的正、负极保持一定量的正、负电荷，维持一定的电势差C ．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的D ．在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极 答案 BD解析 在电源内部由非静电力将正电荷由负极搬到正极，将负电荷由正极搬到负极，使正、负极维持一定的电势差，电源不是电压，故A 错，B 、D 正确．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，故C 错． 2．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 答案 D解析 依据电流的定义式可知，电流与q 、t 皆无关，显然选项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．3．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 ．电子定向移动形成的等效电流方向与电子定向移动方向相同D ．电子定向移动形成的等效电流方向与电子定向移动方向相反 答案 AD解析 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，电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动的方向相反，C 错误，D 正确． 题组二 对公式I ＝qt 的理解和应用4．关于电流，下列叙述正确的是( )A ．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流B ．电源的作用可以使电路中有持续电流C ．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动D ．恒定电流是由恒定电场产生的 答案 BD解析 电流在形成时有瞬时电流和恒定电流，瞬时电流是电荷的瞬时移动形成的，而恒定电流是导体两端有稳定的电场形成的，电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部出现稳定的电场，可见本题答案应选B 、D.5．关于导线中的电场，下列说法正确的是( ) 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E 0和导线侧面堆积电荷形成的电场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 答案 B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；故正确答案为B.6．在示波管中，电子枪2 s 发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为( ) A ．4.8×10－6 AB ．3×10－13AC ．3×10－6 AD ．9.6×10－6 A答案 A解析 电子枪2 s 发射的电荷量q ＝6×1013×1.6×10－19C ＝9.6×10－6 C ，所以示波管中的电流大小为I ＝q t ＝9.6×10－62A ＝4.8×10－6 A ，故A 正确，B 、C 、D 错误．7．我国北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240 m 的近似圆形轨道，电子电荷量e ＝1.6×10－19C ，在整个环中运行的电子数目为5×1011个，设电子的运行速度是3×107 m/s ，则环中的电流是( )A ．10 mAB ．1 mAC ．0.1 mAD ．0.01 mA 答案 A解析 电子运动一周的时间为T ＝lv ，在T 时间内通过任意横截面的电量为：q ＝ne ， 电流为：I ＝q T ＝ne vl＝5×1011×1.6×10－19×3×107240A ＝10 mA.8.如图1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( )图1A ．0 AB ．1.5 AC ．3 AD ．6 A答案 D解析 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 ＝qt 得，电路中的电流I ＝3＋31A ＝6 A ，故D 正确．9．如果导线中的电流为1 mA ，那么1 s 内通过导体横截面的自由电子数是多少个？若“220 V 60 W ”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA ，则20 s 内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？ 答案 6.25×1015个 3.4×1019个 解析 q ＝It ＝1×10－3×1 C ＝1×10－3 C ，设电子的数目为n ，则：n ＝qe ＝1×10－31.6×10－19个＝6.25×1015个．当“220 V 60 W ”的白炽灯正常发光时，I ＝273 mA. q ＝It ＝273×10－3×20 C ＝5.46 C.设电子的数目为N ，则N ＝q e ＝ 5.461.6×10－19个≈3.4×1019个． 10．非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100 V ，电流50 A ，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看做以如图2所示的图线．则放电1秒钟非洲电鳐放出的电量为( )图2A ．25 CB ．50C C ．150 CD ．250 C 答案 A解析 由题图象可得1秒钟该鱼的放电时间为0.5 s ，根据电流的定义式I ＝qt ，可得q ＝It ＝50×0.5 C＝25 C ，故A 正确．11.盛夏的入夜，正当大地由喧闹归于沉睡之际，天空却不甘寂寞地施放着大自然的烟火，上演着一场精彩的闪电交响曲．某摄影爱好者拍摄到的闪电如图3所示，闪电产生的电压、电流是不稳定的，假设这次闪电产生的电压可等效为2.5×107 V 、电流可等效为2×105 A 、历时1×10－3 s ，则：图3(1)若闪电定向移动的是电子，这次闪电产生的电荷量以0.5 A 的电流给小灯泡供电，能维持多长时间？(2)这次闪电释放的电能是多少？ 答案 (1)400 s (2)5×109 J解析 (1)根据电流的定义式I ＝qt ，可得q ＝It ＝2×105×10－3C ＝200 C ，供电时间t ′＝q I ′＝2000.5 s ＝400 s(2)这次闪电释放的电能为 E ＝qU ＝200×2.5×107 J ＝5×109 J12．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？ 答案 e 22πr 2mkmr解析 根据电流大小的定义式去求解，截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量Q ＝e .则有：I ＝Q t ＝eT ，再由库仑力提供向心力，有： k e 2r 2＝m 4π2T2r得T ＝2πr emr k解得I ＝e 22πr 2mkmr13.如图4所示的电解槽中，如果在4 s 内各有8 C 的正、负电荷通过面积为0.8 m 2的横截面AB ，那么图4(1)在图中标出正、负离子定向移动的方向； (2)电解槽中的电流方向如何？(3)4 s 内通过横截面AB 的电荷量为多少？ (4)电解槽中的电流为多大？答案 (1)见解析 (2)向右 (3)16 C (4)4 A解析 (1)电源与电解槽中的两极相连后，左侧电极电势高于右侧电极，由于在电极之间建立电场，电场方向由左指向右，故正离子向右移动，负离子向左移动． (2)电解槽中的电流方向向右．(3)8 C 的正电荷向右通过横截面AB ，而8 C 的负电荷向左通过该横截面，相当于又有8 C 正电荷向右通过横截面，故4 s 内通过横截面AB 的电荷量为16 C. (4)由电流的定义I ＝Q t ＝164 A ＝4 A.。
