11.1 电源和电流(学案)-【成才之路】2024-2025学年高中新课程物理必修第三册同步学习指导(人教版2019)

大，选项C正确：因dg两点在同一电场线上，电势不相等，则类型二 将电荷沿图中的线从d+→「一→g移动时电场力做功不为零，典题2：D两完全相同的金属球相互接触后，电荷均分，故电荷 选项D错误。故选C 分布稳定时，每个金属球的电荷量均为Q:,,对甲球 21.A根据对称性可知，移去处的绝缘棒后，电场强度方向垂 2 直指向a,再根据电势的叠加原理，单个点电荷在距其r处的 分析：甲球减少的电荷量即通过导线横截面的电荷量，为△Q 电势为中=k号（取无穷远处电势为零），现在撤去a处的绝 =0,-g=,流过导线的平均电流为1=9： 2 缘棒后，9减小，则0点的电势减小。故选A。 Q+,故选D 22.AD等：等势线的密集程度体现场强的大小，由图可知N 24 点的等差等势线比M点更密，则N点的电场强度大小比M跟踪训练2：D电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负 点的大，故A正确：沿着电场线电势逐渐降低，由图可知电场 离子定向移动方向相反，所以正、负离子定向移动形成的电 线由N指向Q,则Q为负电荷，故B错误：沿者电场线电势逐 流，方向都是从A到B,电流不会相互抵消，故A,B错误1时 渐降低，结合各等势线的电势高低关系可知M点的电场方 间内通过溶液内横截面S的电荷量g=,e+ne=(m1+:)e, 向沿x轴正方向，故C错误：M点与N点等势均为0V,P点 根据电流的定义式1=4得1=西+e ,故C错误，D正确。 与N点的等势面间隔四个，而相邻等势面的电势差为3V, 则P点与M点的电势差为12V,故D正确。故选AD 探究点2 23.AC根据沿若电场线方向电势降低可知M点的电势比N点 类型 的低，污泥絮体带负电，根据E。=阳可知污泥絮体在M点典题3：A根据电流的微观表达式1=gS,在4时间内通过导 的电势能比在N点的电势能大，污泥絮体从M点移到N点， 体横截面的自由电子的电荷量Q=△，则在△时间内，通过 电势能减小，电场力对其做正功，故A、C正确：根据电场线 导体横截面的自由电子的数目为N=?,,将1=gS代 的疏密程度可知N点的电场强度比P点的小，故B错误： 点和P点在同一等势面上，则污泥絮体在M点的电势能与 人得N=S△=mS,A正确，B.CD错误。故选A。 在P点的电势能相等.结合A、C选项分析可知污泥絮体在P 跟踪调练3：A电流的大小为单位时间内通过导体某横截面的 点的电势能比其在N点的大，故D错误。故选AC。 第十一章 电路及其应用 电荷量，根据电流的定义式得1=子=号：器故纶缘圆盘 2m1 所带的电荷量减少为原来的一半，则/减小为原来的一半：角 第1节 电源和电流 速度加倍，则/加倍：绝缘圆盘的半径加倍，但周期不变，单位 时间内通过导体某横截面的电荷量不变，则电流大小不变。 探究点1 故选A。 基础梳理 课堂效果反馈 一、1，正极负极 1.B电容器所带的电荷量Q=C0=20uF×9kV=20×106F 2.电势差 二L.时间变化 ×9×10V=0.18C,通过人体组织平均放电电流1=？= 2.单位电荷量 0.18C=90A,故选B 3.安培 2×10-3s 4.正电荷相反 el [判断正误 2.B在加速电场中有e=之m,得r=√2 在刚射出加 (1)×(2)V(3)V(4)×(5)×(6)V(7)V 速电场时，一小段长为△/的电子束内电荷量为g=△=1兰 类型一 典题1：B电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差，这需 则电子个数m=又。Am e e√2cB正确 要电源不断地将负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集，外 3.A由题意可知当电场力与阻力相等时形成恒定电流，则有： 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， 需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A错 e一程得=g国导本中的电流「一S一—·左页A 误。从能量角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电 符合题意 场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B正确。电路中有4.6.25×105个3.4×10”个 电流不仅需要电源，还需要电路是闭合的，故C错误。电源是 解析：q==1×103×1C=1×103C 对电路提供能量的装置，故D错误。 设电子的数目为n,则：n= 1×103 跟踪训练1：BD由电流的定义式得q==0.5C,故A俳误，B 。1.6×10-n=6.25×105个 正确。充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来，故 当"220V.60W”的白炽灯正常发光时，电压U=220V,/ C错误，D正确。 273mA 238 g=h=273×10-3×20C=5.46C 探究点3 设电子的数目为N,则 类型一 N== 5.46C 典题3：D根据数学知识可知，通过电阻的电流与两端电压成 e1.6x109C =3.4×10”个。 正比.该电阻为线性元件，欧姆定律适用，该电阻阻值为R 第2节导体的电阻 7=50=20,故A,B错误，D正确；由于1-U图像中横纵 U10 探究点1 坐标的标度不同，故不能直接根据图像的斜率的倒数求电阻. 基础梳理 故C错误。 1.电压电流 跟踪训练3：B由图可知，当电压为5V时，电流为0.2A,则可 3.阻碍 知，导体的电阻R=号=020=250.故A正确，不符合题 4.导体电阻的大小 5.(1)(2)kMn(3)10310 意，B错误，符合题意：根据欧姆定律可知，当导体电压为10V 类型 时，由欧姆定律可知1=g=0 R=25 A=0.4A,故C正确，不符合 典题1：A导体的电阻由导体本身的性质决定，导体电阻由长 题意：当导体中的电流为0.1A时，导体两端电压为U=R= 度，横截面积和材料决定，跟导体两端的电压及流过导体的电 0.1×25V=2.5V,故D正确，不符合题意。 流的大小无关，故A错误，B正确：由R=可知，对确定的导 类型二 体，其两端电压和流过它的电流的比值就是它的电阻值，故C 典题4：B1-U图线上某点与坐标原点的连线的斜率的倒数表 正确：根据U=R可知，一定的电流流过导休，电阴越大，其电 示小灯泡的电阻，所以斜率k的倒数为0.9V时小灯泡的电 压越大，故D正确。 阻，故C、D错误：随着电流增加，图线上的点与坐标原点的连 银踪训练1：C图线上的点与原点0连线的斜率的倒数表示电 线的斜率逐渐诚小，所以斜率的倒数增大，即小灯泡的电阻增 阻值，由图可知随着所加电压的增大，图线斜率减小，故小灯 大，故A错误，B正确 泡的电阻增大，A正确，不符合题意：由欧嬲定律可得，对应P跟踪调练4：C根据1=，结合图像可知，随电压U增大，图 点，小灯泡的电阻为：会B正确，不行合题意，C错误，符 线的斜率减小，说明灯泡电阳增大，故A错误：对应A点，若电 压和电流均为国际单位V和A,则白烘灯的电阻可表示为R 合题意：对应P点，小打泡的功率为P=U,12与题图中PQOM 所围的面积相等，D正确，不符合题意。故选C。 ，赦B,D错误，C正确。故选C 21 探究点2 课堂效果反馈 基础梳理 一、横截面积控制变量 L.D由电阻定律R=p了，常温下，若将金属丝均匀拉长为原 二、1.(1)长度1横截而积S材料 来的10倍，横截而也减小，故电阻大于10R,故选项A错误； 2.(1)导电(2)材料温度(3)小大0 常温下，若将金属丝从中点对折起来，长度变成原来的一半， 3.0 横哉面积为原来的两倍，故电阳变为原来的四分之一，故选项 〔判断正误] B错误：给金属丝加上的电压逐渐从零增大到∥，金属丝的温 (1)×(2)×(3)×(4)V(5)V(6)V 度将发生变化，故电阻率也会改变，电阻也会改变，故号的值 类型 也会发生变化，故选项C错误：常温下，若将金属丝对折后再 典题2：BD此公式是电阻的定义式，R跟导体两端的电压无 关、跟导体中的电流无关，故A错误：此公式是电阻的决定式， 对折，长度变成原来的四分之一，横截面积为原来的四倍，故 R决定于导体的材料，长度和横截面积，故B正确：标准电阻 电阻为原来的十六分之一，故选项D正确。故选D。 应选用电阻率对温度变化不敏感的材料制成.故C错误：纯金 2.A 根据电阻定律有R=印了=P行=号，R,和风是材料相 属的电阻率较小，合金的电阻率较大，绝缘体的电阻率最大， 同、厚度相同.所以R,=R2。故选A 故D正确。故选BD 3.D当两个电阻R,R的两端都加1V的电压时，由图像可知 果踪调缘2：D根据电阻定律R=p了，可得R。=P兰Ro 通过的电流相同，根据欧姆定律可知R2的电阻等于R,的电 bel 阻，故A错误：根据欧姆定律结合图像可知R,的电阻为R,= 点周为当4与8之同楼人的电压为0时，电流为 7-050=20,故B错误，D正确：由图像可知，电压大 U 1 R的电阻增大，故C错误。故选D 1A,即C =】A,所以C与D间接入的电压为U时，其电流为 4.B该元件是非线性元件，欧姆定律适用纯电阻元件，所以可 U。