11.1 电源和电流-2024-2025学年高二元创物理提前学+强基础（人教版2019必修第三册）

2023-2024学年 高一 元创物理 提前学 + 强基础 必修三第十一章：电路及其应用 第十一章 电路及其应用 1 电源和电流 核心目标 1. 了解电源的作用，认识常见的电源，了解导体中的恒定电场和恒定电流。 2. 通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。 【阅读+理解】----提前学知识要点 问题 电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么？ 1.电源 A、B 两个导体分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线H，导线H中有由A到B的电场，其中的自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动就形成电流。由于B失去电子，A得到电子，A、B之间的电势差会很快消失而成为一个等势体，导线H中的电流只是瞬间的。 倘若在A、B之间连接一个装置P，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。 导线H中使自由电子定向移动的力是静电力，P中能把电子从A搬运到B的力一定是非静电力。 能把电子从A搬运到B的装置P就是电源，A和B是电源的两个电极，其作用就是使得电路中的电流能够持续存在。 2.恒定电流 1.自由电荷做定向运动时，不仅受到静电力或非静电力，还会与导体内不动的粒子不断碰撞，受到阻力，在一个特定的情境下，H中有多少自由电荷从B定向移动到A，P也在相同时间内将多少自由电荷从A定向移动到B，且在运动过程中大量自由电荷在各处的定向运动的平均速率是不随时间变化的。 如果我们在这个电路中串联一个电流表，电流表的示数将保持恒定。我们把大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。 2.电流 电流的强弱程度用电流这个物理量表示。单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大。如果用 I 表示电流、q 表示在时间 t 内通过导体横截面的电荷量，则有I＝。 在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。从上述公式可知 1 C＝1 A·s 常用的电流单位还有毫安（mA）和微安（μA），1 mA＝10-3 A，1 μA＝10-6 A 物理上，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向。电子向某一方向定向移动等效于正电荷向相反 方向定向移动。注意，电流虽有方向，但不是矢量。 拓展学习：电流的微观解释 通常情况下，金属中的自由电子不断地做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的机会都一样。从宏观上看，没有电荷（自由电子）的定向移动，因而也没有电流。如果导体两端有电势差，在导体内部就建立了电场，导体中的自由电子就要受到静电力的作用。这样，自由电子在导体中除了做无规则的热运动外，还要在静电力的作用下定向移动，从而形成电流。金属导体中的电流跟自由电子的定向移动速率有关，它们之间的关系可用下述方法简单推导出来。 如图，设导体的横截面积为 S ，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，自由电子定向移动的平均速率为v， 则时间t 内通过某一横截面的自由电子数为nSvt。由于电子电荷量为 e，因此，时间t 内通过横截面的电荷量q＝neSvt。根据电流的公式I＝，就可以得到电流和自由电子定向移动平均速率的关系 I＝neSv。 通常情况下，自由电子无规则热运动的速率约为105 m/s。电子定向移动的平均速率约为10-4 m/s。按这个定向移动平均速率计算，一个电子通过一条1 m长的导体需要几个小时！这与我们平时开关电灯时的感觉似乎不符。实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。 STSE：电动汽车中的电池 5.电动汽车中的电池 虽然电池的外形各异，但电动汽车和便携式计算机、移动电话等使用的电池在本质上是一样的。 给纯电动汽车提供电能的是锂离子电池。锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。 当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以“安时”（A · h）或“毫安时”（mA · h）作单位。 单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。 随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展。截至2017 年年底，我国自主研发了各类用途的数百款纯电动汽车，保有量以百万计。纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市的空气质量。 【理解+记忆】----常思考笔记重点 一、电源 1.电流 （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：有电源且电路闭合。 2. 电源： （1）概念：能够把 　从正极搬运到负极的装置．电源不生产电荷。它只是电荷的搬运工。 （2）作用： ①维持电源正、负极间始终存在 　. ②使电路中的电流能够 　存在． 二、恒定电流 1. 概念：大小、 　都不随时间变化的电流叫恒定电流． 2. 电流 (1) 物理意义：表示电流 的物理量． (2) 定义式：I＝ 　. (3) 单位：在国际单位制中，电流的单位是 　，简称安，符号是A. 常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)． 1 mA＝ 　A,1 μA＝ 　A. (4) 方向： 　定向移动的方向规定为电流的方向． 特别提醒：电流是标量，而不是矢量． 【例题+解析】----当检测深究错题 1. （2022江苏省常州市武进区礼嘉中学质量调研）关于电源的作用，下列说法不正确的是（　　） A. 为电流提供自由电子 B. 使导体中形成电场 C. 保持导体两端的电压 D. 使自由电荷定向移动起来 2. （2022江苏省常州市武进区礼嘉中学质量调研）关于电流的方向，下列说法正确的是(　　)． A. 在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向 B. 在电解液中，电流的方向是负离子定向移动的方向 C. 无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反 D. 