第十一章電路及其應(yīng)用課時(shí)11.1電源和電流1.讓學(xué)生明確電源在直流電路中的作用，理解導(dǎo)線中的恒定電場的建立。2.知道恒定電流的概念和描述電流強(qiáng)弱程度的物理量——電流。3.從微觀意義上看電流的強(qiáng)弱與自由電子定向移動(dòng)平均速率的關(guān)系。一、電源1．定義：能夠把電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極的裝置。2．作用：(1)維持電源正、負(fù)極間始終存在電勢差。(2)使電路中的電流能夠持續(xù)存在。二、恒定電流1．恒定電場：由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場。2．自由電荷定向移動(dòng)的平均速率：在恒定電場的作用下，自由電荷定向加速運(yùn)動(dòng)，但在運(yùn)動(dòng)過程中與導(dǎo)體內(nèi)不動(dòng)的粒子不斷碰撞，碰撞的結(jié)果是大量自由電荷定向移動(dòng)的平均速率不隨時(shí)間變化。3．恒定電流：大小、方向都不隨時(shí)間變化的電流。4．電流(1)物理意義：表示電流強(qiáng)弱程度的物理量。(2)公式：I＝eq\f(q,t)。(3)單位：在國際單位制中，電流的單位是安培，簡稱安，符號是A。常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(μA)。1mA＝10－3A,1μA＝10－6A。(4)方向：正電荷定向移動(dòng)的方向規(guī)定為電流的方向?；A(chǔ)過關(guān)練題組一電源1.關(guān)于電源的以下說法，正確的是()A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而使兩極之間有一定的電勢差B.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)極，從而使兩極之間有一定的電勢差C.只要電路中有電源，電路中就一定有電流D.電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量題組二恒定電流2.(多選)在由電源、導(dǎo)線等電路元件所組成的電路中，以下說法正確的是()A.導(dǎo)線中的電場強(qiáng)度處處為零B.導(dǎo)線中的電場強(qiáng)度方向跟導(dǎo)線方向平行C.導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D.導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點(diǎn)的電勢逐漸降低3.(多選)關(guān)于電流的方向，下列說法中正確的是()A.電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端B.電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端C.電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相同D.電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反4.關(guān)于電流，下列說法中正確的是()A.通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大B.電流的方向就是自由電荷定向移動(dòng)的方向C.單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流就越大D.因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢?.如圖所示，在NaCl溶液中，正、負(fù)電荷定向移動(dòng)，其中Na+水平向右移動(dòng)。若測得4s內(nèi)分別有1.0×1018個(gè)Na+和Cl-通過溶液內(nèi)部的橫截面M，那么溶液中的電流方向和大小為()A.水平向左0.8AB.水平向右0.08AC.水平向左0.4AD.水平向右0.04A6.如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線和右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，已知兩導(dǎo)線橫截面積滿足S鋁=2S銅，在銅導(dǎo)線上取一截面A，在鋁導(dǎo)線上取一截面B，若在1s內(nèi)垂直通過它們的電子數(shù)相等，那么通過這兩截面的電流的大小關(guān)系是()A.IA=IB B.IA=2IBC.IB=2IA D.不能確定7.如圖所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，單位體積內(nèi)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()A.vq B.qv C.qvS D.題組三電流的微觀解釋8.一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，通過電流為I。已經(jīng)知道銅的密度為ρ，銅的摩爾質(zhì)量為M，電子電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，設(shè)每個(gè)銅原子只提供一個(gè)自由電子，則銅導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率為()A.MIρNAC.INA9.(多選)一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為q。此時(shí)電子的定向移動(dòng)速率為v，在t時(shí)間內(nèi)，通過銅導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()A.nvSt B.nvtC.Itq D.能力提升練題組一恒定電流1.()下列關(guān)于有電源的電路中導(dǎo)線內(nèi)部的電場強(qiáng)度的說法中正確的是()A.導(dǎo)線內(nèi)部的電場就是電源所形成的電場B.在靜電平衡時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)部的場強(qiáng)為零，而導(dǎo)線外部的場強(qiáng)不為零，所以導(dǎo)線內(nèi)部的電場不是穩(wěn)定的C.因?yàn)閷?dǎo)線處于電源的電場中，所以導(dǎo)線內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零D.導(dǎo)線內(nèi)部的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，導(dǎo)線內(nèi)的電荷處于平衡狀態(tài)，電荷分布是穩(wěn)定的，電場也是穩(wěn)定的2.()安培提出了著名的分子電流假說，根據(jù)這一假說，電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流。設(shè)電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時(shí)針方向做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于該環(huán)形電流的說法正確的是()A.電流大小為ve2πrB.電流大小為ver，C.電流大小為ve2πrD.電流大小為ver，3.()(多選)半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，關(guān)于由環(huán)產(chǎn)生的等效電流，下列判斷正確的是()A.若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，則等效電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B.