1. 电源和电流-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第三册作业与测评课件PPT（人教版2019）

第十一章　电路及其应用 1.电源和电流 目录 1 核心能力提升练 考点模型 考点对点练 2 考点模型 考点对点练 典型考点一　对电源的理解 1．(多选)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不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差 B．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 C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流 D．电源能使电路中存在持续的电流 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 4 解析　电源的作用是维持正、负极之间稳定的电势差，外电路中自由电子在静电力的作用下由负极向正极移动，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；要使电路中有电流，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正确。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 5 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 6 解析　导线内部的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线方向平行，是一种动态的平衡，A、B、C错误，D正确。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 7 3．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 解析　物理学中电流的方向规定为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向，故A错误；在电源的外部，电流的方向总是从电源的正极流向负极，而在电源内部，电流从电源的负极流向正极，故B错误，D正确；电流虽然既有大小，又有方向，但运算遵循代数运算法则，是标量，故C错误。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 4．一太阳能电池对一用电器供电时，在1 min时间内，通过该用电器的电荷量为1.2 C，则通过用电器的电流为(　　) A．10 mA B．20 mA C．40 mA D．1.2 A 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 9 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 10 [名师点拨]　电解质溶液中正、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，通过电解质溶液某截面的电荷量，为正离子的电荷量与负离子的电荷量的绝对值之和。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 11 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 12 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 13 [名师点拨]　三种速率的比较 比较项 物理意义 大小/(m·s－1) 自由电子定向移动的平均速率 金属导体内自由电子的定向移动形成电流，电流与自由电子定向移动的平均速率的关系为I＝neSv 10－4 电流的传导速率 等于光速。电路接通，导线内以光速c形成恒定电场，各处的自由电子几乎同时开始做定向移动形成电流 3×108 自由电子热运动 的速率 导体内自由电子不停地做无规则的热运动，由于向各个方向运动的机会均等，不能形成电流 105 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 14 整车型号 CH830BEV 最大设计总质量 1800 kg 动力电池容量 60 A·h 驱动电机额定功率 30 kW 驱动电机型号 WXMP30LO 车辆设计代号VIN LVFAD1A3440000003 典型考点五　电动汽车中的电池 7．(多选)如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是(　　) 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 15 A.该电池的容量为60 A·h B．该电池以6 A的电流放电，可以工作10 h C．该电池以6 A的电流放电，可以工作60 h D．该电池充完电可贮存的电荷量为60 C 解析　从题图标识牌可知该电池的容量为60 A·h，即以6 A的电流放电可工作10 h，故A、B正确，C错误；该电池充完电可贮存的电荷量q＝60 A·h＝60×3600 C＝2.16×105 C，故D错误。 考点模型 考点对点练 1 2 3 4 5 6 7 16 核心能力提升练 1．(多选)关于电流和电源，下列说法中正确的是(　　) A．电源的作用是保持导体两端有持续的电势差 B．导体中的电流跟通过导体任一横截面的电荷量成正比，跟时间成反比 C．单位时间内通过导体任一横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 D．因为电流有方向，所以电流是矢量 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 解析　导线中的自由电荷在静电力作用下定向移动形成电流，所以电场沿电流方向，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B正确，A错误；导线中的电场强度不为零，说明导线不是处于静电平衡状态，C错误；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷所受静电力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确。 2．(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是(　　) A．导线中的电场强度处处为零 B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行 C．导线处于静电平衡状态 D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 3．一条导线中的电流为50 μA，已知电子所带电荷量为－1.6×10－19 C，则在3.2 s内通过这条导线某一横截面的自由电子个数为(　　) A．1×1015 B．1×1019 C．2×1016 D．2×1017 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 5．(多选)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，则关于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，则等效电流也将变来原来的2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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 6．(多选)如图所示，两个截面不同而长度相等的均匀铜棒接在电路中，两端所加的电压为U，细棒、粗棒中的自由电子定向移动的平均速率分别为v1、v2。则下列说法正确的是(　　) A．通过两棒的电流不相等 B．通过两棒的电流相等 C．两棒中自由电子定向移动的平均速率v1>v2 D．两棒中自由电子定向移动的平均速率v1<v2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 解析　根据电荷守恒可知，单位时间通过两棒任意横截面的电荷量相等，根据电流的定义式可知，通过两棒的电流相等，A错误，B正确；两棒的材料相同，则单位体积内的自由电子数相等，根据电流的微观表达式I＝neSv可知，横截面积越大的，自由电子定向移动的平均速率越小，则v1>v2，C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 7．