在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成电流，所以电流有两个方向 3. （2022江苏省镇江市句容市第三中学期末）每分钟有个自由电子通过导线的横截面，导线的横截面积为，电子电荷量为，则该导线中的电流大小是（　　） A. B. C. D. 4.(多选)如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A，在粗铜导线上取一个截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个截面的( ) A. 电流相等 B. 电流不相等 C. 自由电子定向移动的速率相等 D. 自由电子定向移动的速率不相等 5. （2022江苏省宿迁市泗阳县实验高级中学第二次质量调研）关于电流的概念，下列说法中正确的是（　　） A. 通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B. 某一导体内电子运动的速率越大，电流越大 C. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 D. 电流的传导速率越大，电流越大 6．如图所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为I，已知导体左侧的横截面积为S，导体中单位长度的自由电子数为n，自由电子热运动的速率为v0，自由电子的电荷量用e表示，真空中的光速用c表示，假设自由电子定向移动的速率为v，则(　　) A．v＝v0 B．v＝ C．v＝c D．v＝ 【作业+练习】----强基础提升能力 【作业】 1.一条导线中的电流为50 μA，在3.2 s 内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多少个电子通过该横截面？ 2.手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的10 s 内通过某一横截面的电荷量为 3 C，则电流是多少？ 3.某手机的说明书标明该手机电池容量为 4 000 mA·h，待机时间为22 d，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17 h，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。 表 某手机说明书（节选） 【练习】 1. 关于电源的作用，下列说法中正确的是(　　) A. 电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷 B. 电源的作用是使电路中的电荷发生不定向移动 C. 电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流 D. 电源的作用就是使自由电荷运动起来 2．以下说法正确的是(　　) A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的 C．电流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 3. 横截面积为0.5 cm2 的导电液体中，每秒有0.2 C正电荷和0.3 C负电荷相向运动，则电流是(　　) A. 0.2 A B. 0.3 A C. 0.5 A D. 104 A 4. 下列关于电流的说法中正确的是(　　) A. 根据I＝可知I与q成正比 B. 如果在两段相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流 C. 电流有方向，电流是矢量 D. 电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 5．(2019·山东邹城一中月考)某兴趣小组调查一条河流的水质情况,通过计算结果表明,被污染的河里一分钟内有相当于6 C的正离子和9 C的负离子向下游流去,则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是 (　　) A.0.25 A　顺流而下 B.0.05 A　逆流而上 C.0.25 A　逆流而上 D.0.05 A　顺流而下 6. 铜的相对原子质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为(　　) A. 光速c B. C. D. 7.如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，单位体积内的电荷量为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.vq B. C.qvS D. 8. 在示波管中，电子枪2 s内发射6×1013 个电子，则示波管中电流大小约为(　　) A. 4.8×10－6 A B. 3×1013 A C. 9.6×10－6 A D. 3×10－6 A 9. 如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中Na+水平向右移动。若测得4 s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向和大小为 (　　) A.水平向左　0.8 A B.水平向右　0.08 A C.水平向左　0.4 A D.水平向右　0.04 A 10.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积S铝＝2S铜。在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个截面的电流的大小关系是(　　) A.IA＝IB B.IA＝2IB C.IB＝2IA D.不能确定 11. 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是(　　) A. B. C. D. 12. 半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，对由环产生的等效电流判断正确的是(　　) A. 若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍 B. 若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则等效电流将变为原来的4倍 C. 若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大 D. 若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小 13. 