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第5講　電流和電源 [目標(biāo)定位]　1. 了解電流的形成原因及其定義式，知道電流的方向是如何規(guī)定的.2.了解電源的發(fā)明對(duì)人類生活產(chǎn)生的巨大影響.3.了解電源在電路中的作用.了解電動(dòng)勢(shì)的概念及常見(jiàn)電池電動(dòng)勢(shì)的大小. 一、電流 1.電流的形成：電荷的定向移動(dòng)形成電流.電源在電路中的作用是保持導(dǎo)體上的電壓，使導(dǎo)體中有持續(xù)的電流. 2.電流的方向：習(xí)慣上規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?金屬中電流的方向與電子定向移動(dòng)的實(shí)際方向相反. 3.電流 (1)定義：通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量Q與所用時(shí)間t的比值.它用來(lái)描述電流的強(qiáng)弱.用I表示. (2)定義式： I＝. (3)單位：國(guó)際單位是安培，簡(jiǎn)稱安，符號(hào)A.常用單位還有毫安(mA)和微安(μA)，且1 mA＝10－3__A，1 μA＝10－6__A. 想一想　只要導(dǎo)體中自由電荷運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中就有電流，這種說(shuō)法正確嗎？為什么？ 答案　不正確.當(dāng)導(dǎo)體兩端無(wú)電壓時(shí)，導(dǎo)體中的自由電子在做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，但是導(dǎo)體中沒(méi)有電流. 二、電源和電動(dòng)勢(shì) 1.一個(gè)閉合電路由電源、用電器和導(dǎo)線、開(kāi)關(guān)構(gòu)成. 2.電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能. 3.電動(dòng)勢(shì)：不同的電源，兩極間電壓的大小不同.這是由電源本身的性質(zhì)決定的，我們用電動(dòng)勢(shì)來(lái)描述這種特性.電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓.電動(dòng)勢(shì)的符號(hào)是E，單位是伏特. 想一想　能不能說(shuō)電源是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置？ 答案　不能.不同種類的電源是把不同形式的能轉(zhuǎn)化為電能.例如干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能；水力發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能等. 一、對(duì)電流的進(jìn)一步理解 1.電流的形成條件：(1)存在大量的自由電荷；(2)導(dǎo)體兩端存在電壓. 2.電流是標(biāo)量：電流雖有方向，但不是矢量，是標(biāo)量.運(yùn)算遵循代數(shù)法則. 3.電流的方向：電流方向規(guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向，金屬導(dǎo)體中電流方向與自由電子定向移動(dòng)方向相反. 4.電流定義式I＝為單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某橫截面的電荷量，Q只代入絕對(duì)值.電解液中正、負(fù)離子定向移動(dòng)方向雖然相反，但正、負(fù)離子定向移動(dòng)形成的電流方向相同，Q應(yīng)為正、負(fù)電荷量絕對(duì)值之和. 例1　關(guān)于電流的概念，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.導(dǎo)線中有電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流 B.電流是一個(gè)矢量，其方向就是正電荷定向運(yùn)動(dòng)的方向 C.在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位 D.對(duì)于導(dǎo)線，只要其兩端電壓為零，電流也必為零 答案　CD 解析　電流是電荷定向移動(dòng)形成的，電流雖然有方向，但電流是標(biāo)量，因電流的運(yùn)算不滿足平行四邊形定則；電流是物理量中一個(gè)基本物理量，其單位“安培”在國(guó)際單位制中是一個(gè)基本單位；導(dǎo)體兩端電壓為零，導(dǎo)體中電流一定為零，故選項(xiàng)C、D正確. 針對(duì)訓(xùn)練1　關(guān)于電流的說(shuō)法中正確的是(　　) A.根據(jù)I＝Q/t，可知I與Q成正比 B.如果在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流 C.電流有方向，電流是矢量 D.電流的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位 答案　D 解析　依據(jù)電流的定義式可知，電流與Q、t皆無(wú)關(guān)，顯然選項(xiàng)A錯(cuò)誤；雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量雖然相等，但如果方向變化，電流也不是恒定電流，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；電流是標(biāo)量，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤. 二、對(duì)電源、電動(dòng)勢(shì)的理解 1.電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源沒(méi)有接入電路時(shí)兩極間的電壓(電動(dòng)勢(shì)等于電源的開(kāi)路電壓). 2.電動(dòng)勢(shì)的物理意義 電動(dòng)勢(shì)是描述電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量. 例2　關(guān)于電源的作用，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.電源的作用是能為電流提供自由電子 B.電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場(chǎng) C.電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓 D.電源的作用是使自由電荷定向移動(dòng)起來(lái) 答案　BCD 解析　電源的作用就是保持導(dǎo)體兩端的電壓，使導(dǎo)體中形成電場(chǎng)，使導(dǎo)體中的自由電荷在靜電力作用下做定向運(yùn)動(dòng)，故B、C、D均正確，A錯(cuò)誤. 針對(duì)訓(xùn)練2　下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.電源的電動(dòng)勢(shì)實(shí)質(zhì)上就是電源兩極間的電壓 B.電源的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于兩極間的電壓 C.電源的電動(dòng)勢(shì)與電壓的單位相同，但與電壓有本質(zhì)的區(qū)別 D.電動(dòng)勢(shì)越大，電源兩極間的電壓一定越高 答案　C 解析　電動(dòng)勢(shì)是描述電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)大小的物理量，電動(dòng)勢(shì)與電壓有著本質(zhì)的區(qū)別，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，C正確；當(dāng)電源開(kāi)路時(shí)，電源兩極間的電壓在數(shù)值上等于電源的電動(dòng)勢(shì)，但在閉合電路中，電動(dòng)勢(shì)不等于電壓，電動(dòng)勢(shì)越高，兩極間的電壓不一定高，所以選項(xiàng)B、D錯(cuò)誤. 對(duì)電流的理解及應(yīng)用 1.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.對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端有電壓就有電流 C.單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量越多，導(dǎo)線中的電流就越大 D.因?yàn)殡娏饔蟹较?，所以電流是矢? 答案　BC 解析　由I＝知，Q大，I不一定大，還要看t的大小，故A錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)電流的形成條件知B正確；電流的方向表示電流沿導(dǎo)線循行的方向，它不是矢量，D錯(cuò)誤. 2.關(guān)于電流的方向，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.在金屬導(dǎo)體中，電流的方向是自由電子定向移動(dòng)的方向 B.在電解液中，電流的方向是負(fù)離子定向移動(dòng)的方向 C.無(wú)論在何種導(dǎo)體中，電流的方向都與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反 D.在電解液中，由于是正負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流，所以電流有兩個(gè)方向 答案　C 解析　電流的方向指正電荷定向移動(dòng)的方向，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確. 對(duì)電源、電動(dòng)勢(shì)的理解 3.電源電動(dòng)勢(shì)的大小反映的是(　　) A.電源把電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能的本領(lǐng)的大小 B.電源把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)的大小 C.電動(dòng)勢(shì)1.5 V干電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)比電動(dòng)勢(shì)為2 V的蓄電池強(qiáng) D.以上說(shuō)法均不正確 答案　B 解析　電源電動(dòng)勢(shì)是表征電源將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的一種本領(lǐng)，電動(dòng)勢(shì)越大意味著它將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的本領(lǐng)越強(qiáng). 4.如圖為某智能手機(jī)電池上的信息，電池支持“9V 2A”快充技術(shù)，電池充滿僅需約1.3小時(shí)，輕度使用狀態(tài)可使用一天.下列說(shuō)法正確的是(　　) A.9.88 Wh為該電池的電荷量 B.4.35 V為該電池的電動(dòng)勢(shì) C.輕度使用時(shí)的平均功率約1 W D.根據(jù)數(shù)據(jù)可以計(jì)算得到該電池的容量約為2 600 mAh 答案　D 解析　9.88 Wh為電池儲(chǔ)存的電能，A錯(cuò)誤；3.8 V為該電池的電動(dòng)勢(shì)，B錯(cuò)誤；輕度使用時(shí)的平均功率P＝＝ W＝0.41 W，C錯(cuò)誤；該電池的容量Q＝It＝21 0001.3 mAh＝2 600 mAh，D正確. (時(shí)間：60分鐘) 題組一、對(duì)電源、電動(dòng)勢(shì)的理解 1.對(duì)電源的認(rèn)識(shí)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.