11.1电源和电流 讲义及典型例题-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

本高中物理讲义聚焦电源和电流核心内容，以电源维持电势差及能量转化为基础，衔接恒定电场的定义与性质，系统梳理电流的形成条件、公式、方向及持续条件，进而分类解析金属、电解液、环形电流的计算方法，推导电流微观表达式，结合电池容量实例构建完整知识支架。 该资料以物理观念为核心，通过科学思维中的模型建构（如电流微观表达式推导）和科学论证（例题辨析电流定义、电解液电流计算），6道例题覆盖概念辨析、实际应用等情境。课中辅助教师分层教学，课后助力学生通过例题解析查漏补缺，提升问题解决能力。

11.1《电源和电流》讲义及典型例题 一、电源 1.概念：能把电子从正极搬运到负极的装置。 2.作用：维持电路有一定的电势差，使电路中保持持续的电流。从能量转化的角度看，克服静电力做功，将其他形式的能转化为电能。 二、恒定电流 1.恒定电场 （1）定义：由稳定的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场。 （2）特点:任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同。 （3）适用规律:在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场。 2.恒定电流:大小、方向都不随时间变化的电流。 3.电流 （1）形成:电荷的定向移动形成电流。 （2）物理意义:表示电流的强弱程度。 （3）公式: ,q是在时间t内通过导体横截面的电荷量。 （4）符号及单位:电流用符号I表示，单位是安培，简称安符号为A。,。 （5）方向:规定正电荷定向移动的方向为电流方向。 （6）形成持续电流的条件:电路闭合，有电源。 4.计算电流大小的三种情况 （1）金属导体中电流的计算 金属导体中的自由电荷只有电子，运用计算时，q是时间t内通过金属导体横截面的自由电子的电荷量。 （2）电解液中电流的计算 电解液中的自由电荷是正、负离子，运用运用计算时，q应是同一时间t内正、负两种离子通过某一横截面的电荷量的绝对值之和。 （3）环形电流的计算 环形电流的计算采用等效电流的观点分析。所谓等效电流，就是把电子周期性地通过圆周上各处形成的电流看成持续不断地通过圆周上各处时所形成的电流。对周期性运动的电荷，常取一个周期来计算等效电流， 利用求等效电流。 5.电流的微观表达式 （1）如图所示，一段粗细均匀的导体长l,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为q。 C 导体中自由电荷总数：N =nls 总电荷量：Q =Nq=nlsq 电荷全部通过横截面C所需要的时间: 导体中电流： 如果n为单位长度的自由电荷数，则 （2）三种速率的比较 ①电子的定向移动速率：电子在金属导体中的平均运动速率，也是公式中的，大小约为。 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自由电子热运动的速率：自由电子做无规则运动的速率，大小约为。 三、电池的容量 例如某电池的容量800mA•h指电池放电时能输出的总电荷量，即0.8A×3600S=2880C。电池容量一定时，放电电流大，使用时间短，放电电流小，使用时间长。 典型例题 例题1．关于电流，下列说法中正确的是（     ） A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B．电路中电流大小与通过横截面电荷量q成正比，与时间t成反比C．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的 D．电流是自由电子的定向移动形成的 【答案】C【详解】A．由电流定义式可知，电流大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，仅通过的电荷量多，若对应的时间很长，电流也可能很小，故A错误； B．是电流的比值定义式，电流大小由电路的电压、电阻等因素决定，与通过横截面的电荷量、时间均无正比、反比关系，故B错误； C．金属导体内的自由电荷为自由电子，持续电流是自由电子在导体内部电场力作用下定向移动形成的，故C正确； D．电流是电荷的定向移动形成的，定向移动的电荷可以是正电荷、负电荷，不只有自由电子，例如电解质溶液中的电流由阴阳离子定向移动形成，故D错误。 例题2．一段东西方向放置的横截面积为0.05cm2的导电材料中，每秒内有0.4C正电荷向东移动，有0.6C负电荷向西移动，则电流大小和方向是（   ） A．0.4A，向东 B．0.2A，向西 C．0.6A，向 西 D．1A，向东 【答案】D【详解】电流的定义式是在导电液中，q指正负电荷绝对值的和，所以方向向东。 例题3．“观察电容器的充、放电现象”的实验电路如图甲所示，R为定值电阻，C为电容器，S为单刀双掷开关。开始时，单刀双掷开关S没有连接1和2，电容器极板也不带电。 (1)现把开关S接1，电容器进行的过程是（    ） A．充电 B．放电 (2)在（1）问的过程中，可以看到电压表的示数迅速（    ） A．增大 B．减小 (3)给充电完毕的电容器放电，记录电流随时间的变化情况如图乙所示，图像与坐标轴所围面积等于充电完成后电容器上的（    ） A．电压 B．电荷量 【答案】(1)A(2)A(3)B 【详解】（1）开关接1后，电源与电容器构成充电回路，电源向电容器极板转移电荷，故A正确，B错误故选A。 （2）充电开始时电容器两端电压为零，随后极板所带电荷量增大，电压表的示数迅速增大，故A正确，B错误。 （3）把放电过程分成许多很短的时间间隔，每一小段内通过电路的电荷量为 各小段电荷量之和等于图像与坐标轴所围面积，即充电完成后电容器所带的电荷量，故A错误，B正确。 例题4．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I；设单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此电子的定向移动速率为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数可表示为（　　） A．nvSΔt B．nvΔt C． D． 【答案】AC 【详解】CD．根据电流的定义式 在△t时间内通过导体横截面的自由电子的电量q=I△t 则在△t时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为，C正确，D错误； AB．横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，此时电子定向移动的速率为v，则I=nevS 联立可得N=nvS△t 故A正确，B错误。 例题5．原子模型中，电子绕核运动可等效为一个环形电流。设氢原子中电子在半径为r的轨道上运动，其质量、电量分别用m和e来表示，则电子做圆周运动的动能是______，等效电流I为______。（静电力常量为K） 【答案】 【详解】（1）[1] 原子核对电子的库仑力提供向心力，由牛顿第二定律得 电子的动能为 [2] 由 可得 电子做匀速圆周运动的周期为 等效电流为 例题6．某手机的说明书标明该手机电池容量为4000mAh，待机时间为21d。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是18h，请估算播放视频的电流是待机电流的几倍。（     ） A．28 B． C． D．24 【答案】A【详解】电池容量是指电池的存储电量，或电池能输出的总电荷量，根据 可得该手机待机时电流 该手机播放视频时电流为 则播放视频时电流是待机时电流的。 7 学科网（北京）股份有限公司 $