2019-2020学年高中物理 第2章 恒定电流 第1节 电源和电流课件 新人教版选修3-1

第1节电源和电流固知识、要点梳理1．电源(1)定义：能把电子在电源内部从电源1______搬运到电源2______的装置．(2)电源的作用①从电荷移动角度看：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的3________，保持电路中有持续电流．②从能量转化的角度看：克服4__________做功，将其他形式的能转化为电能．正极负极电势差非静电力2．恒定电场(1)定义：由电路中稳定分布的电荷所产生的5____________．(2)形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由6______、7______等电路元件所积累的电荷共同形成的．(3)特点：任何位置的8__________和9__________都不随时间发生变化．稳定的电场电源导线电荷分布电场强度1．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法中正确的是()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堆积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，方向与导线切线方向一致，是一种动态的平衡，A、B、C错误，D正确．2．(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是()A．导线中的电场强度处处为零B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行C．导线处于静电平衡状态D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低解析：选BD在电源和导线中的感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B正确，A错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C错误；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确．1．电流(1)概念：电荷的10__________形成电流．(2)物理意义：反映了电流的11______程度．(3)符号及单位：用符号12___表示，单位是13______，符号为14____．定向移动强弱I安培A2．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．3．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．4．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＝qt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＝qt的变形，是求电荷量的重要公式．其中I是电流在时间t内的平均值．1．关于电流，以下说法正确的是()A．通过截面的电荷量多少就是电流的大小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D．导体两端没有电压就不能形成电流解析：选D根据电流的概念，电流是单位时间内通过导体横截面的电荷量，A错误；规定正电荷定向移动的方向为电流方向，B错误；自由电荷定向移动才会形成电流，C错误；形成电流的条件是导体两端有电压，D正确．2．关于电流，以下说法正确的是()A．通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大B．电路中的电流越大，通过的电荷量越多C．电流是表示通过导体横截面的电荷量多少的物理量D．在一定时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大解析：选D由定义式I＝qt知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，D正确．3.在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2s内分别有1.0×1018个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，则说明溶液中的电流方向，并计算出电流大小．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．溶液中电流方向与Na＋定向移动的方向相同，即由A指向B．Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－10C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A运动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，所以，每秒钟通过M横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I＝qt＝q1＋q2t＝1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－192A＝0.16A．答案：溶液中的电流方向由A指向B0.16A1．建立模型：如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，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，导体每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＝Qt＝nlSql/v＝nqSv.3．结论：由此可见，从微观上看，电流决定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、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关．4．导体内三种速率的比较电流微观表达式为I＝nqSv，其中v表示电荷定向移动的速率．实际上电荷的运动存在三种速率，下面对电荷的三种速率进行区别．自由电荷定向移动速率自由电荷定向移动形成电流，其中电荷定向移动的速率一般为10－5m/s的数量级无规则热运动速率导体中的自由电子在不停地做无规则运动，由于沿各个方向无规则运动的机会相等，故不能形成电流．常温下自由电子热运动的速率的数量级为105m/s电场传播速率(或电流传导速率)等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中的光速c形成恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流1．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过横截面的电荷量，乙是甲的2倍，以下说法正确的是()A．甲、乙两导体的电流相同B．乙导体的电流是甲导体的2倍C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等解析：选B由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，A错误，B正确；由于I＝nqSv，所以v＝InqS，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q关系未知)，所以无法判断自由电荷定向移动的速率大小，C、D错误．2.如图所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，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．qvC．qvSD．qvS解析：选A在运动方向上假设有一截面，则在t时间内通过截面的电荷量为Q＝vt·q，等效电流I＝Qt＝vq，故A正确．3．一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I，则下列说法中正确的有()A．自由电子定向移动的速率为v0B．自由电子定向移动的速率为v＝IneSC．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＝Ine解析：选D对电流微观表达式I＝nqSv式中n为单位体积内自由电荷数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是vt内的自由电子，其数量为nvt，电荷量q＝nvte，所以电流I＝qt＝nev，所以v＝Ine，D正确．