(多选)某手机说明书的部分参数如表所示，若该手机内置锂电池的充电截止电压为4.2 V，放电截止电压为2.7 V，持续播放视频的最长时间为17 h，下列说法正确的是(　　) 手机类型 智能4G手机 屏幕分辨率 1920×1080像素(FHD) 电池容量 4000 mA·h 电池类型 不可拆卸式电池 待机时间 22 d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 A.电池充电时最多能将1.44×104 C的正电荷从负极搬到正极 B．表中电池容量“4000 mA·h”是指电池储存的电能 C．播放视频时，电池的工作电流约为0.24 A D．待机时，电池的工作电流约为0.18 A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 9．铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，自由电子定向移动的平均速率为多少？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 核心能力提升练 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 典型考点二　对恒定电场、电流及公式I＝eq \f(q,t)的理解 2．下列有关电路中导线内部的电场强度的说法，正确的是(　　) A．导线内部的电场就是电源所形成的电场 B．在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以电路中导线内部的电场不是稳定的 C．因为导线处于电源的电场中，所以导线内部的场强处处为零 D．导线内部的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导线内的电荷分布是稳定的，电场也是稳定的 解析　通过用电器的电流为I＝eq \f(q,t)＝eq \f(1.2,60) A＝0.02 A＝20 mA。故B正确，A、C、D错误。 典型考点三　电解质溶液中电流的计算 5．玻璃容器中盛放的是K2SO4溶液，若在2 s内有1.0×1016个SOeq \o\al(2－,4)离子和2.0×1016个K＋通过一截面，如图所示，其中K＋向右移动，通过这个截面的电流大小和方向是(　　) A．1.6 mA，向右 B．1.6 mA，向左 C．0 D．3.2 mA，向右 解析　通过这个截面的电流大小 I＝eq \f(q,t)＝eq \f(（1.0×1016×2＋2.0×1016）×1.6×10－19,2) A ＝3.2 mA，电流的方向与正离子的定向移动方向相同，即向右，故D正确。 典型考点四　电流的微观表达式的理解和应用 6．一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平均速率为v0 B．自由电子定向移动的平均速率为v＝eq \f(I,neS) C．自由电子定向移动的平均速率为真空中的光速c D．自由电子定向移动的平均速率为v＝eq \f(I,ne) 解析　电流微观表达式I＝neSv中，n为单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，不能套用上式。t时间内自由电子定向移动的长度是vt，此长度内的自由电子数为nvt，电荷量为q＝nvte，所以电流I＝eq \f(q,t)＝nev，自由电子定向移动的平均速率v＝eq \f(I,ne)，故D正确。 解析　电源的作用就是搬运电荷，保持导体两端有持续的电势差，故A正确；导体中的电流由电路本身决定，I＝eq \f(q,t)是用比值法得出的电流的定义式，不能说电流与通过导体任一横截面的电荷量成正比，与时间成反比，B错误；由电流的定义式I＝eq \f(q,t)可知，单位时间内通过导体任一横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故C正确；虽然电流有方向，但电流的运算遵循代数运算法则，电流是标量，故D错误。 解析　根据电流的定义式I＝eq \f(q,t)，可得3.2 s内通过该导线某一横截面的电荷量为q＝It＝50×10－6×3.2 C＝1.6×10－4 C，则在3.2 s内通过这条导线某一横截面的自由电子个数n＝eq \f(1.6×10－4,1.6×10－19)＝1×1015，故选A。 4．如图所示，电解池内有一价的电解质溶液，时间t内通过溶液内部截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，则以下说法中正确的是(　　) A．正离子定向移动形成的电流方向为A→B，负离子定向移动形成的电流方向为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到B，电流为I＝eq \f(n1e,t) D．溶液内电流方向从A到B，电流为I＝eq \f(（n1＋n2）e,t) 解析　电解质溶液中正、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，且电流的方向与正离子定向移动方向相同，即从A到B，A、B错误。正、负离子经过同一截面时，I＝eq \f(q,t)公式中q应该是正、负离子电荷量的绝对值之和，I＝eq \f(（n1＋n2）e,t)，故C错误，D正确。 解析　取任一截面S，在橡胶圆环运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量为Q，则有I＝eq \f(q,t)＝eq \f(Q,T)，又T＝eq \f(2π,ω)，所以I＝eq \f(Qω,2π)，由I＝eq \f(Qω,2π)可知，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，若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍，故A、B正确；由I＝eq \f(Qω,2π)可知，若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，等效电流不变，故C、D错误。 解析　由电流的定义式可得，该手机电池充满电时内部的电荷量为q＝It＝4000×10－3×3600 C＝1.44×104 C，且电池充电时将正电荷从负极搬运到正极，故A正确；表中电池容量“4000 mA·h”是指电池储存的电荷量，不是电能，B错误；播放视频时，电池的工作电流约为I′＝eq \f(4000 mA·h,17 h)≈0.24 A，C正确；待机时，电池的工作电流约为I″＝eq \f(4000 mA·h,22×24 h)≈0.008 A，D错误。 8．某同学设计了一种利用放射性元素β衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生β衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为α弧度(弧度α很小时，有sinα≈α)，则通过S的电流大小约为(　　) A.eq \f(Neα2,16) B.eq \f(Neα2,8) C.eq \f(Neα,2π) D.eq \f(Neα,π) 解析　单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，则t时间内从放射性物质射出的电荷量为Q总＝Net，设空心球壳的半径为r，圆形面积S的半径为R，则有sineq \f(α,2)＝eq \f(R,r)，而sineq \f(α,2)≈eq \f(α,2)，可解得r＝eq \f(2R,α)，则空心球壳的表面积S总＝4πr2＝eq \f(16πR2,α2)＝eq \f(16S,α2)，t时间内通过金属壳外表面一块极小的圆形面积S上的电荷量为Q＝eq \f(S,S总)Q总＝eq \f(α2,16)Net，根据电流的定义，可得通过S的电流大小约为I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(Neα2,16)，故A正确，B、C、D错误。 答案　eq \f(mI,neρS) 解析　设自由电子定向移动的平均速率为v，在时间t内通过导线某横截面的自由电子数为N，根据电流的定义可知I＝eq \f(Ne,t) 又体积为V＝vtS的铜导线的质量M＝ρV neq \f(M,m)＝N 联立可解得v＝eq \f(mI,neρS)。 $$