第十一章 1 电源和电流-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理必修第三册学习手册（人教版）

第十一章 电路及其应用。 第十一章 电路及其应用 知识网络 电源的作用 电源和电流 定义式：=4 恒定电流 微观表达式：I=neS 定义式：R=9 电阻 伏安特性曲线反映的电阻特性 导体的长度、 横截面积S、电阻率p 导体的电阻 影响导体电阻的因素 电阻定律：K=p号 导体电阻率 反映导体导电性能的物理量，由导体材料本身决定，与温度有关 电路及其应用 游标卡尺、螺旋测微器：测量原理、读数方法 实验：导体电阻率的测量 金属丝电阻率的测量 p=SR=TdR 4 串联电路：电流、电压、电阻的特点 串联电路和并联电路 并联电路：电流、电压、电阻的特点 改装电压表 电表改装 改装电流表 认识多用电表 实验：练习使用多用电表 测电压 使用多用电表 测电流 测电阻 学(27 N 高中物理必修第三册（人教版） 1.电源和电流 面积为S,导体单位体积内的自由电荷数为 知识梳理 n, 每个自由电荷的电荷量大小为g。则：此 川知识点1电源 导体中的电流=卫 1.电源的定义：在电源内部把电子从电源 搬运到电源 的装置就是 电源。 2.电源的作用：使导体两端始终存在一定的 川知识点4电池的容量 使电路中有持续的电流。 1.定义：电池放电时输出的 川知识点2恒定电流 2.单位：安时(Ah)或毫安时(mAh). 1. 都不随时间变化的电 要点突破 流称为恒定电流。 2.电流的定义式：=9，其物理意义： 要点1对1=9的理解及应用 时间内通过导体横截面的 此式为电流的定义式，不能说电流与电 是表示电流强弱程度的物理量。 荷量成正比，与时间成反比。 注意：用该式计算出的电流是时间t内的平 均值。对于恒定电流，电流的瞬时值与平均： 应用=9计算时，应注意以下两点： 值相等。 1.导体若为金属，则g为自由电子所带电荷 3.在国际单位制中，电流的单位是安培，符 量的绝对值。 号是A。常用单位：毫安(mA)、微安 2.导体若为电解液，则g应为正负离子所带 (uA),1A= mA= uA。 电荷量的绝对值之和。 4.电流的方向：规定为 定向移动的 例1（多选）关于电流的概念，下列说法 方向，与负电荷定向移动的方向 正确的是（) 川知识点3电流的微观表达式 A.导体中有电荷运动就形成电流 B.电流是一个矢量，其方向就是正电荷定 如图所示为粗细均匀的一段长为1的导 向运动的方向 体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷 :C.在国际单位制中，电流是一个基本物理 沿导体定向移动的速率为，设导体的横截： 量，其单位安培是基本单位 28)学 第十一章电路及其应用 D.对于一般导体，只要其两端电势差为0， 时间：=L 电流也必为0 导体AD中的电流==nle=neS。 思路点拨 此题考查对电流的常规认识，电流 由此可见，从微观上看，电流决定于导 是电荷定向移动，是标量，单位是基本 体中单位体积内的自由电子数、每个自由电 单位等。 子的电荷量、定向移动速度的大小，还与导 体的横截面积有关。 变式训练① 例2（多选）有一横截面积为S的铜导线， 在MgC2溶液中， 流经其中的电流强度为【，设每单位体积导线 电源 正、负电荷定向移动，方 有n个自由电子，电子的电荷量为g,此时电 B 向如图所示，若测得2s 子定向移动的速度为v,在△t时间里，通过 内分别有5.0x105个Mg2+ 导线横截面的自由电子数目可表示为() 和1.0×106个C1-通过溶 变式训练1题图 A.nwS△t B.nw△t 液内部的横截面M,那么通过横截面M的 C.IAL D.I△t 电流的大小和方向是( 9 Sq A.0.08mA,水平向右 思路点拨 B.0.08mA,水平向左 此题考查对电流强度公式=9的理獬 C.1.6mA,水平向右 D.0.16mA,水平向左 及对电流强度的微观表达式I=gvS的理解。 要点2金属导体电流的微观表达式 I=ngSv的推导 变式训练2 如图所示，AD表 如图所示，来自质子源的质子（初速度 示一段粗细均匀的导 为0)，经加速电压为U的加速器加速后， 体，长为1，两端加 形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流 定的电压，导体中的自 横截面积为S,其等效电流为；质子的质 由电子沿导体定向移动的平均速率为v,设 量为m,其电量为。