11.1 电源和电流 同步练-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

高中物理人教版必修第三册 11.1 电源和电流 同步练 （解析版） 【基础训练：对点层练】 知识点一 电源 1.定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源. 2.作用：使导体两端始终存在电势差. 针对训练 (多选)如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是(　　) A.该电池的容量为60 A·h B.该电池以6 A的电流放电，可以工作10 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 答案　AB 解析　从题图标识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A、B正确，C错误；该电池充完电可贮存的电荷量q＝60×3 600 C＝2.16×105 C，故D错误. 知识点二 恒定电流 1.定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流. 2.电流的定义式：I＝，其物理意义：单位时间内通过导体横截面的电荷量，是表示电流强弱程度的物理量. 3.在国际单位制中，电流的单位是安培，符号是A. 4.电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反. 针对训练 如图所示是通有恒定电流的某段导体.在5 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是(　　) A.2 A、向右 B.2 A、向左 C.50 A、向右 D.50 A、向左 答案　B 解析　根据电流的定义式I＝，可得电流的大小为I＝ A＝2 A，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与其定向移动的方向相反，故电流向左. 知识点三 电流的微观表达式 1.电流的微观表达式的推导 如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为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q.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＝Nq＝nlSq 此导体中的电流I＝＝＝nqSv. 2.电流的微观表达式I＝nqSv的理解 (1)I＝是电流的定义式，I＝nqvS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，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关. (2)v表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，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. 3.区别三种速率 自由电荷定向移动速率 自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10－4 m/s 电子热运动速率 导体内的自由电子在永不停息地做无规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105 m/s 电场传播速率(或电流传导速率) 等于光速.闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，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运动，整个电路也就几乎同时形成了电流 针对训练 （多选）一段粗细均匀的导体的横截面积为 ，流过其中的电流恒为 ，导体每单位体积内的自由电子数为 ，每个自由电子所带的电荷量为 ，自由电子沿着导体定向移动的平均速率为 。在 时间内，通过导体横截面的自由电子数为( ) A. B. C. D. 答案AD [解析]选 。 时间内，电子定向移动的距离 ，通过导体横截面的自由电子数 ，解得 ， 正确， 错误；根据 ，解得 ， 错误， 正确。 【能力提升：同步检测】 考试时间： 75分钟 试卷分值：100分 1.关于电流，下列说法正确的是(　　) A．导体中有电荷运动就会形成电流 B．电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向 C．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位 D．根据I＝知，I与Q成正比 答案　C 解析　导体中自由电荷定向移动形成电流，无规则运动不会形成电流，故A错误；电流虽有方向，但它是一个标量，故B错误；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制中的七个基本单位之一，故C正确；I＝是电流的定义式，I的决定因素与Q无关，故D错误． 2.一架半导体收音机，电池供电的电流是 ，也就是说( ) A. 电池供给 的电量 B. 电池供给 的电量 C. 电池供给 的电量 D. 电池供给 的电量 [解析]选 。电池供电的电流 ，电量 ，由电流定义式 ，得 。 3.如图所示， 内通过金属导体某截面 的电子总电荷量为 ，则该导线中电流强度的大小和方向分别为( ) A. ，向右 B. ，向右 C. ，向左 D. ，向左 C [解析]电流方向与负电荷定向移动的方向相反，所以电流向左，电流大小 。 4.通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3∶5，甲、乙两导线通电时间之比为3∶2，则通过甲、乙两导线的电流之比为(　　) A.1∶5 B.2∶5 C.5∶2 D.5∶1 答案　B 解析　由电流的计算式I＝得＝·＝·＝×＝，B正确. 5.据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过 自动除颤机给予及时治疗。某型号 模拟治疗仪器的电容器的电容是 ，充电至 电压，如果电容器在 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 B. 