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

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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第1節(jié) 電源和電流 學(xué)案2課前自主學(xué)習(xí)一、電源1帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體通過(guò)導(dǎo)線放電只能形成瞬間的電流：如圖1所示，當(dāng)用導(dǎo)線連接帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體A、B時(shí)，導(dǎo)線中的自由電子便會(huì)在靜電力的作用下沿導(dǎo)線做定向移動(dòng)，帶負(fù)電的導(dǎo)體B_電子，帶正電的導(dǎo)體A_電子，周圍電場(chǎng)迅速減弱，兩導(dǎo)體間的電勢(shì)差很快消失，電流是_的圖12電源能給電路提供持續(xù)的電流：在兩個(gè)導(dǎo)體間加一個(gè)裝置P，如圖2所示，它能源源不斷地把經(jīng)導(dǎo)線流到A的電子取走，補(bǔ)充給B，使A、B始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷，A、B周圍空間始終存在一定的_，A、B之間始終保持一定的_這樣電路就始終保持持續(xù)的_，這種搬運(yùn)電荷的裝置P就是_圖2二、恒定電流1恒定電場(chǎng)導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的_共同形成的盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，形成一種_平衡，這樣_的分布是穩(wěn)定的，形成的_也是穩(wěn)定的，不隨時(shí)間而改變，稱為恒定電場(chǎng)2恒定電流（1）恒定電流：由于恒定電場(chǎng)的作用，電路中的電流保持恒定我們把_都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流（2）電流：定義：通過(guò)導(dǎo)體截面的_與通過(guò)這些電荷量所用_的比值，叫做電流強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱電流公式表達(dá)：I，或?qū)懗呻姾闪康谋磉_(dá)式：_.單位：在國(guó)際單位制中是_，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)是A.更小的單位還有_ (mA)、_(A)，換算關(guān)系為：1 A mA A.核心知識(shí)探究一、電源問(wèn)題情境電閃雷鳴時(shí)，強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光，但它只能存在一瞬間，手電筒中小燈泡能持續(xù)發(fā)光導(dǎo)體中的電流是怎樣形成的？1導(dǎo)體中有電流，是因?yàn)樽杂呻娮幼鍪裁催\(yùn)動(dòng)？2電路中之所以能有持續(xù)的電流，是因?yàn)殡娐穬啥司S持著一定的電勢(shì)差，這是什么元件在起作用？ 要點(diǎn)提煉1要使電路中保持持續(xù)的電流，電路兩端之間要有一定的_2電源的作用：維持電路兩端始終有一定的_，使電路中保持_二、恒定電流問(wèn)題情境導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)，是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的這些電荷也在運(yùn)動(dòng)，電荷的分布卻是穩(wěn)定的，這是為什么？要點(diǎn)提煉1由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng)，稱為_(kāi)2在恒定電場(chǎng)中，任何位置的電場(chǎng)強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化，所以它的基本性質(zhì)與_相同在靜電場(chǎng)中所講的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等，在恒定電場(chǎng)中_問(wèn)題情境1什么樣的電流被稱為恒定電流？2我們用什么物理量來(lái)描述電流的強(qiáng)弱程度？3電流的傳播速度是光速，電子在導(dǎo)線中也是以光速移動(dòng)嗎？要點(diǎn)提煉1我們把_都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流2_是描述電流強(qiáng)弱的物理量，其單位是_，電荷量q_.解題方法探究例1某電解池中，若在2 s內(nèi)各有1.01019個(gè)二價(jià)正離子和2.01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是()A0 B0.8 AC1.6 A D3.2 A聽(tīng)課記錄：變式訓(xùn)練1如圖3所示，電解池內(nèi)只含有一種CuCl2電解質(zhì)的電解液，t s內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的銅離子數(shù)是n，設(shè)基元電荷為e，試分析電解液中電流的方向和大小怎樣？圖3例2電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流若氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng)，用e表示電子的電荷量，則其等效電流等于多少？變式訓(xùn)練2如圖4所示，一個(gè)半徑為r的細(xì)橡膠圓環(huán)，均勻地帶上負(fù)電荷Q，當(dāng)它以角速度繞中心軸線逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)中等效電流的大小為()圖4AQ B. C. D.例3截面積為S的導(dǎo)線中通有電流I.已知導(dǎo)線每單位體積中有n個(gè)自由電子，每個(gè)自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動(dòng)的速率是v，則在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是()AnSvt Bnvt C. D.聽(tīng)課記錄：變式訓(xùn)練3一段粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體的橫截面積是S，導(dǎo)體單位長(zhǎng)度內(nèi)的自由電子數(shù)為n，金屬內(nèi)的自由電子的電荷量為e，自由電子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率為v0，導(dǎo)體中通過(guò)的電流為I.則下列說(shuō)法中正確的有()A自由電子定向移動(dòng)的速率為v0B自由電子定向移動(dòng)的速率為vC自由電子定向移動(dòng)的速率為真空中的光速cD自由電子定向移動(dòng)的速率為v即學(xué)即練1關(guān)于電流的概念，下列說(shuō)法正確的是()A通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大B電子定向移動(dòng)的速率越大，電流越大C單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大D電流的傳導(dǎo)速率越大，電流越大2. 如圖5所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，t s內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)基元電荷為e，則以下解釋中正確的是()圖 5A正離子定向移動(dòng)形成電流方向從AB，負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向BAB溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動(dòng)，電流抵消C溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流ID溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流I3導(dǎo)體中電流I的表達(dá)式為InqSv，其中S為導(dǎo)體的橫截面積，n為導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q為每個(gè)自由電荷所帶的電荷量，v是()A導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速率B電流傳導(dǎo)速率C自由電荷定向移動(dòng)的速率D電子熱運(yùn)動(dòng)速率4有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的兩倍，而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙橫截面的電荷量是甲的2倍，下列說(shuō)法中正確的是()A通過(guò)甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍C乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率是甲導(dǎo)體的2倍D甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率大小相同5如圖6所示，一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，設(shè)棒每米的電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為()圖6Avq B. CqvS D.參考答案課前自主學(xué)習(xí)一、1.失去得到瞬時(shí)2.電場(chǎng)電勢(shì)差電流電源二、1電荷動(dòng)態(tài)電荷電場(chǎng)2（1）大小和方向（2）電荷量q時(shí)間t)qIt 安培毫安微安核心知識(shí)探究一、問(wèn)題情境1.定向2.電源要點(diǎn)提煉1電勢(shì)差2.電勢(shì)差持續(xù)的電流二、問(wèn)題情境電荷雖然也在流動(dòng)，但有的流走了，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的要點(diǎn)提煉1恒定電場(chǎng)2.靜電場(chǎng)同樣適用 問(wèn)題情境1大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流稱為恒定電流2“電流”這一物理量來(lái)描述電流的強(qiáng)弱程度.3.電子在導(dǎo)線中移動(dòng)速度很慢(見(jiàn)課本例1)，不是光速要點(diǎn)提煉1大小和方向2.電流安培It解題方法探究例1D電荷的定向移動(dòng)形成電流，但正、負(fù)電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí)，通過(guò)某截面的電荷量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和故由題意可知，電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成，則在2 s內(nèi)通過(guò)截面的總電荷量應(yīng)為：q1.6101921.01019C1.6101912.01019C6.4 C根據(jù)電流的定義式得：I A3.2 A變式訓(xùn)練1正離子定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?，?fù)離子定向移動(dòng)方向和電流方向相反，所以電解液中的電流方向由A向B.因電解液中只含電解質(zhì)CuCl2，二價(jià)正離子數(shù)為n，則一價(jià)負(fù)離子數(shù)為2n.電解液中是正、負(fù)兩種離子的定向移動(dòng)形成電流，故t s內(nèi)流過(guò)某截面的正、負(fù)離子的總電荷量為4ne，所以電流I4ne/t.例2解析假想電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體，在運(yùn)動(dòng)的軌跡上任取一截面，則在一個(gè)周期內(nèi)只有一個(gè)電子通過(guò)這個(gè)截面，由于電子電荷量題目已經(jīng)給出，只要求出電子運(yùn)動(dòng)的周期，就可以根據(jù)電流的定義求解根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知，電子運(yùn)動(dòng)的周期為T，因此電流為I.變式訓(xùn)練2C由電流的定義式得I.例3AC電荷量qIt，單位體積內(nèi)的電子數(shù)已知，要求出t時(shí)間內(nèi)有多少電子通過(guò)截面，才能求出電子數(shù)(1)根據(jù)電流的定義式可知，在t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量qIt. 所以在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的自由電子數(shù)為N，選項(xiàng)C正確(2)自由電子定向移動(dòng)的速率是v，因此在時(shí)間t內(nèi)，位于以截面S為底、長(zhǎng)lvt的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過(guò)截面這段導(dǎo)線的體積VSlSvt，所以t內(nèi)通過(guò)截面S的自由電子數(shù)為NnVnSvt，選項(xiàng)A正確變式訓(xùn)練3D本題考查的是對(duì)電流微觀表達(dá)式InqSv的理解，關(guān)鍵是理解v和n的物理意義，式中的n為單位體積內(nèi)自由電子數(shù)，v為自由電子定向移動(dòng)的速率，而本題中n為單位長(zhǎng)度內(nèi)的自由電子數(shù)，t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的自由電子數(shù)為長(zhǎng)度是vt內(nèi)的自由電子，其數(shù)量為nvt，電荷量qnvte，所以電流Inev，所以v，故正確答案為D.即學(xué)即練1BCA選項(xiàng)中沒(méi)有考慮時(shí)間的因素B選項(xiàng)易漏選，當(dāng)電子的定向移動(dòng)的速率越大時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越大，故電流越大D選項(xiàng)中，電流的傳導(dǎo)速率是定值，為光速c.2D正離子的定向移動(dòng)方向就是電流方向，負(fù)離子定向移動(dòng)的反方向也是電流方向，有正負(fù)離子反向經(jīng)過(guò)同一截面時(shí)，I公式中q應(yīng)該是正、負(fù)離子所帶電荷量的絕對(duì)值之和故I，電流方向由A指向B，故選項(xiàng)D正確本題易錯(cuò)原因：對(duì)電解液導(dǎo)電問(wèn)題與金屬導(dǎo)電原理易混；避免方法：準(zhǔn)確審題，看清導(dǎo)電物質(zhì)是金屬還是電解質(zhì)3C從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、電荷量、定向移動(dòng)速率，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)電荷的定向移動(dòng)形成電流，這個(gè)定向移動(dòng)的速率就是電流微觀表達(dá)式InqSv中的v，故選C.4B由于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲的2倍，故A錯(cuò)，B正確由于InqSv(n是單位體積中的自由電荷數(shù)，q是自由電荷的電荷量，S是導(dǎo)體的橫截面積，v是自由電荷定向移動(dòng)的速率)，所以v，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n、q不知道)，所以無(wú)法判斷甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率的大小，故C、D錯(cuò)5A在垂直棒的運(yùn)動(dòng)方向選取某一橫截面，設(shè)棒長(zhǎng)為L(zhǎng)，則棒上所有電荷通過(guò)這一橫截面所用的時(shí)間為t.由電流定義式I可得Iqv，故選項(xiàng)A正確