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源和电流导学案新人教选修
2.1 电源和电流学习目标1．了解形成电流的条件，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、方向的规定；理解恒定电流。
3．了解金属导体内自由电子定向移动速率的推导过程。
从微观角度理解导体中电荷定向移动与电流的关系学习疑问学习建议【预学能掌握的内容】1．电源（1）电源的定义电源是不断把电荷从极搬运到极从而维持正负极之间存在一定的装置。
（2）电源的作用①从电荷移动角度看电源的作用就是移送，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。
电源在内部能把电子从正极A搬运到负极B，如图所示。
②从能量转化的角度看搬运电荷的过程就是静电力做功的过程，是将的能转化为的过程。
【例1】关于电源，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2．恒定电场（1）导线中电场的形成：是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成。
（2）恒定电场①定义：由稳定分布的所产生的稳定的电场，称为电场。
②性质：导线中的电场是恒定电场，不是静电场。
但由于在恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同。
在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中同样适用。
提醒（1）导线内的电场是在接通电源后的极短时间内（以光速c）完成的。
（2）恒定电场是自由电荷在导体中定向移动的原因。
【例2】关于有恒定电流通过的导线中的电场，下列说法正确的是（）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3.恒定电流（1）恒定电流：大小和方向都_____的电流（2）电流a.物理意义：表示电流的强弱的物理量b.定义：通过导体横截面的和的比值。
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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 AB.3×10-13 AC.9.6×10-6 AD.3×10-6 A4.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.5.0×1011B.5.0×1019C.1.0×1013D.1.0×1036.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.vqB.C.qvSD.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→AB.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cB.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?参考答案自主探究1.电子2.电源导线导线3.稳定4.大小方向5.强弱正电荷安培 A I=合作探究【提出问题】问题1:电荷的定向移动形成电流.问题2:导体的两端存在电势差.问题3:导体两端有电势差.【要点提炼】一、电源1.电势差2.电势差持续的电流二、恒定电场问题:电荷的分布是稳定的,电场的分布也是稳定的.【要点提炼】1.恒定电场2.静电场同样适用【合作探究】大小、方向都不随时间变化三、恒定电流1.大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流.2.用通过导体横截面的电荷量q与通过这些电荷量所用时间t的比值来描述电流的强弱.【巩固练习1】1.C2.相同相反3.1 A4.0.2 A 和结论:电荷量电荷量时间【例题】解:设自由电子在导线内定向移动的速率是v,取一段导线(如图).导线左端的自由电子经过时间t到达右端,自由电子从它的左端定向移动到右端所用的时间记为t,则这段导线的长度为vt,体积为vtS,质量为ρvtS.这段导线中的原子数为n=N A.可以认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子(一般条件下铜可视作一价元素),则这段导线中的自由电子数目与铜原子的数目相等,也等于n.由于时间t内这些电子全部通过右端横截面,因此通过横截面的电荷量是q=ne=N A e把这个式子代入I=,得I=从中解出v=代入数值后得v≈7.5×10-5 m/s.【合作探究】电子的定向移动速率与导线中电流的传播速率不同.电子定向移动的速率约10-5 m/s,电子热运动的平均速率约105 m/s,电流的传播速率约3×108 m/s.【巩固练习2】1.B2.C3.3.2 A课堂检测1.C 解析:电源并不是产生电荷的装置,它的作用是保持导体两端有一定的电势差,从而使电路中有持续的电流产生,故只有C项正确.2.C 解析:电场传播的速率(或电流的传导速率)等于光速,而电子无规则热运动的速率,常温下数量级为105 m/s,自由电子定向移动的速率数量级一般为10-5 m/s,所以C项正确.3.A 解析:I=== A=4.8×10-6 A.4.B 解析:由I=知A项错误,B项正确;由I=nqSv得:v甲=v乙,所以C、D两项错误.5.A 解析:电子运动一周所需要的时间t= s=8×10-6 s,在圆形轨道上任取一横截面,则在t时间内整个环中运行电子的电荷量q=It=8×10-6×10×10-3C=8×10-8C,则环中运行的电子数N==个=5×1011个.故A 项正确.6.A 解析:在运动方向假设有一横截面,在时间t内通过截面的电荷量Q=vt·q.等效电流I==vq,故A 项正确.7.D 解析:正离子定向移动方向为电流方向,负离子定向移动方向和电流方向相反,正、负离子向相反方向移动,电流不能抵消,故A、B两项错误.由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的,故C项错误,D项正确.8.B 解析:设质子源与靶间的质子数为n,则I=,t=,则n=.9.D 解析:假设电子定向移动的速率为v,那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt·S中的自由电子数,而体积为vtS的铜的质量为vtSρ,摩尔数为,所以电荷量q=.因电流I==,于是得:v=.10.解析:10 s内通过某一横截面的电荷量是10 C,所以I===1 A.答案:1 A11.解析:(1)N===个=6.25×1018个.(2)由公式I=neSv.v== m/s≈7.4×10-5 m/s.(3)以这样的速率沿导线传播1 m需用时t= s≈3.8 h.答案:(1)6.25×1018(2)7.4×10-5 m/s (3)3.8 h12.解析:取电子运动轨道的任一横截面,在电子运动一周的时间T内,通过这个横截面的电荷量q=e,则有:I==再由库仑力提供向心力有:k=m·r,得T=解得I=.答案:2019-2020学年高考物理模拟试卷一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的1．如图甲所示，矩形导线框abcd放在垂直纸面的匀强磁场中，磁感应强度B随时间变化的图像如图乙所示。