第11章 第1节 电源和电流（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）

该高中物理课件聚焦“电源和电流”核心内容，涵盖电源作用、恒定电场、电流形成及微观表达式等知识点。以电源作用为导入，衔接初中电路知识，通过学考、选考分层达标设计，构建从宏观现象到微观本质的学习支架。 其亮点在于采用“多维度理解+全方位练明”模式，结合科学推理推导电流微观表达式，通过金属与电解液导电对比等实例培养物理观念，融入电弧、手机电池等生活情境渗透科学态度。分层练习助学生精准达标，教师可直接用于分层教学提升效率。

第十一章　电路及其应用 必修第三册 电源和电流 (强基课——逐点理清物理观念) 第 1 节 课标要求 层级达标 观察并能识别常见的电路元器件，了解它们在电路中的作用。 学考 层级 1.了解电源的作用，知道持续电流形成的原因。 2.了解导体中的恒定电场和恒定电流。 3.理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定。 选考 层级 1.会用公式q=It分析相关问题。 2.会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素。 逐点清(一)　电流的形成 逐点清(二)　电流的大小和方向 01 02 CONTENTS 目录 逐点清(三)　电流的微观表达式 课时跟踪检测 03 04 逐点清(一)　电流的形成 多维度理解 1.电源 (1)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_______。 正极 负极 电势差 [微点拨] 电源的作用 (1)电源可使导体中的自由电荷在静电力作用下发生定向移动形成电流。 (2)电源可以使电路中保持持续的电流。 2.恒定电场 (1)形成：电源正、负极周围空间的电场是由____、____等电路元件所积累的电荷共同形成的。____的分布和____的分布不随时间变化。 (2)定义：由稳定分布的____所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。 (3)特点：在恒定电场中，任何位置的________和_________都不随时间变化，所以它的基本性质与静电场相同。 电源 导线 电荷 电场 电荷 电荷分布 电场强度 3.电流的形成 (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：电路中有电源且电路闭合。 形成电流的三种电荷 形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负离子，举例说明： (1)金属导体导电时定向移动的电荷是自由电子； (2)液体导电时定向移动的电荷有正离子和负离子； (3)气体导电时定向移动的电荷有自由电子、正离子和负离子。 全方位练明 1.判断下列说法是否正确。 (1)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。( ) (2)电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。( ) (3)电荷的移动形成电流。( ) (4)只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流。( ) × × × √ 2.下列说法正确的是 (　　) A.只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 B.电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率 C.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 D.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 √ 解析：要有持续电流必须有持续的电压，故A错误；电流的传导速率等于真空中的光速，电子定向移动的速率很小，故B错误；在形成电流时自由电子定向移动，但是热运动并没有消失，故C错误；导体中形成电流的原因是导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子将在静电力作用下定向移动，形成电流，故D正确。 3.如图所示，两个带绝缘柄的金属球A、B，A带负电，B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列说法错误的是 (　　) A.有瞬时电流形成，方向由A到B B.A、B两端的电势不相等 C.导体棒内的电场强度不等于0 D.导体棒内的自由电荷受静电力的作用定向移动 √ 解析：由于A带负电，在金属球A周围存在指向A的电场，故金属球B所在处的电势应高于金属球A所在处的电势，故B正确；连接的瞬间导体棒内的电场强度不等于0，导体棒中的自由电荷在静电力的作用下发生定向移动，故C、D正确；由于导体棒中的自由电荷为电子，故定向移动方向为由A指向B，电流方向应由B指向A，故A错误。A符合题意。 逐点清(二)　 电流的大小和方向 多维度理解 1.定义：大小、方向都_____________的电流叫作恒定电流。 2.电流：表示电流的___________。 (1)表达式：I=___。 (2)单位：在国际单位制中，电流的单位是______，简称安，符号是A。常用的单位还有_____(mA)、____(μA)。1 A=___ mA=___ μA。 (3)方向：规定_______定向移动的方向为电流的方向。 不随时间变化 强弱程度 安培 毫安 微安 103 106 正电荷 [微点拨] (1)金属导体中电流的计算 金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I=计算时，q是时间t内通过金属导体横截面的电荷量。 (2)电解液中电流的计算 电解液中的自由电荷是正、负离子，运用I=计算时，q应是时间t内正、负两种离子通过横截面的电荷量的绝对值之和。 全方位练明 1.判断下列说法是否正确。 (1)电流既有大小，又有方向，是矢量。( ) (2)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的。( ) (3)电子定向移动的方向就是电流的方向。( ) (4)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。( ) × × × √ 2.(2025·广西高二检测)阿秒(as)光脉冲是一种发光持续时间极短的光脉冲，如同高速快门相机，可用以研究原子内部电子高速运动的过程。已知电子所带电荷量为1.6×10-19 C，1 as=10-18 s，氢原子核外电子绕原子核做匀速圆周运动，周期大约是150 as。根据以上信息估算氢原子核外电子绕核运动的等效电流大约为 (　　) A.1×10-1 A　　　　　 B.1×10-2 A C.1×10-3 A D.1×10-5 A 解析：根据电流的定义式I=== A≈1×10-3 A，C正确。 √ 3.