第11章 1 第1节 电源和电流（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第三册（人教版）

本高中物理讲义聚焦电源和电流核心知识点，从电源维持电势差、形成恒定电场的作用入手，系统梳理恒定电流的定义、公式I=q/t及微观表达式I=neSv，构建从宏观现象到微观本质的学习支架。 资料通过判断正误辨析概念、生活实例（如手机电池容量）强化物理观念，结合微观表达式推导培养科学思维中的模型建构与推理能力，课中辅助教师讲解，课后练习题助力学生查漏补缺，提升学习效果。

第1节　电源和电流 　 1．了解电流的形成条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。 2．理解电流的定义，知道电流的单位、方向规定，会运用公式I＝分析相关问题。 3．从微观的角度理解导体中电荷的定向移动与电流之间的关系。 一、电源 1．定义：能把________从正极搬运到负极的装置。 2．作用 (1)维持电路两端有一定的________。 (2)使闭合电路中保持持续的________。 二、恒定电流 1．恒定电场：由____________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，导体中的自由电荷做定向运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向运动，结果是大量自由电荷定向移动的平均速率不随________变化。 3．恒定电流：大小、________都不随时间变化的电流。 4．电流 (1)物理意义：表示电流的________程度的物理量。 (2)公式：I＝________。 (3)单位：在国际单位制中，电流的单位是________，简称________，符号是A。 常用的电流单位还有毫安(mA)和微安(μA)， 1 mA＝________A，1 μA＝________A。 (4)方向：________定向移动的方向规定为电流的方向。 5．电流的微观表达式：I＝______________。 判断下列说法是否正确。 (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动。(　　) (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。(　　) 提示：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ [答案自填] 电子　电势差　电流　稳定分布　时间　方向　强弱　　安培　安 10－3　10－6　正电荷　neSv 知识点一　电源和电流 　 (1)电荷的定向移动形成电流，如何描述电流的强弱？ (2)电流可能是正电荷或负电荷定向移动形成的，也可能是正、负电荷同时向相反的方向定向移动形成的，人们是如何规定电流的方向的？ [提示]　(1)利用单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少描述电流的强弱。 (2)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。 1．电源的作用 (1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路中的自由电荷持续地定向移动。 (2)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。 2．对电流的理解 (1)电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反。在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向由电源负极到正极。 (2)电流的定义式是I＝，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值相等。 (3)电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则。 3．三种电荷 形成电流的三种电荷分别为自由电子、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。 角度1　对电源的理解 　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．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量 [解析]　电源的作用是维持正、负极之间有稳定的电势差，外电路中自由电子在静电力的作用下向正极移动，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；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错误。 [答案]　B 角度2　电流的求解 　(2025·四川雅安市期中)假设一次闪电流动的电荷量约为800 C，持续的时间大约是0．004 s，则形成的平均电流约为(　　) A．5×104 A　　　 B．2×105 A C．6×104 A D．6×103 A [解析]　由电流的定义式I＝，可得I＝2×105 A。 [答案]　B 　(2025·安徽蚌埠市期中)某手机的部分说明书如图，电池容量是指电池放电时输出的总电荷量。该手机充满电后播放视频的最长时间约8 h。下列说法正确的是(　　) 手机类型 智能手机、5G手机 电池容量 5 000 mAh 待机时间 10天 A．该手机播放视频时的电流约为0．02 A B．该手机电池放电时输出的总电荷量为1．8×104 C C．该手机电池放电时输出的总电荷量为3．6×104 C D．该手机待机时的电流约为0．625 A [解析]　该手机播放视频时的电流约为I＝＝＝0．625 A，A错误；该手机电池放电时输出的总电荷量q＝5 000 mAh＝5 A×3 600 s＝1．8×104 C，B正确，C错误；该手机待机时的电流约为I′＝＝≈0．021 A，D错误。 [答案]　B 角度3　电解质溶液导电电流的求解 　(2025·安徽省部分学校期中)如图所示的是电解池，电路中的电流大小是6 A，则下列说法正确的是(　　) A．在1 s的时间内，共有6 C的负离子通过截面xy B．