11.1 电源和电流-【创新大课堂系列】2025-2026学年高中物理必修第三册同步辅导与测试(人教版)

第十一章 电路及其应用 !4.C[电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为T 2”,根据电流的定义式得，电流强度为1=号=号=元 万3 ，因为电 1电源和电流 子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方 必备知识·自主梳理 向，故C正确.] 一，1.电子2.(1)电势差(2)持续 5.D[由电流的定义知1=4=3C+3C=6A,故D项正确.] 二、1.(1)稳定分布(2)电场的分布2.(1)方向(2)碰撞平均 15 要点3 速率3.(1)强弱(2)？(3)安培安A毫安微安 !探究归纳 mAA(4)正电荷负电荷 [典例4][解析]设自由电子定向移动的速率为，导线中自由电 即学即用 子从一端定向移到另一端所用时间为七.对导体研究：每个原子可 1.(1)×(2)×(3)×(4)×(5)/ 提供一个自由电子，则自由电子的总数与原子数目相等，为n 2.6×10 VA,1时间内通过导体横裁面的电荷童为g三肥，电流为I曰 关键能力·合作探究 MI 要点1 9= S心，得故A正确 提示：搬运电子的过程就是克服静电力做功的过程，从而将其他形！ [答案]A 式的能转化为电能 ·针对训练 探究归纳 [典例1][解析]电源的作用是雏持正、负极之间有一定的电势6.CD[根据电流的定义式I=号可知，通过该导线横裁面的电荷 差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向 正极聚集，外电路中自由电子在静电力的作用下向正极移动，在电！ 量q=1,测在时间1内通过该导线横裁面的电子数为N=9= 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 错误：从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克 ,再根据电流的微观表达式I=neuS,则可得N=nSvt,故C、D 服静电力做功，将其他形式的能转化为电能，故B正确：若要电路！ 正确，A、B错误.] 中有电流，不仅需要有电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，7.B[由于单位时间内通过B横裁面的电荷量是通过A横裁面的 故C错误：电源是对电路提供能量的装置，故D错误 电荷量的2倍，因此B中的电流是A中的电流的2倍，故A错误， [答案]B 针对训练 B正猜：又1=gS0,别口一n5,由于A,B两导体的材料性质不 1,BD[电源的作用是使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷（并不是！同，易知C,D错误，] 创造了电荷，而是使正，负电荷发生了分离)，这样电源两端就会产！素养演练·提升技能 生电压，电压使电路中的电荷发生定向移动形成电流，而不是产生！1D[导线内部的电场是由电源形成的电场和导线内部电荷产生 电荷，故A错误，B正确：电流虽有方向，但它是一个标量，故C错： 的电场的合电场，选项A错误：处于静电平衡状态的导体内部的 误：在国际单位制中，电流是一个基本量，其单位安培是国际单位！ 电场是静电场，而导线内部的电场是恒定电场，所以导线内部的电 制中的七个基本单位之一，故D正确.] 场是稳定的，选项B错误：导线内部电场沿导线方向，电场强度不 2.AD[电源将负电荷从正极搬到负极，雏持正、负极间有一定的电！ 为零，选项C错误：导线内的平衡是一种动态平衡，从宏观上看是 势差，A正确，B错误：导体中的电场是电源电场和导体中积累的} 稳定的，选项D正确，] 电荷形成的电场叠加而成的，C错误，D正确，] :2.BCD[人们规定电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负 要点2 电荷定向移动的方向相反，A错误，B、D正确；金属导体中，自由电 (1)提示：电流方向为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的！ 子的定向移动形成电流，故在金属导体中，电流的方向与自由电子 反方向，故导电液体中电流方向为由左向右. 定向移动的方向相反，C正确，] (2)提示：1=9十92 t :3.B[根据电流的定义可知，1=9=0，A=0.05A,故B正痛， 2 探究归纳 A、C、D错误.门 角度1 [典例2][解析]电荷的定向移动形成电流，正电荷定向移动的4，AD[由电流定义知1=是=心，故A正确，B错误：由电流的微 方向为电流的方向，金属导体中自由电荷是自由电子，电流的方向！ 观表达式I=neSw知，I、n、e均相等，因为S4<SB,所以va>B, 是自由电子移动的反方向，故A正确，B错误；电流既有大小又有： 故C错误，D正确.门 方向，但电流不是矢量，是标量，因为电流的运算遵循代数运算法：5.