如图所示，电源正负极分别接A、B金属板给容器内的盐水通电，t时间内通过溶液内横截面S的一价正离子数是n1，一价负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是 (　　) A.只有正离子的定向移动才能产生电流 B.电解液内正、负离子向相反方向移动， 电流抵消 C.电流I= D.电流I= √ 解析：负离子的定向移动也能产生电流，A错误；电解液内正、负离子向相反方向移动，电流加强，B错误；正离子产生的电流为I1=，负离子产生的电流为I2=，总电流为I=I1+I2=，C错误，D正确。 逐点清(三)　 电流的微观表达式 多维度理解 1.电流的微观表达式的推导 如图所示，AD表示一段长为l的粗细均匀的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为v，设导体的横截面积为S，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量大小为e。则： 导体AD内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t= 导体AD内的自由电荷总数N=nlS 总电荷量q=Ne=nlSe 此导体上的电流I===nevS。 2.电流的微观表达式I=nevS (1)I=是电流的定义式，I=nevS是电流的决定式，因此I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关，从微观上看，电流取决于导体单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小e、自由电荷定向移动的平均速率v，还与导体的横截面积S有关。 (2)v表示电荷定向移动的平均速率。自由电荷在不停地做无规则的热运动，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的。 [典例]　某导线中的电流I=1×10-8 A，导线的横截面积S=1 mm2。已知电子电荷量e=1.6×10-19 C，导线每立方米内有n=8.5×1028个自由电子。求： (1)在1 s内定向移动通过导线横截面的电子个数N； [答案]　(1)6.25×1010个 [解析]　(1)电子个数N===个=6.25×1010个。 (2)自由电子定向移动的速度大小v；(结果保留两位有效数字) [答案]　(2)7.4×10-13 m/s [解析]　(2)由公式I=neSv 得v== m/s≈7.4×10-13 m/s。 (3)自由电子沿导线定向移动1 cm所需要的时间t。(结果保留两位有效数字) [答案]　(3)1.4×1010 s [解析]　(3)由v=得时间t== s≈1.4×1010 s。 [思维建模] 用电流的微观表达式求解问题的注意点 (1)准确理解公式中各物理量的意义，式中的v是指自由电荷定向移动的平均速率，不是电流的传导速率，也不是电子热运动的速率。 (2)I=neSv是由I=导出的，若n的含义不同，表达式的形式也会不同。 全方位练明 1.如图所示，一根均匀的金属导体棒在电场的作用下，其内部的自由电子沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动。若棒横截面积为S，单位长度上可以自由移动的电子个数为n，已知一个电子的电荷量为e，则通过导体棒电流的大小 (　　) A.nev B.Sv C.neSv D.neS 解析：在时间t内，流过导体棒横截面的电荷量Q=nvte，因此导体棒中电流I==nev。故选A。 √ 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 √ √ 解析：由电流的定义式知I==，故A正确，B错误；由电流的微观表达式I=nSev知，I、n、e均相等，因为SA<SB，所以vA>vB，故C错误，D正确。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1.(2025·广西桂林期末)自然界以及生产和生活领域广泛存在着由电荷流动所引起的效应。关于电流的方向，下列说法正确的是 (　　) A.在电源供电的外部电路中，电流的方向是从负极流向正极 B.在电源内部，电流的方向是从正极流向负极 C.电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动方向相同 D.电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动方向相反 √ 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 解析：在电源供电的外部电路中，电流的方向是从正极流向负极，故A错误；在电源内部，电流的方向是从负极流向正极，故B错误；电子带负电，电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动方向相反，故C错误，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 2.电弧是一种气体放电现象，是电流通过某些绝缘介质(例如空气)所产生的瞬间火花。电力系统中，绝缘开关闭合或断开时常常产生电弧。已知某次电弧在2 ms中释放了0.1 C电荷量，则这段时间产生的电流为 (　　) A.0.5 A B.5 A C.50 A D.500 A 解析：根据电流的定义式I== A=50 A。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 3.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 解析：无论在何种导体中，电流的方向都是正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反，故A、B、D错误，C正确。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 4.有研究发现，动物与植物的细胞膜两侧存在电位差。某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为1×10-8 F的电容器，在2 ms 内细胞膜两侧的电势差从-20 mV变为30 mV，则该过程中跨膜电流的平均值为 (　　) A.1.5×10-7 A B.2.5×10-7 A C.2×10-7 A D.5×10-8 A 解析：细胞膜电荷量的变化量为ΔQ=CΔU，平均电流为==2.5×10-7 A。故选B。 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 5.某电解池，如果在1 s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1 m2的某横截面，那么通过这个横截面的电流是(元电荷的电荷量为1.6×10-19 C) (　　) A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由于电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反，因此电流I=+= A+ A=3.2 A。