若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則等效電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C.若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，等效電流將變大D.若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，等效電流將變小4.()北京正負(fù)電子對撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長為240m的近似圓形軌道，當(dāng)環(huán)中電子以光速的110流動(dòng)而形成10mA的電流時(shí)，環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為多少？(已知光速c=3×108m/s，電子電荷量e=1.6×10-19C)題組二電流的微觀解釋5.(2020江蘇南通第一中學(xué)高二上期中，)有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時(shí)間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲導(dǎo)體的2倍，下列說法中正確的是()A.通過甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B.通過乙導(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6.()一根銅導(dǎo)線的橫截面積為2mm2，其中的自由電子數(shù)密度為8.5×1028個(gè)/m3，當(dāng)此銅導(dǎo)線通過2A的電流時(shí)，求：(1)1s內(nèi)有多少個(gè)電子通過銅導(dǎo)線的橫截面？(電子電荷量e=1.6×10-19C)(2)電子定向移動(dòng)的速率多大？7.()導(dǎo)線中的電流是1A，導(dǎo)線的橫截面積為1mm2。(1)在1s內(nèi)，有多少個(gè)電子通過導(dǎo)線的橫截面？(電子電荷量e=1.6×10-19C)(2)自由電子的平均移動(dòng)速率是多大？(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5×1028個(gè)自由電子)(3)自由電子沿導(dǎo)線移動(dòng)1m，平均需要多少時(shí)間？

答案全解全析第十一章電路及其應(yīng)用1電源和電流基礎(chǔ)過關(guān)練1.B電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由正極不斷地搬運(yùn)到負(fù)極，從而使兩極之間有一定的電勢差，故A錯(cuò)，B對。若要使電路中產(chǎn)生電流，不僅需要電源，還需要電路是閉合的，兩者缺一不可，故C錯(cuò)。電源是為電路提供能量的裝置，故D錯(cuò)。2.BD在電源和導(dǎo)線中感應(yīng)電荷的共同作用下，垂直導(dǎo)線方向的電場相互抵消，在導(dǎo)線中形成了沿導(dǎo)線方向的電場，即導(dǎo)線中的電場強(qiáng)度方向跟導(dǎo)線方向平行，B正確，A錯(cuò)誤；導(dǎo)線內(nèi)有電場，說明導(dǎo)線不是靜電平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；沿電場方向電勢逐漸降低，電場方向就是正電荷的受力方向，也就是電流的方向，即導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點(diǎn)的電勢逐漸降低，D正確。3.AD在電源供電的外部電路中，電流從正極流向負(fù)極，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，電源正極電勢高于負(fù)極電勢，所以A正確，B錯(cuò)誤；電子帶負(fù)電，電子運(yùn)動(dòng)形成的電流方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反，C錯(cuò)誤，D正確。4.C根據(jù)公式I=qt可知單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流就越大，A錯(cuò)誤，C正確；電流的方向和正電荷定向移動(dòng)方向相同，與負(fù)電荷定向移動(dòng)方向相反，B錯(cuò)誤；電流是標(biāo)量，D5.B4s內(nèi)通過橫截面M的正、負(fù)電荷的電荷量Q=2×1.0×1018×1.6×10-19C=0.32C，則溶液中電流大小I=Qt=0.324A=0.08A，方向與正電荷定向移動(dòng)的方向相同，水平向右。故選6.A根據(jù)公式I=qt可知，電流的大小與導(dǎo)體橫截面積的大小無關(guān)，而是取決于單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面電荷量，選項(xiàng)A7.C時(shí)間t內(nèi)棒運(yùn)動(dòng)的距離為l=vt，總電荷量為Q=qvtS，所以I=Qt=qvtSt=qvS，故選項(xiàng)8.A設(shè)自由電子定向移動(dòng)的速率為v，導(dǎo)線中自由電子從一端定向移動(dòng)到另一端所用時(shí)間為t，因每個(gè)銅原子可提供一個(gè)自由電子，則銅原子數(shù)目與自由電子的總數(shù)相等，電子數(shù)n=ρSvtMNA，t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量q=ne，則電流I=qt=ρSveNAM，解得9.AC在t時(shí)間內(nèi)，通過銅導(dǎo)線橫截面的電荷量為It，通過銅導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為N=Itq，故C正確，D錯(cuò)誤；把I=nqSv代入N=Itq可得N=nvSt，故A正確，能力提升練1.D導(dǎo)線內(nèi)部的電場是電源和導(dǎo)線積累電荷所形成的兩部分電場的矢量和，穩(wěn)定后不同于靜電平衡(內(nèi)部場強(qiáng)處處為零)，而是場強(qiáng)大小恒定，方向與導(dǎo)線切線一致，是一種動(dòng)態(tài)的平衡，故A、B、C錯(cuò)，D對。2.C電子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=2πrv，由I=eT得I=ve2πr，電流的方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反3.AB截取圓環(huán)的任一橫截面S，如圖所示，在橡膠圓環(huán)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過這個(gè)橫截面的電荷量為Q，則有I=qt=又T=2πω，所以I=Qω2π，由上式可知，選項(xiàng)A、4.答案5×1011個(gè)解析電子運(yùn)動(dòng)一周所需要的時(shí)間t=240110×3×1在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時(shí)間內(nèi)整個(gè)環(huán)中的電子剛好都通過該截面，故環(huán)中所有電子的電荷量為：q=It=10×10-3×8×10-6C=8×10-8C環(huán)中具有的電子數(shù)N=qe=8×10-81.6×15.B因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲導(dǎo)體的2倍，所以乙導(dǎo)體中的電流是甲的2倍，故A錯(cuò)誤，B正確；由I=nqSv得v=InqS，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n、q不知道)，所以v的關(guān)系無法判斷，C、D6.答案(1)1.25×1019個(gè)(2)7.35×10-5m/s解析(1)1s內(nèi)通過銅導(dǎo)線橫截