1.电源和电流-【勤径学升】2024-2025学年高中物理必修第三册同步练测（人教版2019）

第十一章 电路及其应用 1.电源和电流 学习目标 核心素养 L.了解电源的概念，知道电流的条件。 2.理解电流的定义，知道电流的单位，方向的 电朗物理戏念 科学探究电流的形成条件 规定：理解恒定电流。 电流 电源和 3.掌握金属导体内自由电子定向移动速率的 电流 电流1=号科学思维 科学态度 巾流的微观表达式： 推导过程，从微观的角度理解导体中电荷 的成用 与责任： 三种速率的比较 的定向移动与电流之间的关系。 自主学习探新知 像前搅习双基蔻实 一、电源 (单位符号分 1.定义：电源是能不断把 从正极搬运 别为A、 到负极的装置。 (4)表达式：1=9 2.作用 (5)电流的方向：规定 定向移动 (1)移送电荷，维持电源正、负极间有一定的 方向或 定向移动的反方向为电 流方向。 (2)保持电路中有 的电流。 2.恒定电流 二、恒定电场 (1)定义：大小 都不随时间变化的 1.定义：由 的电荷所产生的稳定的 电流。 电场。 (2)形成：恒定电场使自由电荷速率增加，自 2.形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是 由电荷与导体内不动的粒子的 使 由 等电路元件所积累的 自由电荷速率减小，最终表现为 电荷共同形成的。 不变。 3.特点：任何位置的 都 以自我诊断 不随时间变化。 1.判断下列说法的正误（正确的画“/”，错误 三、恒定电流 的画“X”)。 1.电流 (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的 (1)概念：电荷的 移动形成电流。 电荷没有运动。 (2)物理意义：反映了电流的 程度。 (2)电流既有大小，又有方向，是矢量。 (3)符号及单位：符号是 ,单位有 53 》高中物理·必修第三册（人载版） (3)恒定电场与静电场基本性质相同，两者 (6)导体中的电流，实际是正电荷的定向移 没有区别。 动形成的。 (4)电源的作用就是将其他形式的能转化为 2.某电解池中，若在2s内各有1.0×10°个二价 电能。 ( 正离子和2.0×10个一价负离子通过某截面， (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面 那么通过这个截面的电流是 A 的电荷量就越多。 互动探究解疑难 要点归纳重滩突皱 要点一 对电源的理解 问题导引 口探究升华 有A,B两个导体，分别带正、负电荷。 : 1.电源的作用 如果在它们之间连接一条导线H,如图所 (1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使 示，回答下列问题： 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。 (1)用导线连接后，电荷怎样移动？ 3.形成电流的三种电荷 (2)用导线连接后会有电流，为什么只是瞬 形成电流的三种电荷为自由电子、正离 时的？ 子和负离子，其中金属导体导电时定向移动 (3)如何才能使导线H中存在持续的电流？ 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 口典例剖析 [例1]下列关于电源的说法中正确的是() 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 54 第十一章电路及其应用 针对训练 B.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷 1.(多选)将一些电学元件用导线连接在某电 C.导体中的电场是由电源正、负极上的电 源的两端，下列描述正确的是 ( 荷形成的 A.电源的作用是使电源的正、负极两端保 D.导体中的电场是由电源的电场和导体中 持一定的电势差 积累的电荷形成的电场叠加而形成的 要点二 电流的理解和计算 问题导引 (2)电解液中的电流 如图所示，把电源用导线连接在插入食 电解液中的自由电荷是正、负离子， 盐水中的两个金属电极上，电路中形成电 运用=2计算时，9应是同一时间内正、 流。盐水中的电流和金属导线中的电流形 负两种离子通过横截面的电荷量的绝对 成机制有什么不同？假设ts内有N个CI 值之和。 和N个Na通过图中虚面，则电路中的电 (3)环形电流 流是多大？ 环形电流的计算采用等效的观点分析。 