故选D。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 6.(2025·山东青岛月考)某手机的说明书标明该手机电池容量为5 000 mA·h，待机时间为16天；说明书还标明该手机播放视频的最长时间为18小时。下列说法正确的是 (　　) A.5 000 mA·h表示该电池能够提供的电能总量 B.手机播放视频时电流与待机时电流的比值为 C.放电时电池可输出的最大电荷量为1.8×107 C D.电池充满电后以100 mA的电流可连续工作5小时 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：5 000 mA·h表示该电池能够提供的总电量，A错误；根据q=I播t播=I待t待，可得手机播放视频时电流与待机时电流的比值为===，B正确；放电时电池可输出的最大电荷量为q=5 000 mA·h=5 A×3 600 s=1.8×104 C，C错误；电池充满电后以100 mA的电流可连续工作t===50 h，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 7.一长度为l的铜导线共有n个自由电子，电子的电荷量为e。若时间t内通过铜导线某一横截面的电荷量为q，则电子定向移动的平均速率为 (　　) A. B. C. D.光速c √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：设铜导线的横截面积为S，则单位体积内电子数为n0=，根据电流的定义式和微观表达式可得I==n0eSv，解得电子定向移动的平均速率为v=。故选A。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 8.(2025·广东汕头期中)下表是某电动汽车的铭牌，以下说法正确的是 (　　) 最大设计总质量 1 800 kg 动力电池容量 60 A·h 驱动电机额定功率 30 kW A.该电池充完电可贮存的电荷量为2.16×105 C B.该电池以6 A的电流放电，可以工作12 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 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：从铭牌可知电池的容量为60 A·h，即以6 A的电流放电可工作10 h，故B、C错误；该电池充完电可贮存的电荷量为q=60×3 600 C=2.16×105 C，故A正确，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 9.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带负电，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，则由环产生的等效电流判断正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 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，则等效电流也将变为原来的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 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 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，则有电流I=，周期T=，解得I=。由I=可知，若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，故A正确；若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，故B正确；若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，对电流没有影响，故C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 10.(多选)电容器是一种常用的电学元件，在电工、电子技术中有着广泛的应用。心室纤颤是一种可危及生命的疾病，如图所示为一种叫作心脏除颤器的仪器。若该心脏除颤器中电容器的电容是50 μF，充电至电压为8 kV以后与电源断开，如果电容器在4 ms时间内完成放电，则下列说法正确的是 (　　) A.电容器的击穿电压为8 kV B.电容器充电后的电荷量为0.4 C C.当电容器放电完毕后，电容变小 D.电容器放电过程的平均电流为100 A √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：电容器的击穿电压大于8 kV，A错误；电容器充电后的电荷量为Q=CU=50×10-6×8 000 C=0.4 C，B正确；电容器的电容由本身决定，与是否带电无关，C错误； 电容器放电过程的平均电流为I== A=100 A，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 11.(12分)如图所示是静电除尘器示意图，A接 高压电源的正极，B接高压电源的负极，A、B之间 有很强的电场。空气被电离为电子和正离子，电子 奔向正极A的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带 负电，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了。已知每千克煤粉会吸附n mol 电子，每昼夜能除尘m kg，计算高压电源的电流I。(已知电子的电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 解析：由于被电离的气体中电子和正离子同时导电，流过电源的电荷量Q是煤粉吸附的电荷量Q'的2倍，则煤粉吸附的电荷量为Q'=Q 由于Q'=mneNA，Q=It，解得I=。 答案： 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 12.(14分)在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作用下形成电流为I的电子流，如果打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收，设电子的质量为m、电荷量为e，进入加速电场之前的速度不计。求： (1) 在时间t内打在荧光屏上的电子数目；(6分) 答案：(1) 解析：(1)在时间t内打在荧光屏上的电荷量Q=It 则电子数目n==。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 2 3 4 (2) 电子打在荧光屏上的速度大小。(8分) 答案：(2) 解析：(2) 根据动能定理有eU=mv2 解得v=。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $