1.讓學生明確電源在直流電路中的作用，理解導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弱程度的物理量——電流。
3.從微觀意義上看電流的強弱與自由電子定向移動平均速率的關系。
一、電源
1．定義：能夠把電子從正極搬運到負極的裝置。
2．作用：(1)維持電源正、負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．自由電荷定向移動的平均速率：在恒定電場的作用下，自由電荷定向加速運動，但在運動過程中與導體內(nèi)不動的粒子不斷碰撞，碰撞的結果是大量自由電荷定向移動的平均速率不隨時間變化。
3．恒定電流：大小、方向都不隨時間變化的電流。
4．電流
(1)物理意義：表示電流強弱程度的物理量。
(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)。
1 mA＝10－3 A,1 μA＝10－6 A。
(4)方向：正電荷定向移動的方向規(guī)定為電流的方向。
基礎過關練
題組一 電源
1.關于電源的以下說法，正確的是 ( )
A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極不斷地搬運到正極，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到負極，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.電源實質上也是一個用電器，也需要外界提供能量
題組二 恒定電流
2.(多選)在由電源、導線等電路元件所組成的電路中，以下說法正確的是 ( )
A.導線中的電場強度處處為零
B.導線中的電場強度方向跟導線方向平行
C.導線處于靜電平衡狀態(tài)
D.導線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低
3.(多選)關于電流的方向，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.電子運動形成的等效電流方向與電子運動方向相同
D.電子運動形成的等效電流方向與電子運動方向相反
4.關于電流，下列說法中正確的是 ( )
A.通過導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的方向
C.單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量越多，導體中的電流就越大
D.因為電流有方向，所以電流是矢量
5.如圖所示，在NaCl溶液中，正、負電荷定向移動，其中Na+水平向右移動。若測得4 s內(nèi)分別有1.0×1018個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 0.8 A
B.水平向右 0.08 A
C.水平向左 0.4 A
D.水平向右 0.04 A
6.如圖所示，將左邊的銅導線和右邊的鋁導線連接起來，已知兩導線橫截面積滿足S鋁=2S銅，在銅導線上取一截面A，在鋁導線上取一截面B，若在1 s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系是 ( )

A.IA=IBB.IA=2IB
C.IB=2IAD.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電荷，單位體積內(nèi)的電荷量為q，當此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為 ( )
A.vqB.qvC.qvSD.qvS
題組三 電流的微觀解釋
8.一根橫截面積為S的銅導線，通過電流為I。已經(jīng)知道銅的密度為ρ，銅的摩爾質量為M，電子電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，設每個銅原子只提供一個自由電子，則銅導線中自由電子定向移動的速率為 ( )
A.MIρNASeB.MINAρSe
C.INAMρSeD.INASeMρ
9.(多選)一橫截面積為S的銅導線，流經(jīng)其中的電流為I，設單位體積的導線中有n個自由電子，電子的電荷量為q。此時電子的定向移動速率為v，在t時間內(nèi)，通過銅導線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為 ( )
A.nvStB.nvt
C.ItqD.ItSq
能力提升練
題組一 恒定電流
1.()下列關于有電源的電路中導線內(nèi)部的電場強度的說法中正確的是 ( )
A.導線內(nèi)部的電場就是電源所形成的電場
B.在靜電平衡時，導線內(nèi)部的場強為零，而導線外部的場強不為零，所以導線內(nèi)部的電場不是穩(wěn)定的
C.因為導線處于電源的電場中，所以導線內(nèi)部的場強處處為零
D.導線內(nèi)部的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的，導線內(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，電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流。設電荷量為e的電子以速率v繞原子核沿順時針方向做半徑為r的勻速圓周運動，關于該環(huán)形電流的說法正確的是 ( )
A.電流大小為ve2πr，電流方向為順時針
B.電流大小為ver，電流方向為順時針
C.電流大小為ve2πr，電流方向為逆時針
D.電流大小為ver，電流方向為逆時針
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勻速轉動，關于由環(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.()北京正負電子對撞機的儲存環(huán)是周長為240 m的近似圓形軌道，當環(huán)中電子以光速的110流動而形成10 mA的電流時，環(huán)中運行的電子數(shù)目為多少？(已知光速c=3×108 m/s，電子電荷量e=1.6×10-19 C)
題組二 電流的微觀解釋
5.(2020江蘇南通第一中學高二上期中，)有甲、乙兩導體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時間內(nèi)通過乙導體橫截面的電荷量是甲導體的2倍，下列說法中正確的是 ( )