那么这束质子流内单 导体的横截面积为S,导体每单位体积内的 位体积的质子数n是( 自由电子数为n,电子电荷量为e。AD导体 质子源 子流 中的自由电子总数：N=nS。总电荷量Q= Ng=nlSe 所有这些电子都通过横截面D所需要的 变式训练2题图 学 29 高中物理必修第三册（人教版） A.1/20 BV品 截面积是S,导体单位体积内的自由电子数 为n,金属内的自由电子的电荷量为e,自 C. DV m 由电子做无规则热运动的速率为o,导体中 通过的电流为I,则下列说法中正确的有 要点3电子定向移动速率、 电子热运动 的速率、电流传导速率的比较 A.自由电子定向移动的速率为o B.自由电子定向移动的速率为= 电子定向 电流就是由电子的定向移动形成的，电 neS 移动速率 流I=neS,其中v就是电子定向移动的 平均速率，一般为105ms的数量级 C.电流的速率为电场传播的速率，即为真 空中的光速c 构成导体的电子在不停地做无规则热运 电子热运动，由于热运动向各个方向运动的机会 动速率 相等，故不能形成电流，常温下电子热 D.自由电子定向移动的速率为=I ne 运动的速率数量级为105m/s 情境拓展 等于光速，闭合开关的瞬间，电路中 电流传导 各处以真空中光速c建立恒定电场， 自动体外除颤器(AED) 速率 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 是一种便携式的用于抢救心 个电路也几乎同时形成了电流 脏骤停患者的医疗设备。某 例3在导体中有电流通过时，下列说法正 型号AED模拟治疗仪器的 情境拓展题图 确的是( ) 电容器电容是15F,充电 A.电子定向移动速率接近光速 至4kV电压，如果电容器在4ms时间内完 B.电子定向移动速率即电场传导速率 成放电，下列说法正确的是() C.电子定向移动速率即电子热运动速率 A.若充电至2kV,则该电容器的电容为 D.在金属导体中，自由电子只不过在速率 7.5F 很大的无规则热运动上附加了一个速率 B.该次放电前，电容器存储的电量为60C 很小的定向移动 C.这次放电过程中通过人体组织的电流是 恒定不变的 变式训练3 D.这次放电过程通过人体组织的平均电流 (多选)一段粗细均匀的金属导体的横 强度约为15A 30)学高中物理必修第三册（人教版） 图像类似，以向上为正方向，其图像如图乙所示，相应 地在A、B、C、D四个选项中电子的运动和速度图像分 别如图丙所示。从图中可以看出，A在各个时间段的位 移都是正的，它一直向B板运动，故A正确；g在有 的时间段的位移为正，有的时间段的位移为负，正的位 移大于负的位移，总的位移为正，故B正确；c中负的位 移大于正的位移，它不可能打到B板，故C错误；在进入 的号内，位移都是负的，它一直向A板运动，故D错误。 a 0 T 2T 丙 例2题答图 变式训练2B 例3(1)T=LV2元 (2)d=VL【解 第十一章 。m1.电源和电流 知识梳理 知识点1 1.正极负极2.电势差 知识点2 1.大小方向2.单位电荷量3.1010 4.正电荷相反 知识点3 ngSv 知识点4 1.电荷量 要点突破 例1CD【解析】导体中有大量的自由电子，总在 不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间内， 34 析】(1)由U)m,电子水平方向匀速直线运动 =,解得-√2元 (2)在=n+2r(n 0,1,2,…）时刻进入的电子恰能打到极板边缘时 所有电子均能打到极板上，根据牛顿第二定律e凸=ma, d UL。 则号号解得4√ 变式训练391V 情境拓展 ACD【解析】设喷入偏转电场的墨汁微粒的速度为 ,偏转电场宽度为L,偏转电场右边缘与纸间距为L', 墨滴在x方向上匀速运动：L=, 根据牛顿第二定律可得a=4-9U m md 在y方向上做匀加速运动：广2 am2-9U2 2md3· L 由几何关系得血= 2 L+L' 2 则器汁在纸上竖直方向的移症：+受器 根据表达式可知，为了使打在纸上的字迹缩小，即 减小，可减小墨汁微粒所带的电荷量q,增大墨汁微 粒的质量m,减小偏转电场的电压U,增大墨汁微粒的 喷出速度o,故ACD正确，B错误。 