电游 所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆 食盐水： 电说苏向 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。 Na 利用1=？=号求等效电流。 3.电荷量的计算 根据q=t可以计算通过导体横截面 的电荷量。 典例剖析 [例2]如图所示，电解池内有 一价的电解液(A、B间所接 电源未画出)，时间t内通过 溶液内截面S的正离子数是 1,负离子数是2，设元电荷 口探究升华 为e,以下说法正确的是 1,电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为 A.当，=n2时，电流为零 电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电 B.当1>2时，电流方向从A→B,电流大 流的方向相反。 小为1=m一m)e 2.电流的计算 C.当n1<时，电流方向从B→A,电流大 (1)金属导体中的电流 金属导体中的自由电荷只有自由电子， 小为1=m十m)e 运用1=9计算时，9是某一时间内通过金 D.溶液内电流方向从A→B,电流大小为1 _(n+n2)e 属导体横截面的电子的电荷量。 t 55 》高中物理·必修第三册（人致版 针对训练 B.若电荷量Q不变而使。变为原来的2 2.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电荷，总 倍，则电流也将变为原来的2倍 电荷量为Q,现使圆环绕垂直于环所在平面且 C.若使ω、Q不变，将橡胶圆环拉伸，使环半 通过圆心的轴以角速度仙匀速转动，则对于由 径增大，电流将变大 环产生的等效电流，下列说法正确的是() D.若使、Q不变，将橡胶圆环拉伸，使环半 A若。不变而使电荷量Q变为原来的2 径增大，电流将变小 倍，则电流也将变为原来的2倍 要点三 电流的微观表达式 问题导引 (3)三种速率的比较 如图所示，AD表示 ①电子定向移动速率：电子在金属导体中的 粗细均匀的一段长为【的 平均运动速率，也是公式I=neSv的v,大 导体，两端加一定的电 小约为10m/s。 压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速 ②电流的传导速率：电流在导体中的传导速 率为，设导体的横截面积为S,导体每单位 率等于光速，为3×10m/s。闭合开关的瞬 体积内的自由电荷数为n,每个自由电荷的 间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路 电荷量为9。 中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个 (1)导体AD中有多少个自由电荷？总电荷 电路也几乎同时形成了电流。 量是多少？ ③电子热运动速率：电子做无规则热运动的速 (2)这些电荷都通过横截面D所需的时间 率，大小约为10m/s。由于热运动向各个方 是多少？ 向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。 (3)导体AD中的电流是多大？ 口典例剖析 [例3]（多选）有一横截面积为S的铜导线， 流经其中的电流为I,设每单位体积的导线 中有”个自由电子，电子的电荷量为q,此时 电子定向移动的速率为，在t时间内通过导 线横截面的自由电子数可表示为 ( ) A.nuSt B.nut c.l q 口探究升华 ☐针对训练 对电流微观表达式和三种速率的理解 3.如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡 (1)从微观上看，电流取决于导体中单位体 胶棒上均匀带有负电荷，每米橡胶棒所带电 积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷 荷量为9，当此棒沿轴线方向做速度为v的 量、定向移动速率的大小，还与导体的横截 匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效 面积有关。 电流大小为 (2)电流的微观表达式：I=qSw。式中n为 D ⊙O⊙白eeO 导体中单位体积内的自由电荷数、9为每个 ⊙⊙e⊙Ooa 自由电荷的电荷量、？为自由电荷定向移动 速率、S为导体的横截面积。 A.vq B.9 C.qus D.g 56 第十一章电路及其应用 随堂巩固促应用 验证反情迁移运用 1.(对电源的理解)关于电源的以下说法，正确 3.(对电流的理解)某兴趣小组调查一条河流 的是 的水质情况，计算结果表明，被污染的河里 A.