解析该次雷电对应的电荷量q=11=6.0X101X0.5C=3.0× 则，而不是平行四边形定则，故C错误：由1=9可知，电流的大小： 103C 等于单位时间内通过导体横裁面的电荷量，所以电流越大，单位时 可供电灯照明的时间1=子-30X10 s=6.0×101s. 0.5 间内通过导体横裁面的电荷量就越多，故D正确」 答案6.0×10s [答案]AD 角度2 2 导体的电阻 [典例3][解析]2s内流过裁面M的电荷量为g=5,0×105×2;必备知识·自主梳理 ×1.6×101"C+1.0×1016×1.6×101"C=3.2×10-3C 则由电流的定义可知 :一、1.阻碍2.(1)导体电流(2)斜率 1=9=32X10A=1.6mA :二、1.正比2.(1)材料和横截面积(2)材料和长度(3)长度和横 2 截面积材料的不同3.长度横截面积 由于正离子水平向右移动，则电流的方向向右.故A,B,D错误，三、1.长度L横截面积S材料3.(1)导体材料(2)温度较小 C正确， (3)增大4.(2)标准电阻5.减小0 [答案]C 即学即用 针对训练 ·1.(1)√(2)×(3)/2.4R 3.D[由题意，1s内通过裁面正离子的电荷量为q1=2m1e,负高子关键能力·合作探究 的电荷量绝对值为g=e,则电流为1=十9型_2m十m).将要点1 (I)提示：不相同.a、b端接入电路时铜柱的电阻大些. n1=5×1018,2=1×10",e=1.6×10-1"C代入解得1=3.2A, 故选D.] (2)提示：Rb=p品n,Ru=p是 221第十一章 电路及其应用 1电源和电流 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.理解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场， 2.理解电流的定义、定义式、单位以及方向的规定。 科学思维 3.会用q=1t分析相关问题. (1)物理模型构建：柱状模型。 4.通过建立“柱状模型”推导电流的微观表达式，从微观角度理解影响(2)微观思维：理解影响电流大小的因素 电流大小的因素 必备知识·自主梳理 预习新知夯实基础 一、电源 (2)表达式：I= 1.定义：电源是能不断地把 从正极搬运 (3)单位：在国际单位制中，电流的单位是 到负极的装置， 简称 ,符号是 常用的电流单位还 2.作用 有 (单位符号分别为 (1)移送电荷，维持电源正、负极间有一定的 ) (4)电流的方向：规定 定向移动的方向 (2)保持电路中有 的电流 或 定向移动的反方向为电流方向， 二、恒定电流 即学即用 1.恒定电场 (1)定义：由电路中 的电荷所产生的稳1.判断下列说法的正误。 定的电场。 (1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷 (2)特点：电荷的分布是稳定的， 不 没有运动， 会随时间变化。 (2)电流既有大小，又有方向，是矢量.() 2.恒定电流 (3)导体中的电流一定是正电荷定向移动形 (1)定义：大小 都不随时间变化的电流. 成的 (2)形成：在恒定电场的作用下，导体中的自由 (4)电子定向移动的方向就是电流的方向. 电荷做定向运动，在运动过程中与导体内不动 ) 的粒子不断 ,碰撞阻碍了自由电荷的定 (5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电 向运动，结果是大量自由电荷定向运动的 荷量越多 () 不随时间变化， 2.一次闪电，流动的电荷量大约为300C,持续的 3.电流 时间大约是0.005s,所形成的平均电流为 (1)物理意义：反映了电流的 程度 A. 58 第十一章电路及其应用 关键能力·合作探究 讲练设计探究重，点 要点1对电源的理解 /名师点评/ 电路中有持续电流的条件 探究导入从电子移动的角 (1)电路中有电源； 度看电源的作用是搬运电 (2)电路必须是闭合的，即必须用导体将电源 子，维持电源正、负极间有 一定的电势差，从而保持电 连接起来 路中有持续电流电源P在 针对训练 内部能把电子从正极A搬运到负极B,如图所 示.从能量转化的角度看电源是怎样实现能量：1.（多选）下列说法正确的是 转化的？ A.电源的作用是使电路中产生电荷 B.电源的作用是使电路中的电荷发生定向移动 C.电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的 方向 D.在国际单位制中，电流是一个基本物理量， 探究归纳 其单位安培是基本单位 1.电源的作用 :2.(多选)将一些电学元件用导线连接在某电源的 (1)从电荷转移的角度看，电源的作用是使电路 两端，下列描述正确的是 () 中的自由电荷持续地定向移动. A.电源的作用是使电源的正、负极两端保持一 (2)从能量转化的角度看，搬运电荷的过程是非： 定的电势差 静电力做功的过程，从而将其他形式的能转化： B.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷 为电能 C.导体中的电场是由电源正、负极上的电荷形 2.形成电流的三种电荷 成的 形成电流的三种电荷为自由电子、正离子和负 D.