11.1 电源和电流-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列（人教版2019必修第三册）

第十一章 电路及其应用 11.1 电源和电流 一：知识精讲归纳 1．电源 2．恒定的电场 ①定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场． ②形成：连接A、B导体的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． ③特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同． ④适用规律：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场． 3．电流概念 (1)概念：电荷的定向移动形成电流． (2)物理意义：反映了电流的强弱程度． (3)符号单位：符号I：单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA)． (4)表达式：I＝eq \f(q,t). (5)电流的方向：规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向． 2．恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流． 技巧归纳 一：对电流的理解 1．电流的形成 (1)形成：当导体和电流连接后，导体中形成恒定电场，自由电荷在导体内在电场力作用下，定向移动，从而形成电流． (2)产生电流的条件：导体两端有电压． (3)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合． 2．电流的方向 (1)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． (2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反． 3．电流的大小 (1)定义式：I＝eq \f(q,t).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)三点说明． 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＝eq \f(q,t)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＝eq \f(q,t)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． ③电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量． 二：　电流的微观表达式(深化理解) 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＝eq \f(l,v). 根据公式q＝It可得：导体AD中的电流：I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(nlSq,l/v)＝nqSv. 二：考点题型归纳 一：电路的概念与计算 1．关于电流，下列说法中确的是（　　） A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B．电子定向移动的速率越大，电流越大 C．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．因为电流有方向，所以电流是矢量 2．一灯泡的额定电压为220V、额定功率为100W，当其正常工作时，则11分钟内通过灯丝横截面的电荷量为（　　） A．300C B．200C C．10C D．5C 3．某电解池，如果在1s钟内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（　　） A．0A B．1.6A C．2.4A D．3.2A 二：电流的微观表达 4．截面积为S的导线中通有电流I，已知导线单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间 内通过导线横截面的电子数是（　　） A． B． C． D． 5．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，单位长度电荷量为q，当此棒沿轴线方向向右做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流I的大小和方向为（　　） A．大小为qv，方向向左 B．大小为qv，方向向右 C．大小为qvs，方向向左 D．大小为qvs，方向向右 6．一由不同材料制成的导体，沿电流方向左右部分分别为 和 ，已知两部分横截面积之比为 ，单位体积内自由电子数之比 。现将这段导体接入电路中，则 、 两段导体中自由电子定向移动的平均速率 和 之比为（　　） A． B． C． D． 三：等效电流 7．电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子沿半径为r的圆形轨道运动,已知电子的质量为m，电子的电荷量为e，则其等效电流的大小为（　　） A． B． C． D． 8．如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为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．qv B． C．qvS D． 9．北京正负电子对撞机的储存环是长为24m的圆形轨道，某时刻测得环中的电流强度为10mA，已