电路及其应用 通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的 电流为0，故A错误；电流是一个标量，因为其运算不 符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电 荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的 定向运动，故B错误；在国际单位制中，共有七个基本 量，电流是其中之一，故C正确；对于导体，其两端电 势差为0时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电 流为0，D正确 变式训练1C 例2AC【解析】在△t时间内，以速度v移动的 电子在铜导线中经过的长度为v△，由于铜导线的横截 面积为S,则在△1时间内，电子经过的导线体积为 v△S。又由于单位体积的导线有n个自由电子，在△t时 间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为nS△t, 故A正确：由于流经导线的电流为I,则在△t时间内， 流经导线的电荷量为I△t,而电子的电荷量为q,则△ 时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为△ 故C正确。 变式训练2D 例3D【解析】电子定向运动的速率很小，数量级 为10mS,电场的传导速率为光速c=3x10°ms,在金属导 体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加 了一个速率很小的定向移动。故A、B、C错误，D正确。 变式训练3BC 情境拓展 D【解析】电容为电容器的固有属性，与两端电压 无关，故若充电至2kV,则该电容器的电容为15uF, 故A错误；该次放电前，电容器存储的电量为Q=CU= 15x10×4×10C=0.06C,故B错误；电容器放电时，随 着带电量的减小，放电电流在逐渐减小，故C错误；这 次放电过程道过人体组织的平均电流强度约为1：是 0A15A,放D正确。放选D。 >m2.导体的电阻 知识梳理 知识点1 1.阻明3号 知识点2 1.)长度1横裁面积S材料(2)p片 2.(1)导电(2)①增大③标准电阻④超导 现象 知识点3 1.电压U电流I2.(1)直线 要点突破 例1BCD【解析】由电阻定律知，导体的电阻是 由本身的物理条件决定的，与加在它两端的电压和通过 它的电流无关，所以A错误，B、C正确；根据U=IR, 在通过导体的电流一定的情况下，电压跟电阻成正比， 所以D正确。 变式训练1D 例2D【解析】电阻率由导体的材料决定，另外 还与温度有关，与其他因素无关，故拉长以后电阻率仍 然为P。将导线拉长到直径为原来的一半，横截面积变 为原来的}，长度变为原来的4倍，由电阻定律R印号 参考答案与解析。 可知，该金属导线电阻变为原来的16倍，或者根据转 化公式R令，横裁面积变为原来的子，电阻变为原来 的16倍。 变式训练2A 例3BC【解析】电阻率在国际单位制中的单位是 欧姆·米，A正确；电阻的大小与材料、导体的长度、 导体的横截面积三个因素有关，材料的电阻率小，制成 的电阻阻值不一定小，B错误：电阻率取决于材料和温 度，与导体的电阻、横截面积和长度无关，C错误：材 料的电阻率随温度变化而变化，金属导体的电阻率随温 度的升高而增大，半导体的电阻率随温度的升高而减 小，有些合金的电阻率几乎不随温度的变化而变化，D 正确。 变式训练3D 例4ACD【解析】由题图图像可知，导体的电阻 R=V=50=25n,当电压U=10V时，电流1= 10.2 R A=0.4A;当电流6=0.1A时，电压=R=0.1× 25 25V=2.5V。 变式训练4B 情境拓展 C【解析】小鸟双脚间的电压太小，通过小鸟的电 流太小，小鸟才不会触电的，A错误；小鸟双脚间输电 线的电阻R=p5=3x10x5x10 150x100-=1x1050, 1 B错误；小鸟两脚间的电压约为U=IR=350x1×105V= 3.5x103V,C正确，D错误。故选C。 >3.实验：导体电阻率的测量 知识梳理 知识点1 2.10.10.050.02 知识点2 1.固定刻度2.(1)0.010.013.(2)0.5 要点突破 例15.4510.2254.120【解析】甲图中游标卡 尺为10分度尺，精确度为0.1mm,读数：54mm+ 5×0.1mm=54.5mm=5.45cm;乙图中游标卡尺为20分 度尺，精确度为0.05mm,读数：102mm+5×0.05mm= 102.25mm=10.225cm;丙图中游标卡尺为50分度尺， 精确度为0.02mm,图中游标尺数字2对齐，实际为10 格，读数：41mm+10×0.02mm=41.20mm=4.120cm。 35