电源的作用是在电源内部把电子由负极 一分钟内有相当于6C的正离子和9C的 不断地搬运到正极，从而保持两极之间 负离子向下游流去，则取样时这条河流的等 效电流大小和方向分别是 () 有稳定的电势差 A.0.25A顺流而下 B.电源的作用是在电源内部把电子由正极 B.0.05A顺流而下 不断地搬运到负极，从而保持两极之间 C.0.25A逆流而上 有稳定的电势差 D.0.05A逆流而上 C.只要电路中有电源，电路中就一定有 4.(电流的微观表达式)（多 电流 选)如图所示，一金属导线 D.电源实质上也是一个用电器，也需要外 的横截面积为S,单位体积内有n个自由电 界提供能量 子，每个自由电子的电荷量是e,自由电子做 2.(对电流的理解)雷击，指打雷时电流通过 无规则运动的平均速率为，定向移动的平 人、畜，树木、建筑物等而造成杀伤或破坏， 均速率是，则 () 其中一种雷击形式是带电的云层与大地上 A.导线中的电流为eS B.导线中的电流为neSu 某点之间发生迅猛的放电现象，叫作“直击 C.时间t内流过导线某一横截面的电荷量 雷”。若某次发生“直击雷”前瞬间云层所带 为neSvot 的电荷量为8C,雷击时放电时间为200s, D.时间t内流过导线某一横截面的电荷量 则此次雷击时的平均电流为 为neSut A.0.04A B.4×10'A 提示，请完成《素能提升训练)训练十二 C.0.08A D.8×10'A 2.导体的电阻 学习目标 核心素养 1.理解电阻的定义及电阻的意义，掌据电阻的定 义式。 2.理解导体的U-1图像的倾斜程度表示电阻的 电阻物理规念 科学探究决定电阻 大小。 电阻率 导体的 的囚素 电1 3.了解利用控制变量法实验探究影响导体电阻的 电阻定仲RP5科学想维 科学态世 1超导的 与责任 因索。 伏安特性曲线 应用 4,理解电阻率的概念、掌握公式R=P5。 57!+0# ! %1'()* !! !z`!{ ! #$%&'() " ! # !! 0T ! "! $ ! % 0²¼ ! $ " % ðñ ! 1 # !! ò–D^ ! "! 0ó ! Ìg ! #! 0GD^K0w{k : # !! $ ! % –} ! $ " % {| ! $ # % E ! ôõ ! öô ! Ïô ! 2, ! $ , ! $ & % "0G ! #0G ! "! $ ! % c} ! $ " % †÷øù ! oúæû ! #*+, !! $ ! % ) ! $ " % ) ! $ # % ) ! $ % % "! $ & % "! $ ' % ) "! 0? ! /;FÈrJK:b/o ( j9 # :/;„(r ƒ¡rÈrJK( ( ž˜ŒÔF/;Y=h!§# ~ÐFp ) iIJ½…= ( /oI9 # :W0Èr¶K :b ( ÏC "7 ¨žŒÔF¹/;Y=E ( 0!!') !( *!+ )")!!()!( !+ $.!!')!( *!+ )!)"!()!( !+ $ 0'!%$ ( TU/oFȎ¢2 E0 ( > 0 '!% " ,0#!", ) EF ! #!" ! -.'/012 " 345 !!!& 6789 ' :; ! $ ! % - *FHI/0CR/‚êåvsMsÈr JK3 , ) $ " % IQ , # - *F/;ÈrJK@:b/o ( j—‘ , # - *F/;AB*p ( , # - ¥†F/)<€v- # bE+"X)% ( DZMs*F/o¾hC(F ) $ # % …yC , # - ¥†Ñ^+"ŽÃ M $ SJà %)  GC - -./0Fž´* ( ?q_n , uv/0 # \Þ - ( ‘ , # - 7¯6+ȉYF9 # :/; ( d ® ( , # - ¥†7¯#C/)< ( N ¨w@#C»Í F/o ) & <=>? ' & = ! ' ! - ! 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Ì0 # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # ³ #! 第十一章 电路及其应用 1.电源和电流 【自主学习探新知】 一、1.电子 2.(1)电势差(2)持续 二、1.稳定分布 2.电源 导线 3.电荷分布和电场强度 三、1.(1)定向(2)强弱 (3)I 安培 毫安 微安 mA pA (5)正电荷 负电荷 2.(1)方向(2)不断碰撞 平均速率 自我诊断 1.(1 ×(2)×(3)×(4)√ (5)√ (6)× 2.