電源是為電路提供自由電荷的裝置 B.電源的作用是保持導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電壓 C.電源的作用是使絕緣材料體變成導(dǎo)體 D.電源使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動(dòng) 答案　BD 解析　 2.關(guān)于電源的作用，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.電源是能夠提供持續(xù)電流的裝置 B.電源是能夠提供電壓的裝置 C.電源是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 D.所有電源都是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 答案　ABC 解析　不同種類的電源是把不同形式的能轉(zhuǎn)化為電能.例如干電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；硅光電池是把光能轉(zhuǎn)化為電能；水力發(fā)電機(jī)是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能等.所以只有D錯(cuò)誤. 3.一節(jié)五號(hào)干電池的電動(dòng)勢(shì)是1.5 V，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.一節(jié)一號(hào)干電池的電動(dòng)勢(shì)也是1.5 V B.直接用電壓表測(cè)干電池兩端電壓(不接入電路)，電壓表示數(shù)應(yīng)該是1.5 V C.把這節(jié)電池與一個(gè)小燈泡構(gòu)成閉合回路，這時(shí)兩極間電壓還是1.5 V D.我們使用電池時(shí)常需幾節(jié)串聯(lián)起來(lái)用，這樣是為了獲得較高的電壓 答案　ABD 解析　干電池不論型號(hào)大小，電動(dòng)勢(shì)都一樣，故A正確；電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于電池沒(méi)接入電路時(shí)兩極間的電壓，B正確；電池接入閉合回路后，由于電池有內(nèi)阻，兩極間電壓將小于電動(dòng)勢(shì)，故C錯(cuò)誤；串聯(lián)電池是為了得到較高的電壓，D正確. 4.關(guān)于電源，下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.電源可將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能 B.在電源內(nèi)部，電源依靠庫(kù)侖力搬移電荷 C.在電源內(nèi)部，電荷只在非靜電力作用下定向移動(dòng) D.電源就是產(chǎn)生電荷的裝置 答案　A 解析　電源內(nèi)部，電荷在非靜電力和靜電力共同作用下定向移動(dòng)，B、C錯(cuò)誤；電源是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，電源并非產(chǎn)生了電荷，而是使電荷發(fā)生定向移動(dòng)，A正確，D錯(cuò)誤. 題組二、對(duì)電流的理解及應(yīng)用 5.物理學(xué)中規(guī)定的電流方向是(　　) A.負(fù)電荷的定向移動(dòng)方向 B.正電荷的定向移動(dòng)方向 C.自由電荷的定向移動(dòng)方向 D.正負(fù)離子的定向移動(dòng)方向 答案　B 6.關(guān)于電流的大小與方向，下列說(shuō)法正確的是(　　) A.電流越大表明導(dǎo)線中自由電荷越多 B.通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量越多電流越大 C.金屬導(dǎo)體中的自由電荷是電子，電子沿電流的反方向運(yùn)動(dòng) D.電解液中有電流時(shí)，正負(fù)離子都定向移動(dòng)，方向相反 答案　CD 解析　電流大小與自由電荷多少?zèng)]有直接關(guān)系，故A錯(cuò)誤；由I＝可知B錯(cuò)誤；由電流方向的規(guī)定可知C、D正確. 7.一段橫截面積為0.5 cm2的導(dǎo)體材料中，每秒鐘有0.2 C正電荷和0.3 C負(fù)電荷相向運(yùn)動(dòng)，則電流強(qiáng)度是(　　) A.0.2 A B.0.3 A C.0.5 A D.104 A 答案　C 解析　I＝＝ A＝0.5 A. 8.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) B.9.3751019個(gè) C.9.3751021個(gè) D.9.3751020個(gè) 答案　C 解析　q＝It，n＝＝＝9.3751021個(gè). 9.如圖1－5－1所示是一種油箱內(nèi)油面高度檢測(cè)裝置的示意圖.圖中油量表由電流表改裝而成，金屬杠桿的一端接浮標(biāo)，另一端觸點(diǎn)O接滑動(dòng)變阻器R.當(dāng)油箱內(nèi)油面下降時(shí)，下列分析正確的是(　　) 圖1－5－1 A.觸點(diǎn)O向上滑動(dòng) B.觸點(diǎn)O向下滑動(dòng) C.電路中的電流變大 D.電路中的電流變小 答案　AD 解析　當(dāng)油面下降時(shí)，觸點(diǎn)O向上滑動(dòng)，電阻R增大，電路中的電流變小，故A、D正確，B、C錯(cuò)誤. 10.來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速為零)經(jīng)過(guò)一加速電壓為800 kV的直線加速器加速，形成了1 mA的細(xì)柱形質(zhì)子流，已知質(zhì)子的電荷量e＝1.610－19 C，這束質(zhì)子流每秒鐘打到靶上的質(zhì)子數(shù)為多少個(gè)？ 答案　6.251015 解析　根據(jù)電流的定義式I＝， 則q＝It＝110－31 C＝110－3 C. 因此，這束質(zhì)子流每秒鐘打到靶上的質(zhì)子數(shù)為 n＝＝個(gè)＝6.251015個(gè).