A.通過甲、乙兩導體的電流相同
B.通過乙導體的電流是甲導體的2倍
C.乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的2倍
D.甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率大小相同
6.()一根銅導線的橫截面積為2 mm2，其中的自由電子數(shù)密度為8.5×1028個/m3，當此銅導線通過2 A的電流時，求：
(1)1 s內(nèi)有多少個電子通過銅導線的橫截面？(電子電荷量e=1.6×10-19 C)
(2)電子定向移動的速率多大？
7.()導線中的電流是1 A，導線的橫截面積為1 mm2。
(1)在1 s內(nèi)，有多少個電子通過導線的橫截面？(電子電荷量e=1.6×10-19 C)
(2)自由電子的平均移動速率是多大？(設導體每立方米內(nèi)有8.5×1028個自由電子)
(3)自由電子沿導線移動1 m，平均需要多少時間？
答案全解全析
第十一章 電路及其應用
1 電源和電流
基礎過關練
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到負極，從而使兩極之間有一定的電勢差，故A錯，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。電源是為電路提供能量的裝置，故D錯。
2.BD 在電源和導線中感應電荷的共同作用下，垂直導線方向的電場相互抵消，在導線中形成了沿導線方向的電場，即導線中的電場強度方向跟導線方向平行，B正確，A錯誤；導線內(nèi)有電場，說明導線不是靜電平衡狀態(tài)，C錯誤；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，即導線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低，D正確。
3.AD 在電源供電的外部電路中，電流從正極流向負極，在電源內(nèi)部，電流從負極流向正極，電源正極電勢高于負極電勢，所以A正確，B錯誤；電子帶負電，電子運動形成的電流方向與電子運動的方向相反，C錯誤，D正確。
4.C 根據(jù)公式I=qt可知單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量越多，導體中的電流就越大，A錯誤，C正確；電流的方向和正電荷定向移動方向相同，與負電荷定向移動方向相反，B錯誤；電流是標量，D錯誤。
5.B 4 s內(nèi)通過橫截面M的正、負電荷的電荷量Q=2×1.0×1018×1.6×10-19 C=0.32 C，則溶液中電流大小I=Qt=0.324 A=0.08 A，方向與正電荷定向移動的方向相同，水平向右。故選B。
6.A 根據(jù)公式I=qt可知，電流的大小與導體橫截面積的大小無關，而是取決于單位時間內(nèi)通過導體橫截面電荷量，選項A正確。
7.C 時間t內(nèi)棒運動的距離為l=vt，總電荷量為Q=qvtS，所以I=Qt=qvtSt=qvS，故選項C正確。
8.A 設自由電子定向移動的速率為v，導線中自由電子從一端定向移動到另一端所用時間為t，因每個銅原子可提供一個自由電子，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時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量q=ne，則電流I=qt=ρSveNAM，解得v=MIρSeNA，A正確。
9.AC 在t時間內(nèi)，通過銅導線橫截面的電荷量為It，通過銅導線橫截面的自由電子數(shù)目可表示為N=Itq，故C正確，D錯誤；把I=nqSv代入N=Itq可得N=nvSt，故A正確，B錯誤。
能力提升練
1.D 導線內(nèi)部的電場是電源和導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)部場強處處為零)，而是場強大小恒定，方向與導線切線一致，是一種動態(tài)的平衡，故A、B、C錯，D對。
2.C 電子做勻速圓周運動的周期T=2πrv，由I=eT得I=ve2πr，電流的方向與電子運動方向相反，故電流方向為逆時針，C正確。
3.AB 截取圓環(huán)的任一橫截面S，如圖所示，在橡膠圓環(huán)運動一周的時間T內(nèi)，通過這個橫截面的電荷量為Q，
則有I=qt=QT
又T=2πω，所以I=Qω2π，由上式可知，選項A、B正確。
4.答案 5×1011個
解析 電子運動一周所需要的時間t=240110×3×108 s=8×10-6 s
在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時間內(nèi)整個環(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=10×10-3×8×10-6 C=8×10-8 C
環(huán)中具有的電子數(shù)N=qe=8×10-81.6×10-19個=5×1011個。
5.B 因為單位時間內(nèi)通過乙導體橫截面的電荷量是甲導體的2倍，所以乙導體中的電流是甲的2倍，故A錯誤，B正確；由I=nqSv得v=InqS，由于不知道甲、乙兩導體的性質(n、q不知道)，所以v的關系無法判斷，C、D錯誤。
6.答案 (1)1.25×1019個
(2)7.35×10-5 m/s
解析 (1)1 s內(nèi)通過銅導線橫截面的電荷量q=It=2 C
所以1 s內(nèi)通過銅導線橫截面的電子數(shù)N=qe=1.25×1019個
(2)由電流的微觀表達式I=neSv得
v=IneS=28.5×1028×1.6×10-19×2×10-6 m/s≈7.35×10-5 m/s。
7.答案 (1)6.25×1018個 (2)7.35×10-5 m/s (3)3.78 h
解析 (1)N=qe=Ite=1×11.6×10-19(個)=6.25×1018(個)。
(2)由公式I=neSv，得
v=IneS=18.5×1028×1.6×10-19×10-6 m/s≈7.35×10-5 m/s。
(3)自由電子沿導線移動1 m需用時t=17.35×10-5 s≈3.78 h。

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