解析 电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向 相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝 对值的和。故由题意可知，电流由正、负离子定向运动 形成，则在2 s内通过截面的总电荷量应为q=1.6× 10-1?×2×1.0×101?C+1.6×10-1?×1×2.0×101?C I=f=64A=3.2 A。=6.4 C,根据电流的定义式得 答案 3.2 【互动探究解疑难】 要点———[问题导引] 提示 (1)B中的自由电子在静电力作用下沿导线定向 移动到 A。 (2)由于A、B中的电荷定向移动会形成电流，但也使 A、B中的电荷发生中和，A、B之间的电势差很快消失、 成为一个等势体，因此导线中的电流只是瞬时的。 (3)可以在 A、B之间连接一个装置P(如题图)。它 能在 B失去电子的过程中，不断地从 A取走电子、 补充给 B,使 A、B始终带一定数量的正、负电荷，这 样，A、B之间始终存在电势差，H 内就会存在持续 的电流。 [典例剖析] [例1] 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 A错误，B正确；电荷的定向移动才形成电 流，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D错误。 [针对训练] 1. AD 电源将负电荷从负极搬到正极，维持正、负极间有一定 的电势差，A正确，B错误；导体中的电场是电源电场和导体 中积累的电荷形成的电场叠加而成的，C错误，D正确。 要点二——[问题导引] 提示 盐水中的电流是Cl-离子和 Na+离子同时反向 定向移动形成的，金属导线中的电流是自由电子定向移 I=Ne。动形成的；由电流的定义式可矢 [典例剖析] [例2] D 正离子定向移动的方向就是电流方向， 负离子定向移动的反方向也是电流方向。有正、负 离子反向经过同一截面时，公式I=4中的q应是 I=(n,+n)e正、负离子电荷量绝对值之和，故 溶 液内电流方向由 A 指向 B,与正、负离子的数量无 关，A、B、C错误，D正确。 [针对训练] 2.AB 截取圆环的任一横截面，在橡胶圆环运动一周的时 I=9=号，间T内，通过这个横截面的电荷量为Q,则有 又T=7,所以I=2器 ,结合该式分析可知 A、B正确。 要点三—[问题导引] 提示(1)导体 AD中的自由电荷总数：N=nlS。总电 荷量Q=Ng=nlSq (2)所有这些电荷都通过横截面 D所需要的时间： t=。 (3)根据公式 q=It 可得：导体 AD中的电流： =9--S? [典例剖析] [例3] AC t时间内，通过导线横截面的自由电子数 N=8=,,故选项C正确；又I=nqSv 代入上式得N =nuSt.故 A正确 [针对训练] 3.A 在运动方向上取一横截面，则在t时间内通过该横 I=9=0g,A正截面的电荷量为Q=vt·q,等效电流 确，B、C、D错误。 【随堂巩固促应用】 1.B 电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，外电 路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内 部，需要将电子由正极不断地搬运到负极，故 A错误，B 正确；电路中有电流不仅需要电源，还需要电路是闭合 的，两者缺一不可，故C错误；电源是对电路提供能量的 装置，故D错误。 2.B 已知雷击时放电时间为200 μs,放电荷量等于8C, I=9=2 0×10-6 A=则此次雷击时的平均电流为 4×10? A,故B正确，A、C、D错误。 3.D 若正负离子移动方向相反，则通过横截面的总电荷量 是两种离子电荷量绝对值之和，若正负离子向着同一个方 向流动，则通过横截面的总电荷量等于正负离子的电荷量 的代数和，所以在1 min 内通过横截面的总电荷量应为q= =1q=0.05 A,方向与河水的6-9 C=-3C,所以电流 流动方向相反，即电流的方向为逆流而上，D正确。 4.BD 时间t内自由电子定向移动的长度为l=vt,则相 对应导线的体积为V=Sl,所以在时间t内通过导线右 侧横截面的电荷量q=neV=neSvt,可知在时间t内流 过导线某一横截面的电荷量为neSvt;由电流的定义式 有I=9=neSu=neSo,,故 A、C错误，B、D正确。 2.导体的电阻 【自主学习探新知】 2.一、1.过原点的直线 阻碍 二、控制变量 正比 (2)ps 2.(1些三、1.(1)反比 (2)导电性能 导电 性能 13