(教用word)第3章 第1节 电 流-【提分教练】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册(鲁科版2019)

第1节　电　流 学业要求＋核心素养 1．知道持续电流产生的条件，并能进行微观解释。(物理观念) 2．区别电流的速度、自由电荷定向移动的速度和自由电子无规则运动的平均速率。(物理观念) 3．知道电流的大小、方向和单位，理解电流的定义式I＝，并能用它进行有关的计算。(科学思维) 一、电流的形成 1．基础梳理 (1)形成电流的条件：回路中存在自由电荷和电压。 (2)形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。 2．尝试探究 当你合上开关时，电灯会立即亮起来；当你打长途电话时，不管多么遥远，载着你声音的电信号马上就传到对方的耳朵中……似乎电子的运动并不需要时间。 　 (1)电流的速度是不是电子的运动速度呢？ 提示：实际上，电流的速度并不是电子的运动速度，而是电场的传播速度，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c建立电场，在电场的作用下，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。电流传导的速率等于3.0×108 m/s。 (2)电子的定向移动速率是多少呢？ 提示：电子定向移动的速率，一般为10－5 m/s的数量级。 (3)从微观角度看，当导体内没有电场时，在常温下，金属内的自由电子约以105 m/s的平均速率在不停地做无规则热运动，为什么没有形成电流呢？ 提示：从宏观(统计)角度来看，这些自由电子朝任一方向运动的概率都一样，没有整体定向运动，形不成电流。 二、电流的方向与大小 1．基础梳理 (1)电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向。 (2)电流的大小：I＝，单位：安(A)。 单位换算：1 mA＝10－3A，1 μA＝10－6A。 (3)直流电：方向不随时间变化的电流。 (4)恒定电流：大小和方向都不随时间变化的电流。 2．尝试探究 如图所示，在装有导电液体的细管中，时间t内通过截面AB的正电荷为q1，通过截面AB的负电荷为q2，电荷运动方向如图所示。请问： (1)怎样确定导电液体中电流的方向？ 提示：物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。由题图可知，导电液体中电流方向向右。 (2)怎样计算导电液体中电流的大小？ 提示：正电荷定向移动所形成的电流I1＝，负电荷定向移动所形成的电流I2＝；由于正、负电荷形成的电流方向相同，故导电液体中的电流 I＝I1＋I2＝。 (3)电流有大小，也有方向，电流是矢量吗？ 提示：有方向的物理量不一定是矢量。一个物理量是否是矢量，关键看运算时满不满足平行四边形定则。我们初中学过并联电路干路电流等于各支路电流之和，电流有方向，但不能用平行四边形定则来合成或分解，所以电流不是矢量。 (4)我们都知道石英表中用的是直流电，而电动机中用的则是交流电，那么什么是直流电呢？ 提示：根据电荷守恒定律可知，同一导线内的任一横截面上在相同的时间内通过的电荷量是相等的，即电流是相等的。物理学中把方向不随时间改变的电流叫作直流电。方向和大小都不随时间改变的电流叫作恒定电流。 1．判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)只要闭合回路中存在自由电子，就可以形成持续的电流。 (×) 提示：形成持续电流还需要持续的电压。 (2)金属导体中电子定向移动的速率很大，因为闭合开关，灯泡马上就亮了。 (×) 提示：电子定向移动的速率很小，只有10－5 m/s数量级。 (3)加上电压后，导体中的电场是以光速传播的。 (√) (4)电流的方向就是电子运动的方向。 (×) 提示：电流的方向是正电荷定向移动的方向。 (5)方向不随时间改变的电流叫直流电。 (√) 2．金属导体中满足下列哪一个条件，就能产生恒定电流(　　) A．有自由电子 B．导体两端有电势差 C．导体两端有方向不变的电压 D．导体两端有恒定电压 D　由产生电流的条件可知选项D正确。 3．以下说法正确的是(　　) A．自由电子定向移动速率就是电子热运动速率 B．自由电子定向移动速率只不过是在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动 C．电场的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率 D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了 B　电流的传导速率等于光速，而电子定向移动速率很小，选项C错误。电子定向移动速率是在电子以较大速率的无规则热运动的基础上附加的一个很小的速率，选项A错误，选项B正确。自由电子定向移动时仍在做无规则的热运动，选项D错误。 4．(多选)关于电流的方向，下列说法正确的是(　　) A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 B．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同 D．电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板 AD　在电源的外部电路中，电流从电源正极流向负极，在电源的内部，电