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n个自由电子，每个自由电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速率为v，则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为(　　) A. nvSΔt B. nvΔt C. IΔt D. 14. 如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s内分别有1.0×1018 个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，溶液中的电流方向如何？电流为多大？ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$2023-2024学年 高一 元创物理 提前学 + 强基础 必修三第十一章：电路及其应用 第十一章 电路及其应用 1 电源和电流 核心目标 1. 了解电源的作用，认识常见的电源，了解导体中的恒定电场和恒定电流。 2. 通过实例分析，理解电流的定义，知道电流的单位。 【阅读+理解】----提前学知识要点 问题 电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么？ 1.电源 A、B 两个导体分别带正、负电荷。如果在它们之间连接一条导线H，导线H中有由A到B的电场，其中的自由电子在静电力的作用下沿导线做定向运动就形成电流。由于B失去电子，A得到电子，A、B之间的电势差会很快消失而成为一个等势体，导线H中的电流只是瞬间的。 倘若在A、B之间连接一个装置P，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。 导线H中使自由电子定向移动的力是静电力，P中能把电子从A搬运到B的力一定是非静电力。 能把电子从A搬运到B的装置P就是电源，A和B是电源的两个电极，其作用就是使得电路中的电流能够持续存在。 2.恒定电流 1.自由电荷做定向运动时，不仅受到静电力或非静电力，还会与导体内不动的粒子不断碰撞，受到阻力，在一个特定的情境下，H中有多少自由电荷从B定向移动到A，P也在相同时间内将多少自由电荷从A定向移动到B，且在运动过程中大量自由电荷在各处的定向运动的平均速率是不随时间变化的。 如果我们在这个电路中串联一个电流表，电流表的示数将保持恒定。我们把大小、方向都不随时间变化的电流叫作恒定电流。 2.电流 电流的强弱程度用电流这个物理量表示。单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流就越大。如果用 I 表示电流、q 表示在时间 t 内通过导体横截面的电荷量，则有I＝。 在国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，符号是A。从上述公式可知 1 C＝1 A·s 常用的电流单位还有毫安（mA）和微安（μA），1 mA＝10-3 A，1 μA＝10-6 A 物理上，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向。电子向某一方向定向移动等效于正电荷向相反 方向定向移动。注意，电流虽有方向，但不是矢量。 拓展学习：电流的微观解释 通常情况下，金属中的自由电子不断地做无规则的热运动，它们朝任何方向运动的机会都一样。从宏观上看，没有电荷（自由电子）的定向移动，因而也没有电流。如果导体两端有电势差，在导体内部就建立了电场，导体中的自由电子就要受到静电力的作用。这样，自由电子在导体中除了做无规则的热运动外，还要在静电力的作用下定向移动，从而形成电流。金属导体中的电流跟自由电子的定向移动速率有关，它们之间的关系可用下述方法简单推导出来。 如图，设导体的横截面积为 S ，自由电子数密度（单位体积内的自由电子数）为n，自由电子定向移动的平均速率为v， 则时间t 内通过某一横截面的自由电子数为nSvt。由于电子电荷量为 e，因此，时间t 内通过横截面的电荷量q＝neSvt。根据电流的公式I＝，就可以得到电流和自由电子定向移动平均速率的关系 I＝neSv。 通常情况下，自由电子无规则热运动的速率约为105 m/s。电子定向移动的平均速率约为10-4 m/s。按这个定向移动平均速率计算，一个电子通过一条1 m长的导体需要几个小时！这与我们平时开关电灯时的感觉似乎不符。实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。 STSE：电动汽车中的电池 5.电动汽车中的电池 虽然电池的外形各异，但电动汽车和便携式计算机、移动电话等使用的电池在本质上是一样的。 给纯电动汽车提供电能的是锂离子电池。锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。 当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以“安时”（A · h）或“毫安时”（mA · h）作单位。 单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。 随着电池容量、可靠性、安全性与充电技术等的不断成熟，纯电动汽车正在迅速发展。截至2017 年年底，我国自主研发了各类用途的数百款纯电动汽车，保有量以百万计。纯电动汽车的发展将极大缓解燃油汽车带来的污染问题，有助于改善城市的空气质量。 【理解+记忆】----常思考笔记重点 一、电源 1.电流 （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：有电源且电路闭合。 2. 电源： （1）概念：能够把 电子　从正极搬运到负极的装置．电源不生产电荷。它只是电荷的搬运工。 （2）作用： ①维持电源正、负极间始终存在 电势差　. ②使电路中的电流能够 持续　存在． 二、恒定电流 1. 概念：大小、 方向　都不随时间变化的电流叫恒定电流． 2. 电流 (1) 物理意义：表示电流 强弱程度 的物理量． (2) 定义式：I＝ 　. (3) 单位：在国际单位制中，电流的单位是 安培　，简称安，符号是A. 常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)． 1 mA＝10－3　A,1 μA＝10－6　A. (4) 方向： 正电荷　定向移动的方向规定为电流的方向． 特别提醒：电流是标量，而不是矢量． 【例题+解析】----当检测深究错题 1. （2022江苏省常州市武进区礼嘉中学质量调研）关于电源的作用，下列说法不正确的是（　　） A. 为电流提供自由电子 B. 使导体中形成电场 C. 保持导体两端的电压 D. 使自由电荷定向移动起来 1. A 解析 电源的作用是在导体两端形成电势差，从而在导体中形成电场，进而促进导体中的自由电荷定向移动形成电流，电源不为电流提供自由电子。BCD正确；A错误，符合题意。故选A。 2. （2022江苏省常州市武进区礼嘉中学质量调研）关于电流的方向，下列说法正确的是(　　)． A. 在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向 B. 