高中物理第章恒定电流电源和电流课堂达标新人教版选修.doc
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 21 电源和电流课件 新人教版选修31
• [研究学考·明确要求]
知识 内容
电源和电流
考试要求
学考b
选考c
基本 1.知道电荷的定向移动形成电流，知道电流方向的规定。 要求 2．知道电流的定义式，并会用来解决导线中的电流问题。
发展 要求
1.了解电源在电路中形成电流的作用。 2．了解恒定电场，知道恒定电流的定义。 3．能区别导体中自由电子的定向移动速率和建立电场的速 率。 4．能根据电流的定义式计算电荷运动所产生的等效电流。
而维பைடு நூலகம்电正势差、负极之间一定
的装置。
• (2)电源的作用
• 电源的作用是移送电荷，维持电源正、负极 间电有势差一定的
•
，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1
• [典 例 精 析]
• 【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
• 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，就一 定会形成电流
•答案 B
•解答本题时要把握以下三点： •(1)明确电源在电路中的作用； •(2)电源工作时能量转化的方向； •(3)形成持续电流的条件。
• [即 学 即 练] • 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
()
• A．IA＝IB • B．IA＝2IB • C．IB＝2IA
• 图2
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。但关键是在单位时间内通过两截面的电子 数相等，根据 I＝qt 可知通过两截面的电流相等。 答案 A
高中物理第2章恒定电流1电源和电流课件新人教版选修3-1
物理 意义
＝电子neS定v，向其移中动v的就速是率，向运动的机会相等,故
场的作用下，
一般为10－5 m/s的数
不能形成电流,常温下 电子热运动的速率数
的自由电子几 定向移动，整
量级
量级为105 m/s
乎同时形成了
大小
10－5 m/s
105 m/s
3×1
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
图2-1-1
1．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．持续电流是由静电场产生的 【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，而持续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. 【答案】 B
[再判断] 1．恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别．( ×) 2．电路中有电流时，电场的分布就会随时间不断地变化．( ×) 3．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能．( √ ) 4．恒定电场的电场强度不变化，一定是匀强电场．( ×)
[合作探讨] 如图2-1-1所示，电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光．
电路中有持续电流的两个条件 (1)电路中有电源． (2)电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来．
恒定电流
[先填空] 1．电流概念 (1)概念：电荷的 定向移动形成电流． (2)物理意义：反映了电流的 强弱程度．
(3)符号及单位：符号是 I ，单位有 安培、 毫安、 微安(单位符号分别为 A、 mA、 μA )．
高中物理 第二章 恒定电流 1 电源与电流课件 新人教版选修3-1
二、恒定电场 1．恒定电场的形成：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，并且形成过程是在接通电源后的 极短时间(以光速)内完成的． 2．导线中电场特点： (1)和电源连通后导线中的电场是恒定电场．
(2)导线中的电场是合电场，它由两部分组 成：①电源正、负极上的电荷产生的电场 E0； ②导线表面上堆积的电荷产生的电场 E′.二者 电场强度的矢量和 E 合与导线相切．如图所示， 导体内的电场线保持和导线平行．
t
C．当 n1<n2 时，电解液中电流方向由 B 指向 A，电流 I＝ （2n2－n1）e
t
D．电解液中电流方向由 A 指向 B，电流 I＝（n1＋t2n2）e
【解析】 在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负
离子，它们同时向相反方向移动形成电流，正离子定向移动形成
电流方向由 A 指向 B，负离子定向移动形成电流方向也是由 A
2．1 电源与电流
学习目标
学习重点 知道电流的含义，会用 q＝It 分析相关问题 从微观的角度理解导体中电荷的定向移动 和电流之间的关系，会用电流的微观决定式 I＝nqSv 解题
考查热度 ★★★★
★★★★
基础梳理
一、电源及其作用 1．电源的定义：电源是不断把负电荷从正极搬运到负极从 而维持正负极之间存在一定电势差的装置． 2．电源的作用：(1)从电荷移动角度看，电源的作用是移动 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． (2)从能量转化角度看，搬运电荷的过程是克服静电力做功的 过程，是将其他形式的能转化为电能的过程．
如图所示的电解液接入电路后， 在 t 时间内有 n1 个一价正离子通过溶液内截 面 S，有 n2 个二价负离子通过溶液内截面 S， 设 e 为元电荷，则以下关于通过该截面的电 流的说法中，正确的是( )
高中物理 第二章 恒定电流 第1节 电源和电流课件 新人教版选修3-1
(多选)有一横截面积为 S 的铜导线， 流经其中的电流为 I；设每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( AC ) A．nvSΔt IΔt C. e B．nvΔt IΔt D. Se
解析：设电子刚射出电场时速度为 v，长为 Δl 的电子束内的 1 2 电子数为 n，则 eU＝ mv ① 2 ne I＝ ② Δt Δl Δt＝ v ③ IΔl 由①②③式解得 n＝ e m ，故 B 正确． 2eU
第二章 恒定电流
第一节
电源和电流
第二章 恒定电流
学习目标
明目标
知重点
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．[难点] 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．[重点]
一、电源 1．电荷的移动与电流的形成：如图所示，A、B 分别带正、 负电荷，若在它们之间连接一条导线 R，则电子在导线中的 定向移动方向为
(3)电离状态的气体：自由电荷既有正、负离子，也有自由电 q 子，利用公式 I＝ 求气体导电电流时，q 应是三种带电粒子 t 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 q 等，可以通过等效方法用 I＝ t 求解等效电流．
判断正误 (1) 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．( √ ) (2)只要电路中有电源，电路中就一定有电流．( × ) q (3) 由 I ＝ t 知，流过导体某一截面的电荷量越大，电流越 大．( × ) (4)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．( √ )
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(new)
请你用以上物理量表示电流 I。 参考解释： 在时间 t 内通过导体某截面的电荷量为：Q＝(vtS)nq 所形成的电流为：I＝Q/t＝nqSv。
结论:电源能使电路中产生持续电流。 ［事件 3] 教学任务：导线中的电场 师生活动： 问题引导：在有电源的电路中，导线内部的电场强度有何特点呢？
投影（如图所示)
介绍图中各部分的意义，取出图中方框中的一小段导线及电场线放大后进行研究,如图 所示。
讨论与交流： 导线中的电场将如何变化，最终又会达到怎样的状态? 参考解释: 导线中的电场是两部分电荷分布共同作用产生的结果,其一是电源正、负极产生的电场, 可将该电场分解为两个方向：沿导线方向的分量使自由电子沿导线做定向移动，形成电流； 垂直于导线方向的分量使自由电子向导线某一侧聚集，从而使导线的两侧出现正、负净电 荷。其二是这些感应电荷产生附加电场，该电场将削弱电源两极产生的垂直导线方向的电场, 直到使导线中该方向合场强为零,而达到动态平衡状态。此时导线内的电场线保持与导线平 行，自由电子只会在导体中定向移动。 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。尽管这些电荷也 在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定。 结论：由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称恒定电场. [事件 4］ 教学任务：恒定电流
错误!
[事件 9] 教学任务：引导学生从知识、方法、情感的角度小结本节课的活动。 认真总结概括本节内容,让学生把自己这节课的体会说出来，并进行比较，看谁的更好, 好在什么地方。
高中物理第2章恒定电流1电源和电流达标新人教版选修3-1(new)
第二章 1 电源和电流1．（2017·山东省青州实验中学高二上学期月考)下列说法中正确的是（ B ）A．导体中只要电荷运动就形成电流B．在国际单位制中,电流的单位是AC．电流有方向，它是一个矢量D．根据I＝错误!,可知I与q成正比解析：电流是由导体中电荷的定向运动形成的，在没有电流的时候,导体中电荷也是在不停的运动，只不过此时电荷的运动时杂乱无章的,所以A错误；电流的单位是安培，所以B正确；电流是标量，所以C错误；I＝错误!是电流的定义式，I与q无关，所以D错误.2．(2016·辽宁抚顺一中高二上学期期中)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，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为（ D )A．光速c B．错误!C．错误!D．错误!解析：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(vt·S)中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ,物质的量为错误!,所以电荷量q＝错误!，I＝错误!＝错误!,于是得：v＝错误!。
3．（2017·北京师大附中实验中学高二上学期期中）氢原子内有一个氢原子核和一核外电子，电子和原子核都带一个元电荷e，电子带负电，原子核带正电，电子质量为m,设电子绕原子核运动的轨道半径为r.求：(1）电子的运动周期；（2)电子的动能。
(3）等效电流。
答案：（1)错误!错误!(2）错误!（3)错误!错误!解析：（1）库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，即有：k错误!＝m错误!解之得电子做匀速圆周运动的速度:v＝e错误!做匀速圆周运动的周期：T＝错误!得电子绕核运动的周期：T＝2πre错误!（2）电子的动能为E k＝12mv2；得E k＝错误!(3）电流I＝错误!＝错误!错误!尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
精选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
《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。
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第二章 1 电源和电流
1．(2018·北京交大附中高二上学期期中)某一探测器因射线照射，内部气
体电离，在时间t内有2n个电子到达探测器的阳极，n个二价正离子到达阴极，则探测器电路中的电流为(D)
A．0B．
C．D．
解析：根据题意可以知道，电离时通过导体截面的电量为4ne；由电流公式I＝，得：I＝，D正确。
2．(2016·辽宁抚顺一中高二上学期期中)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，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为(D)
A．光速c B．
C．D．
解析：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(vt·S)中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，物质的量为，所以电荷量q＝，I＝＝，于是得：v＝。
3．(2017·北京师大附中实验中学高二上学期期中)氢原子内有一个氢原子核和一核外电子，电子和原子核都带一个元电荷e，电子带负电，原子核带正电，电子质量为m，设电子绕原子核运动的轨道半径为r。
求：
(1)电子的运动周期；
(2)电子的动能。
(3)等效电流。
答案：(1)(2)(3)
解析：(1)库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，即有：k＝m
解之得电子做匀速圆周运动的速度：v＝e
做匀速圆周运动的周期：T＝
得电子绕核运动的周期：T＝
(2)电子的动能为E k＝mv2；
得E k＝(3)电流I＝＝。