在1 s的时间内，只有6 C的负离子通过截面xy C．在1 s的时间内，共有6 C的正离子和6 C的负离子通过截面xy D．在1 s的时间内，共有3 C的正离子和3 C的负离子通过截面xy [解析]　电解池中，会有等量的正、负离子经过截面，根据I＝可知，电路中的电流大小是6 A，则在1 s的时间内，共有3 C的正离子和3 C的负离子通过截面xy。 [答案]　D 知识点二　电流的微观表达式 　 如图所示，AD表示一段粗细均匀的、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平均速率为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e。 (1)AD导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？ (2)这些电荷都通过横截面D所需的时间是多少？ (3)导体AD中的电流是多大？ [提示]　(1)AD导体中的自由电荷总数N＝nlS。总电荷量q＝Ne＝nlSe。 (2)所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间t＝。 (3)根据电流的公式可得，导体AD中的电流I＝＝＝neSv。 1．I＝neSv与I＝的区别 I＝neSv是电流的决定式，即电流的大小由n、e、S、v共同决定，其中e是单个自由电荷的电荷量；而I＝是电流的定义式，其中q是通过导体横截面的电荷量(不是通过单位横截面积的电荷量)。 2．三种速率的比较 (1)电子定向移动平均速率：电子在金属导体中的定向移动平均速率，也就是公式I＝neSv中的v，大小约为10－5 m/s。 (2)电流的传导速率：电流在导体中的传导速率等于光速，为3×108 m/s。闭合开关的瞬间，电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处的自由电子几乎同时定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 (3)电子热运动速率：电子做无规则热运动的速率，约为105 m/s。由于热运动向各个方向运动的机会均等，故此运动不能形成电流。 角度1　对电流的微观表达式的理解 　(多选)给一粗细不均匀的、由同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是(　　) A．粗的地方电流小，细的地方电流大 B．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大 C．各处的电流相等 D．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小 [解析]　由于导体粗的地方与细的地方串联在电路中，各处电流相等，A错误，C正确；根据电流的微观表达式I＝neSv，同种材料单位体积内的自由电荷数量n相等，可知粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大，B正确，D错误。 [答案]　BC 角度2　电流的微观表达式的应用 　(2025·福建福州市期中)一横截面积为S的铝导线，导线单位体积内含有的自由电子数为n，电子的电荷量为e，若电子定向移动的速度为v时，则导线中的电流为(　　) A．　　　　　　　 B． C．neSv D．nev [解析]　Δt时间通过导线的电量Δq＝neSvΔt，导线中的电流I＝＝neSv。 [答案]　C 　(多选)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n1，导线单位体积内自由电子数为n2，自由电子定向运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为n3，则导线中的电流为(　　) A．n1eSv　　 B．n1ev C．n2eSv　　 D．n3e [解析]　根据电流定义式可得I＝＝＝n3e，根据电流微观表达式可得I＝n2eSv，根据电流定义式可得I＝＝＝n1ev。 [答案]　BCD 1．(电源和电流)(多选)(2025·陕西汉中市期中)关于电流，下列说法正确的是(　　) A．通过导体横截面的电荷量越少，导体中电流一定越小 B．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 C．由I＝nqvS可知，同一粗细均匀的铜导线内电荷定向移动的速率越大，电流越大 D．电流是矢量 解析：选BC。根据电流定义式I＝可知，通过导体横截面的电荷量越少，导体中电流不一定越小，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中电流越大，故A错误，B正确；根据电流微观表达式I＝nqvS可知，同一粗细均匀的铜导线内电荷定向移动的速率越大，电流越大，故C正确；电流虽有方向，但是运算满足代数相加减，是标量，故D错误。 2．(电源和电流)(2025·福建福州市期中)假设在t＝2 s的时间内有2个电子通过导线的截面，则导线中的电流为(　　) A．1．60×10－19 A　　 B．3．20×10－19 A C．4．80×10－19 A D．6．40×10－19 A 解析：选A。导线中的电流I＝＝ A＝1．60×10－19 A。 3．(电源和电流)(2024·天津静海一中校考)若在2 s内共有2×1019个2价正离子和4×1019个1价负离子同时向相反方向定向移动通过某截面，那么通过这个截面的电流是(取e＝1．6×10－19 C)(　　) A．1．5 A B．6．4 A C．4．8 A D．3 A 解析：选B。根据电流定义式I＝＝ A＝6．4 A，B正确。 4．(电流的微观表达式)(多选)一段粗细均匀的导体的横截面积为S，流过的电流恒为I，每单位体积内的自由电子数为n，每个自由电子的带电量为e，其沿着导体定向移动 的平均速率为v。在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数为(　　) A．nSvΔt　　　　　　 B．neSvΔt C． D． 解析：选AD。Δt时间内，电子定向移动的距离x＝vΔt，通过导体横截面的自由电子数N＝nSx，解得N＝nSvΔt，A正确，B错误；根据q＝IΔt，解得N＝＝，C错误，D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $