高中物理第3章恒定電流學(xué)案（打包7套）魯科版.zip,高中物理,恒定,電流,打包,魯科版 第1節(jié)　電流 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.知道持續(xù)電流產(chǎn)生的條件，并能進(jìn)行微觀解釋．(重點(diǎn)) 2．了解電流速度(傳導(dǎo)速度)、自由電子熱運(yùn)動的平均速率和電子漂移速度(即電子定向移動速度)．(難點(diǎn)) 3．知道電流的大小、方向和單位，理解電流的定義式I＝q /t，并能用它進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算．(重點(diǎn)) 電 流 的 形 成　電 流 的 速 度 1．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． 2．導(dǎo)體中形成持續(xù)電流的條件：導(dǎo)體兩端有持續(xù)電壓． 3．電流的速度 (1)電流的速度： 等于電場的傳播速度，它等于3.0×108 m/s. (2)導(dǎo)體中有電流時(shí)同時(shí)存在著的三種速率： 三種 速率 電場的傳播速率 電子無規(guī)則熱運(yùn)動的速率 自由電子定向移動的速率 數(shù)值 光速3.0×108 m/s 數(shù)量級約105 m/s 數(shù)量級約10－5 m/s 1．只要有可以自由移動的電荷，就有電流．(×) 2．任何物體，只要兩端有電壓，就有電流．(×) 3．在金屬導(dǎo)體內(nèi)，當(dāng)自由電子定向移動時(shí)，它們的熱運(yùn)動不會消失．(√) 　 電荷的定向移動形成電流，而電荷定向移動的速度數(shù)量級大約是10－5 m/s，為何電流的速度卻是3.0×108 m/s? 【提示】　電路閉合開關(guān)的瞬間，電路中各處以真空中光速c建立恒定電場，電路中各處的自由電子幾乎同時(shí)開始定向移動而形成電流，故電流的傳導(dǎo)速率等于光速． 1．(多選)以下說法正確的有(　　) A．只要有可以移動的電荷，就存在著持續(xù)電流 B．只要導(dǎo)體兩端沒有電壓，就不能形成電流 C．只要導(dǎo)體中無電流，其內(nèi)部自由電荷就停止運(yùn)動 D．金屬導(dǎo)體內(nèi)持續(xù)電流是自由電子在導(dǎo)體兩端的持續(xù)電壓下形成的 【解析】　形成電流的條件是：導(dǎo)體兩端有電壓；形成持續(xù)電流的條件是：導(dǎo)體兩端有持續(xù)的電壓，故B、D對；無論導(dǎo)體兩端有無電壓，其中的自由電荷均做永不停息的無規(guī)則熱運(yùn)動，當(dāng)導(dǎo)體兩端加上持續(xù)電壓后，在電場力作用下，自由電荷在熱運(yùn)動的基礎(chǔ)上疊加一個(gè)定向移動，從而形成持續(xù)電流，故A錯(cuò)；導(dǎo)體中無電流時(shí)，自由電荷不做定向移動但仍做熱運(yùn)動，故C錯(cuò)． 【答案】　BD 2．對于金屬導(dǎo)體，在導(dǎo)體中產(chǎn)生恒定的電流必須滿足的條件是(　　) A．有可以自由移動的電荷 B．把導(dǎo)體放在勻強(qiáng)電場中 C．讓導(dǎo)體某一端連接電源正極即能產(chǎn)生電流 D．導(dǎo)體兩端加有恒定的電壓 【解析】　金屬導(dǎo)體中已經(jīng)存在大量的自由電荷，這不是金屬導(dǎo)體導(dǎo)電的必須條件，A錯(cuò)誤；把導(dǎo)體放在勻強(qiáng)電場中，導(dǎo)體由于靜電感應(yīng)只能產(chǎn)生瞬間感應(yīng)電流，B錯(cuò)誤；讓導(dǎo)體一端連接電源正極時(shí)，導(dǎo)體兩端無電壓，此時(shí)不能形成電流，C錯(cuò)誤；只有讓導(dǎo)體兩端保持恒定的電壓才能產(chǎn)生恒定的電流，D正確． 【答案】　D 3．下列關(guān)于電流的說法中，正確的是(　　) A．金屬導(dǎo)體中，電流的傳播速率就是自由電子定向移動的速率 B．溫度升高時(shí)，金屬導(dǎo)體中自由電子熱運(yùn)動加快，電流也就加大 C．電路接通后，電子就由電源出發(fā)，只要經(jīng)過一個(gè)極短的時(shí)間就能到達(dá)用電器 D．通電的金屬導(dǎo)體中，自由電子的運(yùn)動是熱運(yùn)動和定向移動的合運(yùn)動，電流的傳播速率等于光速 【解析】　區(qū)別三種速率，電流的速度為光速，電流的大小與自由電子定向移動的速度有關(guān)，與熱運(yùn)動的速率無關(guān)．通電瞬間完成，不是電子從電源出發(fā)到達(dá)用電器． 【答案】　D 電流的速度 由于電荷定向移動的速率很小，所以當(dāng)電路閉合后，電荷并不是瞬間從電源運(yùn)動到用電器，而是瞬間在系統(tǒng)中形成電場，使導(dǎo)體中所有自由電荷同時(shí)做定向移動形成電流． 電 流 的 方 向　電 流 的 大 小 和 單 位 1．電流的方向 (1)規(guī)定：正電荷定向移動的方向． (2)金屬內(nèi)部的電流方向跟負(fù)電荷定向移動的方向相反． (3)外電路中，電流總是從電源正極流向電源負(fù)極． 2．電流的大小和單位 (1)定義：電荷定向移動時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體任一橫截面的電荷量稱為電流． (2)定義式：I＝. (3)單位：A,1 A＝1 C/s， 常用單位還有mA和μ?。粨Q算關(guān)系：1 A＝103 mA＝106 μA. (4)直流電：方向不隨時(shí)間改變的電流． 恒定電流：方向和強(qiáng)弱都不隨時(shí)間改變的電流． 1．