11.1 电源和电流-【无畏物理】2024-2025学年高二物理同步学案（人教版2019必修三）

高中物理 必修三 第十一章 恒定电流 11.1电源和电流 电源和电流 知识点一 1．电源：能够把电子从正极搬运到负极的装置。 2．作用： (1)在导体A、B两端维持一定的电势差. (2)使电路中的自由电荷持续地定向移动。使电路中保持持续的电流. (3)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。 3．电流的形成：电荷的定向移动形成电流.当把导体和电源连接后，导体中形成恒定电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流. (1)产生电流的条件：导体两端有电压. (2)电流形成的原因：电荷的定向移动. (3)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合. (4)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。 4．电流 (1)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。 (2)公式：I＝。 电流是标量 (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。 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。金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反. 5．电流的微观表达式：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. 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＝. 根据公式q＝It可得：导体AD中的电流：I＝＝＝nqSv. 6．电流大小的计算 (1)I＝是电流的定义式，I＝neSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关. (2)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。公式I＝求出的是电流在时间t内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等. (3)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＝时，q为同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。 恒定电流 知识点二 1．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场. 2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平均速率不随时间变化。 3．恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。 4．三种速率：(1)自由电荷定向移动速率：一般为10－5 m/s的数量级 (2)无规则热运动速率：常温下自由电子热运动的速率的数量级为105 m/s (3)电场传播速率(电流传导速率)：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中的光速c形成恒定电场，在恒定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。 对电源和电流的理解 考点一 【例1.1】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 【例1.2】关于公式I＝，下列说法中正确的是(　 　) A．式中的q表示单位时间内通过导体横截面的电荷量 B．式中的q表示通过导体单位横截面积的电荷量 C．比值能表示电流的强弱 D．该公式表明电流跟通过导体横截面的电荷量成正比，跟通电时间成反比 【练习1.1】满足下面哪一个条件，就能产生持续电流(　 　) A．有自由电子 B．导体两端有电压 C．任何物体两端有电压 D．导体两端有恒定电压 【练习1.2】下列关于电流方向的说法中正确的是(　 　) A．电荷的定向移动方向即为电流的方向 B．电流的方向总是从电源的正极流向负极 C．电流既有大小，又有方向，是一个矢量 D．在电源内部，电流从负极流向正极 【练习1.3】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 电流大小的计算 考点二 【例2.1】如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少个？若“220 V　60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？ 【练习2.1】电路中，每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为0.64×10－6 m2的导线，那么电路中的电流是(　 　) A．0.016 mA　　　　 B．1.6 mA C．0.16 μA D．16 μA 【练习2.2】通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3∶5，甲、乙两导线通电时间之比为3∶2，则通过甲、乙两导线的电流强度之比为(　 　) A．1∶5　　　 B．2∶5 C．5∶2 D．5∶1 【练习2.3】盛夏的入夜，正当大地由喧闹归于沉睡之际，天空却不甘寂寞地施放着大自然的烟火，上演着一场精彩的闪电交响曲.某摄影爱好者拍摄到的闪电如图2所示，闪电产生的电压、电流是不稳定的，假设这次闪电产生的电压可等效为2.5×107 V，电流可等效为2×105 A，历时1×10－3 s，则： (1)若闪电定向移动的是电子，这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡供电，能维持多长时间？ (2)这次闪电释放的电能是多少？ 【例2.2】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＝ 【练习2.4】某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是(　 　) A．0　　　 　 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A 【练习2.5】如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设元电荷为e，以下说法正确的是(　 　) A．当n1＝n2时电流强度为零 B．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝ C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度I＝ D．电流方向从A→B，电流强度I＝ 电流的微观表达式 考点三 【例3.1】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． 【练习3.1】(多选)一横截面积为S的铜导线，流过的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为(　 　) A．nvSΔt B．nvΔt C． D． 【练习3.2】一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为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． 【练习3.3】铜的原子量为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． 三种速率的比较 考点四 【例4】(多选)一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I，则下列说法中正确的有(　 　) A．自由电子定向移动的速率为v0 B．自由电子定向移动的速率为v＝ C．电场传播的速率为真空中的光速c D．自由电子定向移动的速率为v＝ 【练习4.1】一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(　 　) A．单位体积内自由电子数较多 B．自由电子定向移动的速率较大 C．自由电子的热运动速率较大 D．电流的传导速度较大 【练习4.2】(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 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别。 ( ) (2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。 ( ) (3)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。 ( ) (4)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的。 ( ) 2．【难度2】下列说法正确的是(　 　) A．导体中电荷运动就形成了电流 B．在国际单位制中，电流的单位是A C．电流有方向，它是一个矢量 D．任何物体，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在 3．【难度3】(多选)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成，每个闪击持续时间仅40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云、地之间的电势差约为1.0×109 V，云、地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云、地间的电场是均匀的.根据以上数据，下列判断正确的是(　 　) A．闪电电流的瞬时值可达到1×105 A B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W C．闪电前云、地间的电场强度约为1×106 V/m D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J 4．【难度3】一段粗细均匀的导线的横截面积为S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数为n，自由电子做无规则运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N.则导线中的电流为(　 　) A．neSv B．Nev C．N D．Ne 5．【难度3.5】安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流.设电荷量为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，关于该环形电流的说法，正确的是(　 　) A．电流大小为，电流方向为顺时针 B．电流大小为，电流方向为顺时针 C．电流大小为，电流方向为逆时针 D．电流大小为，电流方向为逆时针 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 高中物理 必修三 第十一章 恒定电流 11.1电源和电流 电源和电流 知识点一 1．电源：能够把电子从正极搬运到负极的装置。 2．作用： (1)在导体A、B两端维持一定的电势差. (2)使电路中的自由电荷持续地定向移动。使电路中保持持续的电流. (3)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。 3．电流的形成：电荷的定向移动形成电流.当把导体和电源连接后，导体中形成恒定电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下定向移动形成电流. (1)产生电流的条件：导体两端有电压. (2)电流形成的原因：电荷的定向移动. (3)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合. (4)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。 4．电流 (1)物理意义：表示电流强弱程度的物理量。 (2)公式：I＝。 电流是标量 (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。 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。金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反. 5．电流的微观表达式：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. 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＝. 根据公式q＝It可得：导体AD中的电流：I＝＝＝nqSv. 6．电流大小的计算 (1)I＝是电流的定义式，I＝neSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关. (2)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。公式I＝求出的是电流在时间t内的平均值，对于恒定电流其瞬时值与平均值相等. (3)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＝时，q为同一时间内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。 恒定电流 知识点二 1．恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场. 2．自由电荷定向移动的平均速率：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平均速率不随时间变化。 3．恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。 4．三种速率：(1)自由电荷定向移动速率：一般为10－5 m/s的数量级 (2)无规则热运动速率：常温下自由电子热运动的速率的数量级为105 m/s (3)电场传播速率(电流传导速率)：等于光速，闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中的光速c形成恒定电场，在恒定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。 对电源和电流的理解 考点一 【例1.1】下列关于电源的说法正确的是(　B　) 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：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。] 【例1.2】关于公式I＝，下列说法中正确的是(　C　) A．式中的q表示单位时间内通过导体横截面的电荷量 B．式中的q表示通过导体单位横截面积的电荷量 C．比值能表示电流的强弱 D．该公式表明电流跟通过导体横截面的电荷量成正比，跟通电时间成反比 [解析：公式I＝中q表示在时间t内通过导体横截面的电荷量，选项A、B错误；比值表示电流的强弱，选项C正确；由电流的微观表达式可知，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积，故选项D错误.] 【练习1.1】满足下面哪一个条件，就能产生持续电流(　D　) A．有自由电子 B．导体两端有电压 C．任何物体两端有电压 D．导体两端有恒定电压 [解析：产生持续电流的条件是：物体内有大量自由电荷；两端有恒定电压。故A、B、C错，D对。] 【练习1.2】下列关于电流方向的说法中正确的是(　D　) A．电荷的定向移动方向即为电流的方向 B．电流的方向总是从电源的正极流向负极 C．电流既有大小，又有方向，是一个矢量 D．在电源内部，电流从负极流向正极 [解析：正电荷的定向移动方向与电流方向相同，负电荷的定向移动方向与电流方向相反；电流虽有方向，但不符合矢量运算法则，不是矢量，而是标量；外电路中电流从正极流向负极，电源内部电流从负极流向正极.D对] 【练习1.3】关于电流的概念，下列说法中正确的是(　C　) 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 [解析：由电流的定义式I＝及电流的微观表达式I＝neSv可知，选项C正确.] 电流大小的计算 考点二 【例2.1】如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少个？若“220 V　60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？ [解析：q＝It＝1×10－3×1 C＝1×10－3 C，设电子的数目为n则：n＝＝个＝6.25×1015个. 白炽灯正常发光时I ＝273 mA. q＝It＝273×10－3×20 C＝5.46 C. 设电子的数目为N，则N＝＝个≈3.4×1019个.]【答案：6.25×1015个　3.4×1019个】 【练习2.1】电路中，每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为0.64×10－6 m2的导线，那么电路中的电流是(　C　) A．0.016 mA　　　　 B．1.6 mA C．0.16 μA D．16 μA [解析：电流即：I＝＝ A＝0.16 μA，故选C.] 【练习2.2】通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3∶5，甲、乙两导线通电时间之比为3∶2，则通过甲、乙两导线的电流强度之比为(　B　) A．1∶5　　　 B．2∶5 C．5∶2 D．5∶1 [解析：由电流的计算式I＝得：＝×＝×＝×＝，B正确.] 【练习2.3】盛夏的入夜，正当大地由喧闹归于沉睡之际，天空却不甘寂寞地施放着大自然的烟火，上演着一场精彩的闪电交响曲.某摄影爱好者拍摄到的闪电如图2所示，闪电产生的电压、电流是不稳定的，假设这次闪电产生的电压可等效为2.5×107 V，电流可等效为2×105 A，历时1×10－3 s，则： (1)若闪电定向移动的是电子，这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡供电，能维持多长时间？ (2)这次闪电释放的电能是多少？ [解析：(1)根据电流的定义式I＝，可得q＝It＝2×105×1×10－3 C＝200 C， 供电时间t′＝＝ s＝400 s. (2)这次闪电释放的电能为E＝qU＝200×2.5×107 J＝5×109 J.] 【答案：(1)400 s　(2)5×109 J】 【例2.2】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(　D　) 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＝ [解析：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。] 【练习2.4】某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是(　D　) A．0　　　 　 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A [解析：电荷的定向移动形成电流，但“＋”“－”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.在2 s内通过截面的总电荷量应为q＝1.6×10－19×2×1.0×1019 C＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C＝6.4 C.由电流的定义式知：I＝＝ A＝3.2 A.] 【练习2.5】如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设元电荷为e，以下说法正确的是(　D　) A．当n1＝n2时电流强度为零 B．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝ C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度I＝ D．电流方向从A→B，电流强度I＝ [解析：在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，所以，电流强度应该是I＝，电流方向应是从A→B.] 电流的微观表达式 考点三 【例3.1】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(　B　) A． B． C． D． [解析：设单位体积内电子数为n，对电子加速过程应用动能原理：eU＝mv2 所以电子刚出电场时定向移动速度v＝ 由I＝nSqv得：n＝＝ ， Δl内的电子数为：N＝n·ΔlS＝ ，故B正确.] 【练习3.1】(多选)一横截面积为S的铜导线，流过的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为(　AC　) A．nvSΔt B．nvΔt C． D． [解析：由I＝可得，在Δt时间内通过导线横截面的电荷量Q＝IΔt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N＝＝，所以C对、D错；由于自由电子定向移动的速率是v，所以在时间Δt内，位于横截面积为S、长为l＝vΔt的这段导线内的自由电子都能通过横截面，这段导线的体积 V＝Sl＝SvΔt，所以Δt内通过横截面的自由电子数为N＝nV＝nvSΔt.] 【练习3.2】一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为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　) A．qv B． C．qvS D． [解析：时间t内通过垂直于棒运动方向某一横截面的电荷量Q＝qvt，依电流的定义式可得I＝＝qv.] 【练习3.3】铜的原子量为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(　D　) A．光速c B． C． D． [解析：设电子定向移动的速率为v，那么在t内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS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＝＝，于是得到v＝.] 三种速率的比较 考点四 【例4】(多选)一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I，则下列说法中正确的有(　CD　) A．自由电子定向移动的速率为v0 B．自由电子定向移动的速率为v＝ C．电场传播的速率为真空中的光速c D．自由电子定向移动的速率为v＝ [解析：对电流微观表达式I＝nqSv式中n为单位体积内自由电荷数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是vt内的自由电子，其数量为nvt，电荷量q＝nvte，所以电流I＝＝nev，所以v＝，电场是以光速传播的，故C、D正确.] 【练习4.1】一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(　B　) A．单位体积内自由电子数较多 B．自由电子定向移动的速率较大 C．自由电子的热运动速率较大 D．电流的传导速度较大 [解析：对同一根导线单位体积内的自由电子数是一样的，A错；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，故B对C错；电流的传导速度是电场的形成速度等于光速c，和电流的大小无关，D错.] 【练习4.2】(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(　AD　) 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 [解析：由电流定义知I＝＝，故A对，B错；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。] 课后巩固 1．【难度2】思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)恒定电场与静电场基本性质相同，两者没有区别。 (×) (2)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。 (√) (3)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。 (√) (4)导体中的电流，实际是正电荷的定向移动形成的。 (×) 2．【难度2】下列说法正确的是(　B　) A．导体中电荷运动就形成了电流 B．在国际单位制中，电流的单位是A C．电流有方向，它是一个矢量 D．任何物体，只要其两端的电势差不为零，就有电流存在 [解析：自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流，故选项A错误；在国际单位制中，电流的单位是A，故选项B正确；形成电流的条件是导体两端有电势差，且必须是导体，故选项D错误；电流有方向，但它是标量，故选项C错误。] 3．【难度3】(多选)通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成，每个闪击持续时间仅40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云、地之间的电势差约为1.0×109 V，云、地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云、地间的电场是均匀的.根据以上数据，下列判断正确的是(　AC　) A．闪电电流的瞬时值可达到1×105 A B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W C．闪电前云、地间的电场强度约为1×106 V/m D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J [解析：由I＝＝ A＝1×105 A知，A对；由E＝＝ V/m＝1×106 V/m知，C对；由W＝qU＝6×1.0×109 J＝6×109 J知，D错；＝ ＝ W＝3×1010 W，B错.] 4．【难度3】一段粗细均匀的导线的横截面积为S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数为n，自由电子做无规则运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N.则导线中的电流为(　D　) A．neSv B．Nev C．N D．Ne [解析：若由电流的微观表达式I＝nqSv来解，本题中I＝nev′，其中v′应为电子定向移动的速率，故A、B错；由电流定义式I＝可知I＝Ne，故D正确.] 5．【难度3.5】安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流.设电荷量为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，关于该环形电流的说法，正确的是(　C　) A．电流大小为，电流方向为顺时针 B．电流大小为，电流方向为顺时针 C．电流大小为，电流方向为逆时针 D．电流大小为，电流方向为逆时针 [解析：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。] 1 学科网（北京）股份有限公司 $$