导体中的电场是由电源的电场和导体中积 离子，其中金属导体导电时定向移动的电荷是 累的电荷形成的电场叠加而形成的 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要点2 恒定电流的理解及计算 由电子、正离子和负离子， [典例1]现代生活离不开电源，电子表、照相 探究导入如图所示，在装有导电液体的细管中， 机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要： 有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间 配备各式各样的电源.以下关于电源的说法正： 内通过细管某截面的正电荷为q1,通过此截面 确的是 ( 的负电荷为92： 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： ⊕甲曰①，⊕⊙ ⊕→⊙⊕⊙⊕ 的电势差 B.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能： (1)确定通过导电液体中电流的方向。 C.只要电路中有电源，电路中就一定有电流 (2)计算导电液体中电流的大小 D.电源实质上也是一个用电器，也需要外界提 供能量 [听课记录] 59 物理 必修第三册 C.电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 探究归纳 D.由1=？可知，电流越大，单位时间内通过导 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 ! 体横截面的电荷量就越多 负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，金 [听课记录] 属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流： 的方向与自由电子定向移动的方向相反， 2.电流的计算 (1)金属导体中的电流 金属导体中的自由电荷只有自由电子，运用I= 4计算时，9是某一时间内通过金属导体横截面 角度2电流的计算 的电子的电荷量 [典例3]某电解池中，若在2s 电源 (2)电解液中的电流 内有5.0×1015个二价正离子 和1.0×1016个一价负离子通 M 电解液中的自由电荷是正、负离子，运用1=9 过某截面M,其中正离子水平 计算时，q应是同一时间内正、负两种离子通过 向右移动，那么通过这个截面 横截面的电荷量的绝对值之和」 的电流的大小和方向是( (3)环形电流 A.0.8mA,水平向左 环形电流的计算采用等效的观点分析.所谓等 B.0.08mA,水平向左 效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处： C.1.6mA,水平向右 D.0.16mA,水平向右 形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时 [听课记录] 所形成的电流.对周期性运动的电荷，常取一个 周期来计算等效电流.利用1=4=号求等效 电流 3.电流是标量：电流虽然有方向但是它遵循代数 运算法则。 /特别提醒/ (1)用1=9计算出的电流是时间1内的平均 /名师点评/ 求电流的技巧 值.对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值 (1)要分清形成电流的电荷种类，是只有正电 相等， 荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动 (2)电解液中正、负离子定向移动的方向虽然 (2)当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电 相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向 荷对电流的形成都有贡献： 是相同的 针对训练 角度1对电流的理解 3.某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离 [典例2]（多选）下列关于电流的说法正确的是 子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m ( ) 的某截面，那么通过这个截面的电流是( A.电荷的定向移动形成电流 A.0 B.0.8A B.金属导体中电流方向是自由电子移动的方向： C.1.6A D.3.2A 60 第十一章电路及其应用 4.安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假： 所有电荷通过B端横截面所需要的时间1=I 说，电子绕核运动可等效为一环形电流.设带电 荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方 根据电流定义式可得I=9_nSe=neS 向做半径为r的匀速圆周运动，其电流的等效 电流强度I和方向为 ( 4.