在电解液中，电流的方向是负离子定向移动的方向 C. 无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反 D. 在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成电流，所以电流有两个方向 2. C 解析 电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反；在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的方向相反，A错误；在电解液中，正离子定向移动的方向或者负离子定向移动的方向的反方向是电流的方向，BD错误；无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反，C正确。故选C。 3. （2022江苏省镇江市句容市第三中学期末）每分钟有个自由电子通过导线的横截面，导线的横截面积为，电子电荷量为，则该导线中的电流大小是（　　） A. B. C. D. 3. B 解析 根据电流的定义式 4.(多选)如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A，在粗铜导线上取一个截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个截面的( ) A. 电流相等 B. 电流不相等 C. 自由电子定向移动的速率相等 D. 自由电子定向移动的速率不相等 4. AD 解析：由电流定义知I＝＝，故A正确，B错误；由电流的微观表达式I＝nSqv知I、n、q均相等，因为SA<SB，所以vA>vB，故C错误，D正确． 5. （2022江苏省宿迁市泗阳县实验高级中学第二次质量调研）关于电流的概念，下列说法中正确的是（　　） A. 通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B. 某一导体内电子运动的速率越大，电流越大 C. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 D. 电流的传导速率越大，电流越大 5. C 解析 根据可知，通过导体横截面的电荷量越多，电流不一定越大，A错误；根据I=neSv可知，某一导体内电子运动的速率越大，电流不一定越大，B错误；根据可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大，C正确；电流的传递速率等于光速，电流的传导速率越大，电流不一定越大，D错误。故选C。 6．如图所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为I，已知导体左侧的横截面积为S，导体中单位长度的自由电子数为n，自由电子热运动的速率为v0，自由电子的电荷量用e表示，真空中的光速用c表示，假设自由电子定向移动的速率为v，则(　　) A．v＝v0 B．v＝ C．v＝c D．v＝ 6．D　解析：电子定向移动速率：其大小与电流有关，大小大约 10－5m/s.电子热运动速率：任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为105 m/s，光速为3×108 m/s，A、C错误；t时间内通过导体某一横截面的自由电子数是长度vt内的自由电子数，其数量为nvt，电荷量q＝nvte，所以电流I＝＝nev，所以v＝，B错误，D正确． 【作业+练习】----强基础提升能力 【作业】 1.一条导线中的电流为50 μA，在3.2 s 内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多少个电子通过该横截面？ 2.手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的10 s 内通过某一横截面的电荷量为 3 C，则电流是多少？ 3.某手机的说明书标明该手机电池容量为 4 000 mA·h，待机时间为22 d，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17 h，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。 表 某手机说明书（节选） 【作业参考答案】 【练习】 1. 关于电源的作用，下列说法中正确的是(　　) A. 电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷 B. 电源的作用是使电路中的电荷发生不定向移动 C. 电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流 D. 电源的作用就是使自由电荷运动起来 2．以下说法正确的是(　　) A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的 C．电流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 3. 横截面积为0.5 cm2 的导电液体中，每秒有0.2 C正电荷和0.3 C负电荷相向运动，则电流是(　　) A. 0.2 A B. 0.3 A C. 0.5 A D. 104 A 4. 下列关于电流的说法中正确的是(　　) A. 根据I＝可知I与q成正比 B. 如果在两段相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流 C. 电流有方向，电流是矢量 D. 电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 5．(2019·山东邹城一中月考)某兴趣小组调查一条河流的水质情况,通过计算结果表明,被污染的河里一分钟内有相当于6 C的正离子和9 C的负离子向下游流去,则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是 (　　) A.0.25 A　顺流而下 B.0.05 A　逆流而上 C.0.25 A　逆流而上 D.0.05 A　顺流而下 6. 铜的相对原子质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为(　　) A. 光速c B. C. D. 7.如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，单位体积内的电荷量为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.vq B. C.qvS D. 8. 在示波管中，电子枪2 s内发射6×1013 个电子，则示波管中电流大小约为(　　) A. 4.8×10－6 A B. 3×1013 A C. 9.6×10－6 A D. 3×10－6 A 9. 如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中Na+水平向右移动。若测得4 s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向和大小为 (　　) A.水平向左　0.8 A B.水平向右　0.08 A C.水平向左　0.4 A D.水平向右　0.04 A 10.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积S铝＝2S铜。在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个截面的电流的大小关系是(　　) A.IA＝IB B.IA＝2IB C.IB＝2IA D.不能确定 11. 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是(　　) A. B. C. D. 12. 半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，对由环产生的等效电流判断正确的是(　　) A. 若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍 B. 若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则等效电流将变为原来的4倍 C. 若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大 D. 若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小 13. 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n个自由电子，每个自由电子的电荷量为q，此时电子定向移动的速率为v，则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为(　　) A. nvSΔt B. nvΔt C. IΔt D. 14. 如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2 s内分别有1.0×1018 个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，溶液中的电流方向如何？电流为多大？ 【练习参考答案】 1. C　解析：电源的作用是保持导体两端的电压，在导体内建立恒定电场，导体内的自由电荷就会在电场力作用下定向移动形成电流，则C正确，A、B、D错误． 2. B 解析:要有持续电流必须有电压，A错误．金属导体中形成持续电流的原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，B正确．电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，C错误．在形成电流时电子定向移动，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D错误． 3. C　解析：I＝＝ A＝0.5 A，故C正确. 4. D　解析：依据电流的定义式可知，电流与q、t皆无关，显然A是错误的．在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，电流才是恒定电流，所以，B也是错误的．电流是标量，故C也错误． 5.B 【解析】在1 min内向下通过横截面的总电荷量为:Q=(6-9) C=-3 C,所以电流:I== A=-0.05 A,负号表示电流的方向为逆流向上,故B正确. 6. D　解析：假设电子定向移动的速率为v，那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt·S中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为，所以电荷量q＝.因电流I＝＝，解得v＝. 7.C　时间t内棒运动的距离为l=vt，总电荷量为Q=qvtS，所以I===qvS，故选项C正确。 8. A　解析：由题意知，2 s内发射的电荷量为q＝1.6×10－19×6×1013 C＝9.6×10－6 C，根据电流的定义式I＝，得I＝ A＝4.8×10－6 A，A正确． 9.B　4 s内通过横截面M的正、负电荷的电荷量Q=2×1.0×1018×1.6×10-19 C=0.32 C，则溶液中电流大小I== A=0.08 A，方向与正电荷定向移动的方向相同，水平向右。故选B。 10. A 解析：这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等、导线的组成材料不同等。但解题关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据I＝可知电流相等。 11. B　解析：设电子经加速电场加速后的速度为v，电子束中单位长度内自由电子数为n，则eU＝mv2，I＝nev ，长为Δl的电子束中的电子数N＝nΔl，联立以上三式解得N＝. 12. A　解析：截取圆环的任一横截面S，如下图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T内，通过这个横截面的电荷量为Q，则有I＝＝，又T＝，所以I＝，由上式可知，A正确． 13. A　解析：在Δt时间内，以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为vΔt，由于铜导线的横截面积为S，则在Δt时间内，电子经过的导线体积为vΔtS.又由于单位体积的导线中有n个自由电子，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为nvSΔt，故A正确．由于流经导线的电流为I，则在Δt时间内，流经导线的电荷量为IΔt，而电子的电荷量为q，则Δt时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为，故C错误． 14. 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．因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na＋定向移动的方向相同，即由A流向B.Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A定向移动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面M的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I＝＝＝0.16 A. 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 $$