U=4A,因此A,BC错误，D正确。 用欧姆定律计算导体在某状态的电阻，故A错误：当U=5V 时，由图知电流为1=1.0A,根据电阻的定义式R=号=3 7=1.0 239075 第十一章电路及其应用 第1节 电源和电流 核心素养 学习重点 物理观念 (1)了解电流的概念，知道电流的单位。 (2)知道电源的作用和导体中的恒定电场。 (1)通过实例分析，理解电流形成的条件 科学思维 (2)通过对比静电平衡条件，理解导体中的恒定电场和电流。 恒定电流的产 通过分析数据，得到几种不同的电流的微观表达式，并能用公式/= 生及定义式中 科学探究 9和I=neS分析、处理有关问题。 g的理解。 科学态度 能做到实事求是，对导体中三种速度进行比较。 与责任 [提示] 探究点1电流的理解和计算 (1)A、B之间有电势 差，能形成电流，但 ●新知导学 不能持统下去。 (2)产生持续电流的 情境：(1)如图1所示，用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中 条件是导体两端始终存 有无电流？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？ 在电势差，电源的作用 就是移选电荷，保持导 (2)如图2所示，如何让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？ 体两喘的电势差。 电源 (3)盐水中的电流 @ 是Na、Cl定向移 盐水电流向 动形成的，金属导体 中的电流是电于定向 抄动形成的。 (4)加速运动。 (5)不会一直加速， 图1 图2 图3 会有一个稳定状态。 因为除了恒定电场的作 (3)如图3，盐水中可以形成电流，盐水中的电流和金属导体中的电流的 用，自由电荷还会在运 形成有什么不同？ 动过程中与导体内不动 的粒于碰撞从而减速， (4)在恒定电场的作用下，导体中自由电荷会做什么样的运动？ 因此自由电荷定向运动 (5)自由电荷会在导体中一直加速吗？ [提示] 的平均速奉不随时间变 化。 076 ●基础梳理 一、电源 L,定义：能把电子从电源 搬运到电源 的装置就是电源。 2.作用：使导体两端始终存在 二、恒定电流 1.定义：大小、方向都不随 的电流称为恒定电流。 2.电流的定义式：1=9，其物理意义： 时间内通过导体横截面的 ,是表示电流 强弱程度的物理量。 3.在国际单位制中，电流的单位是 符号是A。 4.电流的方向：规定为 定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向 [判断正误] (1)导体中有电荷运动就会形成电流。 () (2)对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零。 () (3)电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势 差。 (4)电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量。 (5)如果在任何相等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。( (6)导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比 ( (7)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。 ( ●重难解读 电路中的恒定电场 在电源正、负极之间连一根导线，导线内的自由电子受力 如图所示，电子受静电力向导线两侧堆积，在导线表面堆积的 电荷产生的电场E和E,的矢量和E与导线平行。 1.恒定电场的形成：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，导线内很快形成沿导线方向的 恒定电场，并且形成过程是在接通电源后的极短时间内（接近 光速)完成的。 尽管这些电荷在运动，但有的流走了，另外的又来补充，形成了动态平衡，所以电荷的分布是稳 定的，由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。 2.特点：任何位置的电荷分布和电场分布都不随时间变化，其基本性质与静电场相同。 077 类型一对电源、电流概念的理解 [思维点拨] 典题1：关于电源以下说法正确的是 ( 导线内的电场是由电 A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两 源、导线等电路元件 极之间有稳定的电势差 所积累的电荷共同形 成的。导线内很快形 B.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能 成沿导线方向的恒定 C.只要电路中有电源，电路中就一定有电流 电场。 D.电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量 [规律方法]电流的 形成条件 ●[思维点拨]●[规律方法] (1)产生电流的条 跟踪训练1：（多选）如图所示是一款MP4播放 件：导体两端有 器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电 电压。 (2）形成持续电流 影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣。MP4的充电电 的条件：导体两端有 池多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500A,则 电压。 以下说法正确的是 (3）电源的作用：电 源在电路中起着提供 A.1s内通过电池某一横截面的电荷量为500C 持续电压的作用，在 B.1s内通过电池某一横截面的电荷量为0.5C 外电路中，导体中的 C.充电过程把其他形式的能转化为电能 自由电于从电源负极 移向电源正极，而电 D.充电过程把电能转化为其他形式的能 源再把电子速过电源 类型二对电流的理解 内部从正极搬运到负 极，使电源正、负极 典题2：两个完全相同的金属球甲和乙所带的电荷量分别为+Q,、-Q2,其中 始终保持一定的电势 Q,>Q2>0。现用一根导线将两金属球直接相连，经时间1，两小球的电荷 差，从而产生持缤的 分布稳定。则这段时间内，流经导线的平均电流为 电流。 [思维点拔] A.0+0 B.9-Q c.9-0 D.9+0 电荷先中和再把多余 t 2 2t 的平分。 。[思维点拨] ·[规律方法] [规律方法] 跟踪训练2：如图所示，电解槽内有一价的电解溶液， (1)对于公式g=i 时间内通过溶液内横截面S的正离子数是，负离子数是 是1=9的变形，是 n2,设元电荷的电荷量为e,以下说法正确的是 求电荷量的重要公 式。其中1是电流在 A.正离子定向移动形成电流，方向从A到B,负离子定向移动形成电流， 时间1内的平均值。 方向从B到A (2)电流是标量：电 B.溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消 流虽然有方问，但是 它遵循代数运算法 C.溶液内电流方向从A到B,电流1=9 则，所以电流不是矢 t 量而是标量。 D.溶液内电流方向从A到B,电流1=+m)C 078 探究点2电流的微观表达式 ●重难解读 电流的微观表达式 1.建立模型 如右图所示，AD表示粗细均匀的一段导体，长为 (,两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向 [思维点拨] 移动的速率为，设导体的横截面积为S,导体每单位 根据电流的微观表达 体积内的自由电荷数为，每个自由电荷的电荷量 式I=nqS,求出在 为q。 △1时问内通过导体 2.理论推导 横截面的自由电子的 AD导体中的自由电荷总数：N=nlS。 电荷量，每个电子的 总电荷量Q=Ng=nlSg。 电荷量为9，再确定 所有这些电荷都通过横截面D所需婴的时间1=。 通过导体横截面的自 由电子的数目。 根据公式g=业可得：导体AD中的电流：1=？==mS。 [规律方法] 3.结论 (1)1=1是电流的定 由此可见，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每 个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关。 义式，I=ngS是电流 4.电流表达式的对比 的夹定式，国此I与 通过导体横截面的电 表达式 1=9 I=ngSv 荷量？及时间t无 关，从微观上看，电 性质 定义式 微观式 流决定于导体中单位 适用范围 一切电路 体积内的自由电荷数 n为导体单位体积内自由电荷数：g为 n、每个自由电荷的 物理量的 q为时间1内通过导 每个自由电荷电荷量：S为导体横截面 电荷量大小q、定向 含义 体横截面的电荷量 积：知为电荷定向移动速率 杉动的速奉，还与 导体的横截面积S I与q、1无关，1与g1 有关。 含义 微观量n、q、S,x决定I的大小 值相等 (2)书表示电荷定向 梦动的速奉，自由电 类型 电流的微观表达式 荷在不停地做无规则 典题3：一横截面积为S的铜导线通有恒定电流。