电流的两个公式I=9和I=neSo的区别 A2器顺时针 B.,顺时针 D,道时针 (1)公式I=9是电流的定义式，q是在时间1内 C%,道时针 通过横截面的总电荷量，在这里不能简单地认 5.如图所示的电解池，1s时间内 为电流与q成正比，与t成反比. 共有3C的正离子和3C的负 (2)公式I=neSv是电流的决定式，e是每个自 离子通过截面xy,则这个电路 由电子的电荷量，电流的大小由n、e、S、v四者 中的电流是 ( 共同决定。 A.0 B.1.5A C.3A D.6A (3)I=neS是由I=9推导而来的，它从微观 要点3 电流的微观表达式 的角度阐明了决定电流强弱的因素 特别提醒 探究归纳 (1)公式中的n是单位体积内的自由电子数，也 称数量密度，不是总电荷数.若n为单位长度内 1.三种速率 的自由电子数，则电流的微观表达式为I=new. (1)电子热运动速率：自由电子做无规则热运动 (2)v表示电子定向移动的速率. 的速率，平均值约为105m/s.由于自由电子向 各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成 [典例4]某根导线的横截面积为S,通过电流为 L.已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M,电 电流 子电荷量为e,阿伏伽德罗常数为N4,设每个 (2)电流的传导速率：就是导体中建立电场的速： 原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电 率，等于光速，为3×108m/s.闭合开关的瞬间， 子定向移动速率为 电路中各处以光速建立恒定电场，电路中各处 MI MINA 的自由电子几乎同时做定向移动，整个电路也： A. B. ON ASe pSe 几乎同时形成了电流. (3)电子定向移动速率：导体两端加上电压时， INA INASe C.MoSe D. Mo 自由电子在做无规则热运动的同时，受静电力 [听课记录] 的作用定向移动的速率.自由电子定向移动的： 平均速率约为10-4m/s. 2.建立模型 如图所示，AB表示一段粗 B 细均匀的长为（的导体， ⊙→⊙→】 两端加一定的电压，导体 中的自由电子沿导线定向 移动的平均速率为.设 导体的横截面积为S,导体每单位体积内的自 由电子数为n,每个自由电子的电荷量为e. 3.推导 均匀导体AB中的自由电子总量N=nlS 总电荷量g=Ne=nlSe 61 物理必修第三册 :7.某实验室有两种材料制成的两个导体棒A和 针对训练 B,其中A的横截面积为B的2倍，经相等的时 6.(多选)横截面积为S的导线中，通有大小为I: 间流过导体棒B横截面的电荷量为流过导体棒 的电流，已知导线单位体积内有n个自由电子， A横截面的电荷量的2倍.则下列说法中正确 的是 () 每个自由电子的电荷量为e,自由电子定向移动 A.流过两导体棒的电流相等 的平均速率为，则在时间1内通过导线横截面： B.导体棒B中的电流为导体棒A的2倍 的电子数是 C.导体棒A中自由电子定向移动的速率是导 A.It B.nut C.nSvt D. 体棒B的2 e D.两导体棒中自由电子定向移动的速率相同 素养演练·提升技能 达标训练素养提高 1.下列有关有电源的电路中，导线内部的电场的： A.电流相等 说法正确的是 ( B.电流不相等 A.导线内部的电场就是电源所形成的电场 C.自由电子定向移动的速率相等 B.处于静电平衡状态的导体内部的电场强度为： D.自由电子定向移动的速率不相等 零，而导线内部的电场不是稳定的 5.在潮湿、高温、高压的情况下，绝缘体有可能变 C.因为导线处于电源的电场中，所以导线内部： 为导体.例如，空气是绝缘体，但在一定条件下 的电场强度处处为零 也可能转变为导体.在雷电现象中，由于两云层 D.导线内的电场是由电源、导线等电路元件所： 之间的电压极高，将空气击穿，此时空气就成了 积累的电荷共同形成的，导线内的电荷处于 导体（如图）.因此，绝缘体和导体的划分与其周 平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳： 围的条件密切相关.假设某次雷电持续时间为 定的 0.5s,所形成的平均电流为6.0×104A,若这 2.(多选)下列关于电流方向的说法正确的是( 些电荷以0.5A的电流通过电灯，则电灯可供 A.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向 照明的时间为多长？ B.电流的方向就是正电荷定向移动的方向 C.在金属导体中，电流的方向与自由电子定向： 移动的方向相反 D.在电解液中，电流的方向与正离子定向移动： 的方向相同 3.在2s内有0.1C电荷通过横截面积为2mm2 的金属导体，则电流是 雷电中空气被击穿 A.0.025A B.0.05A C.0.1A D.0.02A 4,(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 1s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通 过这两个截面的 ( 温馨提示 请做课时分层检测（十三） 62