電流越大，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量就越多．(√) 2．電路中的電流越大，表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多．(×) 3．電流有方向，所以電流是矢量．(×) 　 金屬導(dǎo)體中電流是怎樣形成的？電流方向怎樣？ 【提示】　金屬導(dǎo)體中電流是自由電子定向移動形成的，電流方向與自由電子定向移動方向相反． 如圖3-1-1所示，在鹽水中加入兩個(gè)電極，與電源連接后可以形成電流． 圖3-1-1 探討1：鹽水中形成電流時(shí)，電荷的定向移動如何？ 【提示】　在電場中，鹽水中Na＋向左移動，Cl－向右移動． 探討2：鹽水中電流的方向如何？ 【提示】　電流方向向左． 1．對電流I＝的理解 (1)I＝是單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，橫截面是整個(gè)導(dǎo)體的橫截面，不是單位截面積． (2)當(dāng)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)，q為通過某一橫截面的正、負(fù)電荷量絕對值的和． (3)I與q、t均無關(guān)． 2．電流的微觀表達(dá)式 (1)建立模型 如圖3-1-2所示，AD表示粗細(xì)均勻的一段導(dǎo)體，長為l，兩端加一定的電壓，導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v，設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)自由電荷的電荷量為q. 圖3-1-2 (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＝Nq＝nlSq.所有這些電荷都通過橫截面S所需要的時(shí)間t＝. 根據(jù)公式I＝可得 導(dǎo)體AD中的電流為I＝＝＝nqSv. 即電流的微觀表達(dá)式為I＝nqSv. (3)結(jié)論 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)、每個(gè)自由電荷的電荷量、定向移動速率的大小，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)． 4．電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，時(shí)間t內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，方向是從A→B，負(fù)離子數(shù)是n2，方向是從B→A，設(shè)基元電荷為e，以下解釋中正確的是(　　) 【導(dǎo)學(xué)號：34022021】 A．正離子定向移動形成的電流方向是從A→B，負(fù)離子定向移動形成的電流方向是從B→A B．溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向定向移動，電流抵消 C．溶液內(nèi)電流方向從A→B，電流I＝ D．溶液內(nèi)電流方向從A→B，電流I＝ 【解析】　正離子定向移動方向?yàn)殡娏鞣较?，?fù)離子定向移動方向和電流方向相反，正、負(fù)離子向相反方向定向移動，電流不能抵消，故A、B錯(cuò)誤；由于溶液內(nèi)的電流是正、負(fù)離子共同形成的，故其大小為I＝，C錯(cuò)誤，D正確． 【答案】　D 5．某電解池內(nèi)若在2 s內(nèi)各有1.0×1019個(gè)二價(jià)正離子和2×1019個(gè)一價(jià)負(fù)離子同時(shí)向相反方向通過某截面，那么通過這個(gè)截面的電流是(　　) A．0 A　 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A 【解析】　電流由正、負(fù)離子的定向運(yùn)動形成，則在2 s內(nèi)通過截面的總電荷量應(yīng)為：q＝1.6×10－19×2×1019 C＋1.6×10－19×1×2×1019 C＝6.4 C，由電流的定義式可知： I＝＝ A＝3.2 A，故選D. 【答案】　D 6．(多選)橫截面積為S的導(dǎo)線中通有電流I，已知導(dǎo)線每單位體積中有n個(gè)自由電子，每個(gè)自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動的速率是v，則在時(shí)間Δt內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是(　　) A．nSvΔt B．nvΔt C. D. 【解析】?、俑鶕?jù)電流的定義式可知，在時(shí)間Δt內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝IΔt，所以在這段時(shí)間內(nèi)通過的自由電子數(shù)為N＝＝. ②自由電子定向移動的速率是v，因此在時(shí)間Δt內(nèi)，位于以橫截面積為S、長l＝vΔt的這段導(dǎo)線內(nèi)的自由電子都能通過橫截面，這段導(dǎo)線的體積V＝Sl＝SvΔt，所以時(shí)間Δt內(nèi)通過橫截面S的自由電子數(shù)為N＝nV＝nSvΔt.綜上可知，A、C正確． 【答案】　AC 通過截面的電荷量的計(jì)算 (1)同種電荷同向通過某一截面時(shí)，電荷量q＝q1＋q2； (2)異種電荷反向通過某一截面時(shí)，若q1為正電荷，q2為負(fù)電荷，電荷量q＝q1＋|q2|. 6