11.1 电源和电流-2021-2022学年高二物理精讲精练（新人教版必修第三册）

11.1 电源和电流 考点精讲 考点1：对电源的理解 1．电源的作用 (1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。 (2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化为电能。 2.电流 (1)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。 (2)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。 3．形成电流的三种电荷 形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子，液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子，气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。 【例1】　下列关于电源的说法正确的是(　　) A．电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 B．电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程 C．电荷的移动形成电流 D．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流 【解析】B　在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极，这一过程要克服静电力做功，把其他形式的能转化为电势能，故选项A错误，选项B正确；电荷的定向移动才形成电流，故选项C错误；电路中要形成持续的电流，既要有电源，电路又要闭合，两者缺一不可，故选项D错误。 【技巧与方法】 有电源不一定得到持续的电流，要得到持续的电流需要同时满足两个条件： （1）电路中有电源。 （2）电路还必须是闭合的，即必须用导体将电源连接起来。 【针对训练】 1．如图所示，两个带绝缘柄的金属球A、B，A带负电，B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列说法中错误的是(　　) A．有瞬时电流形成，方向由A到B B．A、B两端的电势不相等 C．导体棒内的电场强度不等于0 D．导体棒内的自由电荷受电场力作用定向移动 【解析】A　A、B两个金属球，由于A带负电，在A金属球周围存在指向A的电场，故B球所在处的电势应高于A球所在处的电势，故B正确；连接后的瞬间导体棒内的电场强度不等于0，棒中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，故C、D正确；由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向为由A指向B，电流方向应由B指向A，故A错误。A符合题意。 考点2：电流大小的计算 1.金属导体中电流的计算 金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I＝计算时，q是某一时间内通过金属导体横截面的电子的电荷量。 2．电解液中电流的计算 电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I＝计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。 3．环形电流的计算 环形电流的计算采用等效的观点分析。所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流。利用I＝＝求等效电流。 【例2】　如图所示，电解池内有一价的电解液，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是(　　) A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A B．溶液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消 C．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝ D．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝ 【分析】(1)电流的方向：与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反。 (2)通过某一截面的电荷量为通过该截面正、负离子电荷量的绝对值之和。 【解析】D　正电荷定向移动的方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，A、B错误；有正、负电荷反向经过同一截面时，I＝公式中q应是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I＝，电流方向由A指向B，C错误，D正确。 【技巧与方法】 求电流的技巧 1 要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动。 2 当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献。 【针对训练】 2．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，其电流的等效电流强度I和方向为(　　) A．　顺时针　 B．　顺时针 C．　逆时针 D．　逆时针 【解析】C　电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为T＝，根据电流的定义式得：电流强度为I＝＝＝，因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向，故C正确。 考点3：电流的微观表达式 1．I＝neSv与I＝的区别 I＝neSv是电流的决定式，即电流的大小由n、e、S、v共同决定，其中e是单个自由电荷的电荷量；而I＝是电流的定义式，其中q