设每单位体积的导线中有 的热运动，其速率为 n个自由电子，每个自由电子的电荷量为？，此时电子定向移动的速率为”， 热运动的速率，电流 则在△：时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为 是自由电荷在热运动 A.nS△t B.n941 C.nSAt D.nw△d 的基础上句某一方向 9 定向杉动形成的。 ●[思维点拨][规律方法] .079 跟踪训练3：如图所示，一半径为R的绝缘圆盘，在圆盘的外缘均匀地分布着 电荷量为Q的正电荷，现使绝缘圆盘从上向下看以角速度ω顺时针匀速转动，绝 缘圆盘中产生的电流大小为I,则下列说法正确的是 A绝缘圆盒中的电流大小为号器 B.如果仅使绝缘圆盘所带的电荷量减少为原来的一半，则I加倍 C.如果仅使角速度加倍，则1不变 D.如果仅使绝缘圆盘的半径加倍，则I加倍 素养能力提升拓展整合·启智培优 三种不同速率的比较 1.三种速率 (1)电场的传导速率等于光速。 (2)电子定向移动速率，其大小与电流有关。 (3)电子热运动速率，其大小与温度有关。 2.三种速率对比 三种速率 电子定向 电子热运 电场传导 比较内容 移动的速率 动的速率 的速率 等于光速，闭合开关的瞬间，电路 电流由电荷的定向移 导体内部电子在不停地做 中各处以光速建立恒定电场，电 动形成，电流「= 无规则热运动，由于热运 物理意义 路中各处的自由电子几乎同时定 neSn,其中n就是电子 动向各个方向运动的机会 向移动，整个电路也几乎同时形 定向移动的速率 相等，故不能形成电流 成了电流 大小 10-5m/s 103m/s 3×10°m/s 课堂效果反馈内化知识·对点验收 1.(2024·天津滨海新区期末)）如图是一次心脏 A.0.18A B.90A 除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电 C.180A D.900A 容为20μF,充电至9.0kV电压，如果电容器 2.在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放 在2.0ms时间内完成放电，这次通过人体组 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1 织平均放电电流为 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△！的电 子束内的电子个数是 ( A.IAlm B.△m eS2eU e 2el C.Im D.ISAlm eS\2el e 2el 080 3.导体中的电流是这样产生的：当在一根长度为4.如果导线中的电流为1mA,那么1s内通过导 l、横截面积为S,单位体积内自由电荷数为n 体横截面的自由电子数是多少？若“220V, 的均匀导体两端加上电压U,导体中出现一个 60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA, 匀强电场，导体内的自由电子(-e)受匀强电 则20÷内通过灯丝的横截面的电子数目是多 场的电场力作用而加速，同时由于与阳离子碰 少个？ 撞而受到阻碍，这样边反复碰撞边向前移动， 可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移 动的平均速率”成正比，即可以表示为知( 是常数)，当电子所受电场力与阻力大小相等 时，导体中形成了恒定电流，则电流的大小为 A.ne'SU B.ne'll kS C.ne'lsU D.neSt 夯基提能作业 kl 请同学们认真完成练案[11] 第2节导体的电阻 核心素养 学习重点 (1)理解电阻的定义，电阻率的物理意义。 物理观念 (2)初步了解超导现象及其应用。 (1)了解金属导体的电阻率与材料、长度和横截面积的定量关系，体 会物理学中控制变量的研究方法。 科学思维 电阻的定义及 (2)引导学生观察实验现象，对数据进行分析思考，了解电阻率与温 电阻的决定 度的关系。 因素。 科学探究 设计实验探究影响导体电阻的因素。 科学态度 体会电阻率在科技、生活中的应用。 与责任 探究点1电阻 [提示] (1)对导体A(或导体 B),电流与它两姊的 ●新知导学 电压成正比，导体A 情境：如图所示为金属导体A、B的U-I图像 或导体B的电压与电 流的比值是定值，但 探究：(1)对导体A(或导体B)来说，电流与它两端的电压 两者的比值不相等。 有什么关系？U与1的比值怎样？ (2)电压相同时，A (2)对导体A、B,在电压U相同时，谁的电流小？谁对电流 的电流小，说明A对 的阻碍作用大？ 。[提示] 电流的阻碍作用大。