魯科版 (2019)必修第三冊(cè)第3章恒定電流第1節(jié) 電流精品教案及反思-教案下載-教習(xí)網(wǎng)

課標(biāo)要求

1.觀察并能識(shí)別常見(jiàn)的電路元器件，了解他們?cè)陔娐分械淖饔?。了解串，并?lián)電路電阻的特點(diǎn)。

2.理解電功，電功率及焦耳定律，能用焦耳定律解釋生產(chǎn)生活中的電熱現(xiàn)象。

3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)，探究并了解金屬導(dǎo)體的電阻與材料，長(zhǎng)度和橫截面積的定量關(guān)系。會(huì)測(cè)量金屬絲的電阻率。

第1節(jié) 電流

知識(shí)點(diǎn)一電流的形成

[觀圖助學(xué)]

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，而手電筒中小燈泡卻能持續(xù)發(fā)光，這是因?yàn)槭蛛娡仓械碾娫茨芴峁┏掷m(xù)電壓。

1.定義：電流是由自由電荷的定向移動(dòng)形成的。

2.形成電流的條件

(1)回路中存在自由電荷。

(2)導(dǎo)體兩端有電壓。

3.持續(xù)電流

(1)導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓是導(dǎo)體中形成持續(xù)電流的條件。

(2)電源的作用是提供持續(xù)電壓。

4.電流的速度：等于電場(chǎng)的傳播速度，它等于3.0×108 m/s。

5.自由電子的運(yùn)動(dòng)速率：常溫下，金屬內(nèi)的自由電子大約以105__m/s的平均速率做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。

6.電子定向移動(dòng)的速率：數(shù)量級(jí)大約是10－5m/s，被形象地稱為“電子漂移”。

[思考判斷]

(1)只要有移動(dòng)的電荷，就存在著持續(xù)電流。(×)

(2)只要導(dǎo)體兩端沒(méi)有電壓，就不能形成電流。(√)

(3)只要導(dǎo)體中無(wú)電流，其內(nèi)部自由電荷就停止運(yùn)動(dòng)。(×)

知識(shí)點(diǎn)二電流的方向與大小

1.電流的方向

(1)在物理學(xué)中，規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较颉?br/>

(2)在電源外部的電路中，電流的方向是從電源正極流向負(fù)極。

(3)在電源內(nèi)部的電路中，電流的方向是從電源負(fù)極流向正極。

(4)電流是標(biāo)量，雖有方向，但其運(yùn)算不符合平行四邊形定則。

2.電流的大小和單位

(1)定義：流過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量與所用時(shí)間之比定義為電流。

(2)定義式：I＝eq \f(q,t)，比值定義。

(3)單位：國(guó)際單位：安培，符號(hào)A；常用單位：mA、μA；換算關(guān)系為1 A＝103 mA＝106 μA。

(4)直流電：方向不隨時(shí)間改變的電流叫做直流電。

恒定電流：方向和大小都不隨時(shí)間改變的電流叫做恒定電流。

[思考判斷]

(1)因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢量?×)

(2)由于I＝eq \f(q,t)，所以說(shuō)I與q成正比，與t成反比。(×)

(3)電流的單位——安培是基本單位。(√)

(4)在電解溶液導(dǎo)電中，有等量的正負(fù)電荷，在某一時(shí)間內(nèi)沿相反的方向通過(guò)同一橫截面，則該時(shí)間通過(guò)截面的總電荷量為零。(×)

電源的作用：

1.維持電路兩端有一定的電勢(shì)差；

2.在其內(nèi)部把電子從正極搬運(yùn)到負(fù)極；

3.把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。

(1)電流的傳導(dǎo)速率等于光速c是對(duì)電流整體而言的。

(2)電子定向移動(dòng)的速率是對(duì)單個(gè)電子而言的。

(3)電子熱運(yùn)動(dòng)的速率是對(duì)所有電子而言的。

橫截面的選取是任意的，電流的大小與橫截面的大小無(wú)關(guān)。

I＝eq \f(q,t)是電流的定義式，I與q、t不存在正反比關(guān)系。I越大，表示eq \f(q,t)越大，反之也成立。

核心要點(diǎn) 電流的形成條件及三種速率的理解

[要點(diǎn)歸納]

1.電流的形成條件

(1)回路中存在自由電荷

①金屬導(dǎo)體的自由電荷是電子。

②電解液中的自由電荷是正、負(fù)離子。

(2)導(dǎo)體兩端有電壓：電場(chǎng)對(duì)電荷有力的作用，例如兩個(gè)導(dǎo)體間存在電勢(shì)差，當(dāng)用一導(dǎo)線連接時(shí)，導(dǎo)線中的自由電子會(huì)在電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)，形成電流。

(3)導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓是導(dǎo)體中形成持續(xù)電流的條件。

導(dǎo)體兩端有了持續(xù)電壓，導(dǎo)體中的自由電子就會(huì)在電場(chǎng)力的持續(xù)作用下形成持續(xù)不斷的電流。

2.電路中三種速率的比較

(1)電子熱運(yùn)動(dòng)的速率：構(gòu)成導(dǎo)體的電子在不停地做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，由于熱運(yùn)動(dòng)向各個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的機(jī)會(huì)相等，故不能形成電流，常溫下電子熱運(yùn)動(dòng)的速率數(shù)量級(jí)大約為105 m/s。

(2)電子定向移動(dòng)的速率：電子定向移動(dòng)的速率很小，數(shù)量級(jí)大約為10－5 m/s。自由電子在很大的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率上又疊加上了一個(gè)很小的定向移動(dòng)的速率。

(3)電流傳導(dǎo)速率：等于光速，閉合開(kāi)關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速c建立恒定電場(chǎng)，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開(kāi)始定向移動(dòng)而形成了電流。

[試題案例]

[例1] (多選)下列關(guān)于電流的說(shuō)法中，正確的是( )

A.金屬導(dǎo)體中，電流的傳導(dǎo)速率就是自由電子定向移動(dòng)的速率

B.對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端電壓為零，電流也必定為零

C.電路接通后，自由電子由電源出發(fā)只要經(jīng)過(guò)一個(gè)極短的時(shí)間就能到達(dá)用電器

D.通電金屬導(dǎo)體中，電流的傳導(dǎo)速率比自由電子的定向移動(dòng)速率大得多

解析電流的傳播速率是電場(chǎng)形成的速度，不是電子定向移動(dòng)的速率，故A錯(cuò)誤；導(dǎo)體兩端電壓為零時(shí)，電荷不會(huì)定向移動(dòng)，不會(huì)產(chǎn)生電流，則電流為零，故B正確；電路接通后，電路內(nèi)的電子同時(shí)做定向運(yùn)動(dòng)，并不是由電源出發(fā)的電子到達(dá)用電器，故C錯(cuò)誤；通電的金屬導(dǎo)體中，電流的傳播速率是電場(chǎng)形成的速率，等于光速，比自由電子的定向移動(dòng)速率大得多，故D正確。

答案 BD

方法凝煉電荷定向移動(dòng)的速率很小，當(dāng)電路閉合后，并不是電荷瞬間從電源運(yùn)動(dòng)到用電器，而是瞬間在系統(tǒng)中形成電場(chǎng)，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時(shí)定向移動(dòng)形成電流。

核心要點(diǎn) 電流的表達(dá)式

[要點(diǎn)歸納]

1.I＝eq \f(q,t)是電流的定義式，I＝neSv是電流的決定式，故電流的大小與通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量以及通電時(shí)間無(wú)關(guān)。

2.電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向是相同的，應(yīng)用I＝eq \f(q,t)時(shí)，q為正電荷總電荷量和負(fù)電荷總電荷量的絕對(duì)值之和。

3.q＝It是求電荷量的重要公式。

[試題案例]

[例2] 在某種帶有一價(jià)離子的水溶液中，正、負(fù)離子在定向移動(dòng)，方向如圖所示。如果測(cè)得2 s內(nèi)分別有1.0×1018個(gè)正離子和1.0×1018個(gè)負(fù)離子通過(guò)溶液內(nèi)部的橫截面M，則溶液中電流的方向如何？電流為多大？

解析水溶液中導(dǎo)電的是自由移動(dòng)的正、負(fù)離子，它們?cè)陔妶?chǎng)的作用下向相反方向定向移動(dòng)。電學(xué)中規(guī)定，電流的方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向，所以溶液中電流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向相同，即由A指向B。

每個(gè)離子的電荷量是e＝1.60×10－19 C。該水溶液導(dǎo)電時(shí)負(fù)離子由B向A運(yùn)動(dòng)，負(fù)離子的定向移動(dòng)可以等效看做是正離子反方向的定向移動(dòng)。所以，一定時(shí)間內(nèi)通過(guò)橫截面M的電荷量應(yīng)該是正、負(fù)兩種離子電荷量的絕對(duì)值之和。

I＝eq \f(q,t)＝eq \f(|q1|＋|q2|,t)＝eq \f(1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－19,2) A

＝0.16 A。

答案由A指向B 0.16 A

方法凝煉對(duì)金屬來(lái)講，是自由電子的定向移動(dòng)形成電流，q為通過(guò)橫截面的自由電子的電荷量。對(duì)電解質(zhì)溶液來(lái)講，是正、負(fù)離子同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)形成電流，q為正、負(fù)離子電荷量的絕對(duì)值之和。

[針對(duì)訓(xùn)練1] 重離子腫瘤治療裝置中的回旋加速器可發(fā)射＋5價(jià)重離子束，其電流強(qiáng)度為1.2×10－5 A，則在1 s內(nèi)發(fā)射的重離子個(gè)數(shù)為(e＝1.6×10－19 C)( )

A.3.0×1012 B.1.5×1013

C.7.5×1013 ×1014

解析 1 s內(nèi)發(fā)射的重離子的電荷量為Q＝It＝1.2×10－5 C，每個(gè)重離子的電荷量為5e，則通過(guò)的重離子數(shù)為n＝eq \f(Q,5e)＝eq \f(1.2×10－5,5×1.6×10－19)＝1.5×1013(個(gè))，選項(xiàng)B正確。

答案 B

核心要點(diǎn) 電流的微觀表達(dá)式

[要點(diǎn)歸納]

1.建立模型

如圖所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段長(zhǎng)為l的金屬導(dǎo)體，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電子沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，每個(gè)自由電子的電荷量為e。

2.理論推導(dǎo)

AD導(dǎo)體中的自由電荷總數(shù)：N＝nlS。

總電荷量：q＝Ne＝nlSe。

所有這些電荷都通過(guò)橫截面D所需要的時(shí)間：t＝eq \f(l,v)。

根據(jù)公式q＝It可得，導(dǎo)體AD中的電流：

I＝eq \f(q,t)＝eq \f(nlSe,\f(l,v))＝neSv。

I＝neSv是由I＝eq \f(q,t)推導(dǎo)而來(lái)的，它從微觀的角度闡明了決定電流強(qiáng)弱的因素，同時(shí)也說(shuō)明了電流I既不與電荷量q成正比，也不與時(shí)間t成反比。

3.結(jié)論

由此可見(jiàn)，從微觀上看，電流取決于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)目、每個(gè)自由電荷的電荷量、自由電荷定向移動(dòng)速率的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)。

[試題案例]

[例3] (多選)一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，流過(guò)的電流為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，電子的電荷量為e，此時(shí)電子的定向移動(dòng)速率為v，在Δt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為( )

A.nvSΔt B.nvΔt

C.eq \f(IΔt,e) D.eq \f(IΔt,Se)

思路探究計(jì)算自由電子數(shù)目有以下兩條思路：

(1)Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目等于Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量IΔt與自由電子電荷量q的比值。

(2)Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)目等于導(dǎo)線vΔt長(zhǎng)度內(nèi)所含的自由電子數(shù)。

解析由I＝eq \f(q,t)可得，在Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝IΔt，所以在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的自由電子數(shù)為N＝eq \f(q,e)＝eq \f(IΔt,e)，所以C正確，D錯(cuò)誤；由于自由電子定向移動(dòng)的速率是v，所以在時(shí)間Δt內(nèi)，位于橫截面積為S、長(zhǎng)為l＝vΔt的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過(guò)橫截面，這段導(dǎo)線的體積V＝Sl＝SvΔt，所以Δt內(nèi)通過(guò)橫截面的自由電子數(shù)為N＝nV＝nvSΔt，A正確，B錯(cuò)誤。

答案 AC

[針對(duì)訓(xùn)練2] 有一條長(zhǎng)L橫截面積為S的銀導(dǎo)線，銀的密度為ρ，銀的摩爾質(zhì)量為M，阿伏伽德羅常數(shù)為NA，若導(dǎo)線中每個(gè)銀原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，電子電荷量為e，自由電子定向移動(dòng)的速率為v，通過(guò)導(dǎo)線的電流為( )

A.I＝eq \f(NAev,L) B.I＝ρeq \f(LeSv,NA)

C.I＝eq \f(ρNAeSv,M) D.I＝eq \f(MNAev,ρS)

解析導(dǎo)線中自由電子定向移動(dòng)的速率為v，導(dǎo)線中自由電子從一端定向移到另一端所用時(shí)間為t。則導(dǎo)線的長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝vt，體積為V＝SL＝Svt，質(zhì)量為m＝ρvtS，這段導(dǎo)線中自由電子的數(shù)目為：n＝eq \f(m,M)NA＝eq \f(ρvtS,M)NA。在t時(shí)間內(nèi)這些電子都能通過(guò)下一截面，則電流為：I＝eq \f(q,t)＝eq \f(ne,t)，代入解得，I＝eq \f(ρvSNAe,M)，故選項(xiàng)C正確。

答案 C

1.(對(duì)電流的理解)關(guān)于電流的方向，下列敘述正確的是( )

A.金屬導(dǎo)體中電流的方向就是自由電子定向移動(dòng)的方向

B.在電解質(zhì)溶液中有自由的正離子和負(fù)離子，電流方向不能確定

C.不論何種導(dǎo)體，電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向

D.電流的方向有時(shí)與正電荷定向移動(dòng)方向相同，有時(shí)與負(fù)電荷定向移動(dòng)方向相同

解析電流是有方向的，電流的方向是人為規(guī)定的。物理上規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，?fù)電荷定向移動(dòng)的方向與電流的方向相反。

答案 C

2.(公式I＝eq \f(q,t)的理解與應(yīng)用)電路中有一電阻，通過(guò)電阻的電流為5 A，當(dāng)通電5分鐘時(shí)，通過(guò)電阻橫截面的電子數(shù)為( )

A.1 500個(gè) ×1019個(gè)

×1021個(gè) ×1020個(gè)

解析 q＝It，n＝eq \f(q,e)＝eq \f(It,e)＝9.375×1021個(gè)。

答案 C

3.(三種速率的理解)關(guān)于電流，下列說(shuō)法正確的是( )

A.導(dǎo)體中無(wú)電流的原因是其內(nèi)部的自由電荷停止了運(yùn)動(dòng)

B.同一個(gè)金屬導(dǎo)體接在不同的電路中，通過(guò)的電流往往不同，電流大說(shuō)明那時(shí)導(dǎo)體內(nèi)自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率大

C.由于電荷做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率比電荷定向移動(dòng)速率大得多，故電荷做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)形成的電流也就大得多

D.電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)速率

解析導(dǎo)體中無(wú)電流時(shí)，內(nèi)部的自由電荷仍在無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由I＝nevS可知，同一個(gè)金屬導(dǎo)體接在不同的電路中，通過(guò)的電流往往不同，電流大說(shuō)明那時(shí)導(dǎo)體內(nèi)自由電荷定向運(yùn)動(dòng)的速率大，選項(xiàng)B正確；電流的大小與電荷無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)的快慢無(wú)關(guān)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；電流的傳導(dǎo)速率是電場(chǎng)形成的速度，約為光速，而自由電荷的定向移動(dòng)速率遠(yuǎn)小于光速，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。

答案 B

基礎(chǔ)過(guò)關(guān)

1.下列說(shuō)法正確的是( )

A.當(dāng)導(dǎo)體兩端不加電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng)，自由電子在做雜亂無(wú)章的熱運(yùn)動(dòng)，但當(dāng)兩端加電壓時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)出現(xiàn)電場(chǎng)，電體內(nèi)部自由電子的熱運(yùn)動(dòng)就消失了

B.導(dǎo)體兩端加上電壓后，形成一個(gè)電場(chǎng)，電子正是在這個(gè)電場(chǎng)力的作用下，同時(shí)參與了兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，即電子的熱運(yùn)動(dòng)和整體的定向移動(dòng)

C.導(dǎo)體兩端一旦建立了電場(chǎng)，自由電子的定向移動(dòng)速率就會(huì)非常接近光速的大小

D.導(dǎo)體內(nèi)部，當(dāng)電子做定向移動(dòng)時(shí)，電子的熱運(yùn)動(dòng)消失

解析由電流形成原因知B項(xiàng)正確。

答案 B

2.(多選)關(guān)于電流的方向，下列說(shuō)法正確的是( )

A.電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端

B.電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)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

解析在電源的外部電路中，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(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，所以A正確，B錯(cuò)誤；電子帶負(fù)電，電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反，C錯(cuò)誤，D正確。

答案 AD

3.某電解池中，若在2 s內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2.0×1019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( )

A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A

解析電荷的定向移動(dòng)形成電流，但“＋”“－”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，在2 s內(nèi)通過(guò)截面的總電荷量應(yīng)為q＝1.6×10－19×2×1.0×1019 C＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C＝6.4 C，由電流的定義式知I＝eq \f(q,t)＝eq \f(6.4,2) A＝3.2 A。

答案 D

4.(多選)關(guān)于電流，下列說(shuō)法中正確的是( )

A.通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大

B.電子運(yùn)動(dòng)速率越大，電流越大

C.單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大

D.電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向

解析由電流的定義式I＝eq \f(q,t)可知：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大，故A錯(cuò)誤，C正確；由電流的微觀表達(dá)式I＝neSv可知：電流的大小與電子定向移動(dòng)的速率成正比，與電子運(yùn)動(dòng)速率無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，D正確。

答案 CD

5.如圖所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解質(zhì)溶液，t s內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)部截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷為e，則以下說(shuō)法中正確的是( )

A.正離子定向移動(dòng)形成的電流方向?yàn)锳→B，負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向?yàn)锽→A

B.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，電流為I＝eq \f(n1e,t)

D.溶液中電流方向從A到B，電流為I＝eq \f(（n1＋n2）e,t)

解析正電荷定向移動(dòng)的方向就是電流方向，負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向也是電流方向，正、負(fù)離子經(jīng)過(guò)同一截面時(shí)，q應(yīng)該是正、負(fù)離子電荷量的絕對(duì)值之和，故I＝eq \f(q,t)＝eq \f(（n1＋n2）e,t)，電流方向由A指向B，故選項(xiàng)D正確。

答案 D

能力提升

6.(多選)半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電荷，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則對(duì)產(chǎn)生的等效電流以下說(shuō)法正確的是( )

A.若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍

B.若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍

C.若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，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，電流將變小

解析截取圓環(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)，有I＝eq \f(q,t)＝eq \f(Q,T)，又T＝eq \f(2π,ω)，所以I＝eq \f(Qω,2π)。故A、B正確。

答案 AB

7.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)導(dǎo)體橫截面的電荷量，乙是甲的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

解析由于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙橫截面的電荷量是甲的2倍，因此乙導(dǎo)體中的電流是甲的2倍，故A錯(cuò)誤，B正確；又I＝nqSv，則v＝eq \f(I,nqS)，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(wú)法判斷，C、D錯(cuò)誤。

答案 B

8.一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，通過(guò)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.eq \f(MI,ρNASe) B.eq \f(MINA,ρSe)

C.eq \f(INA,MρSe) D.eq \f(INASe,Mρ)

解析設(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＝eq \f(ρSvt,M)NA，t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的電荷量q＝ne，則電流強(qiáng)度I＝eq \f(q,t)＝eq \f(ρSveNA,M)，解得v＝eq \f(MI,ρSeNA)，A正確。

答案 A

9.盛夏的入夜，正當(dāng)大地由喧鬧歸于沉睡之際，天空卻不甘寂寞地施放著大自然的煙火，上演著一場(chǎng)精彩的閃電交響曲。某攝影愛(ài)好者拍攝到的閃電如圖所示，閃電產(chǎn)生的電壓、電流是不穩(wěn)定的，假設(shè)這次閃電產(chǎn)生的電壓可等效為2.5×

107 V，電流可等效為2×105 A，歷時(shí)1×10－3 s，則：

(1)若閃電定向移動(dòng)的是電子，這次閃電產(chǎn)生的電荷量以0.5 A的電流給小燈泡提供，能維持多長(zhǎng)時(shí)間？

(2)這次閃電釋放的電能是多少？

解析 (1)根據(jù)電流的定義式I＝eq \f(q,t)

可得q＝It＝2×105×1×10－3 C＝200 C

供電時(shí)間t′＝eq \f(q,I′)＝eq \f(200,0.5) s＝400 s。

(2)這次閃電釋放的電能為

E＝qU＝200×2.5×107 J＝5×109 J。

答案 (1)400 s (2)5×109 J

10.導(dǎo)線中的電流是1 A，導(dǎo)線的橫截面積為1 mm2。

(1)在1 s內(nèi)，有多少個(gè)電子通過(guò)導(dǎo)線的橫截面(電子電荷量e＝1.6×10－19 C)?

(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)線定向移動(dòng)1 m，平均要多少時(shí)間？

解析 (1)N＝eq \f(q,e)＝eq \f(It,e)＝6.25×1018個(gè)。

(2)由公式I＝neSv，

得v＝eq \f(I,neS)＝eq \f(1,8.5×1028×1.6×10－19×1×10－6) m/s≈7.35×10－5 m/s。

(3)沿導(dǎo)線移動(dòng)1 m需用時(shí)t＝eq \f(1,7.35×10－5) s≈3.78 h。

答案 (1)6.25×1018個(gè) (2)7.35×10－5 m/s (3)3.78 h

核心素養(yǎng)
科學(xué)思維
態(tài)度與責(zé)任
能從微觀視角和宏觀表現(xiàn)分析電流的形成，對(duì)統(tǒng)計(jì)方法有初步了解。
通過(guò)科學(xué)家安培的事跡，了解科學(xué)研究、科技創(chuàng)新所帶來(lái)的應(yīng)用價(jià)值和社會(huì)價(jià)值，并從中學(xué)習(xí)科學(xué)家的探究精神。

相關(guān)教案

相關(guān)教案更多

相關(guān)教案

相關(guān)教案 更多

相關(guān)教案更多