电容器充电后的电荷量为 C. 电容器放电完毕后，电容变为0 D. 电容器放电过程的平均电流为 [解析]选 。当电容器的电压达到击穿电压时，电容器就会被损坏，所以 电压不是击穿电压， 错误；根据电容的定义式 ，解得 ， 错误；电容器的电容与电容器所带的电荷量无关，电容器放完电后，其电容保持不变， 错误；电容器放电过程的平均电流 ， 正确。 6.(多选)对电源的认识，下列说法正确的是( ) A. 电源是为电路提供自由电荷的装置 B. 电源的作用是保持导体两端有持续的电势差 C. 电源的作用是使绝缘体变成导体 D. 电源使导体中的自由电子发生定向移动 [解析]电源是将其他形式的能转化为电能的装置，凡是能提供电能的装置都可以作为电源，并不是提供电荷的装置，其作用是保持导体两端的电压，能使导体中形成电场，使自由电荷受到电场力而定向移动，并不是使绝缘体变成导体，故 、 错误， 、 正确。 7.(多选)如图为一块手机电池的文字说明，下列说法正确的是(　　) A.该电池的容量为500 mA·h B.该电池以5 mA电流工作可用500 h C.该电池在工作时的电流为500 mA D.若电池以10 mA的电流工作，可用50 h 答案　AD 解析　该电池在工作时的电流很小，远小于500 mA，选项C错误；500 mA·h表示电池容量，由500 mA·h＝t×10 mA得t＝50 h，由500 mA·h＝t′×5 mA得t′＝100 h，所以选项A、D正确，B错误. 8.（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 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 。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 。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。 答案 （1） （2） （3） 9.某根导线的横截面积为S，通过的电流为I.已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则： （1）求单位体积导线中自由电子的数目。 （2）求该导线中自由电子定向移动的速率。 解析　（1）设该导线中自由电子定向移动的速率为v，自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为t，每个原子可提供一个自由电子，则导线中原子数目与自由电子的数目相等，为n＝NA （2）t时间内通过导线横截面的电荷量为q＝ne 则电流强度I＝＝ 解得v＝，故选项A正确. 10.人体通过的电流达到50 mA时，就会对呼吸器官产生影响，如果人体的最小电阻为720 Ω. (1)求人体的安全工作电压； (2)为什么人接触到220 V的电线时会发生危险，而接触干电池的两极(电压1.5 V)时却没有感觉？ 答案　见解析 解析　(1)由欧姆定律I＝可知，人体的安全工作电压为U＝IR＝50×10－3×720 V＝36 V. (2)人体接触到220 V的电线时，通过人体的电流可达I＝＝ A≈0.306 A＝306 mA， 此电流大于50 mA，所以会发生危险，人体接触干电池的两极时，通过人体的电流仅为I2＝＝ A≈0.002 1 A＝2.1 mA， 此电流小于50 mA，所以没有感觉． 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 高中物理人教版必修第三册 11.1 电源和电流 同步练 （解析版） 【基础训练：对点层练】 知识点一 电源 1.定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源. 2.作用：使导体两端始终存在电势差. 针对训练 (多选)如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是(　　) A.该电池的容量为60 A·h B.该电池以6 A的电流放电，可以工作10 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 知识点二 恒定电流 1.定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流. 2.电流的定义式：I＝，其物理意义：单位时间内通过导体横截面的电荷量，是表示电流强弱程度的物理量. 3.在国际单位制中，电流的单位是安培，符号是A. 4.电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反. 针对训练 如图所示是通有恒定电流的某段导体.在5 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是(　　) A.2 A、向右 B.2 A、向左 C.50 A、向右 D.50 A、向左 知识点三 电流的微观表达式 1.电流的微观表达式的推导 如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为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q.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＝Nq＝nlSq 此导体中的电流I＝＝＝nqSv. 2.电流的微观表达式I＝nqSv的理解 (1)I＝是电流的定义式，I＝nqvS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，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关. (2)v表示电荷定向移动的速率.自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，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. 3.区别三种速率 自由电荷定向移动速率 自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10－4 m/s 电子热运动速率 导体内的自由电子在永不停息地做无规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105 m/s 电场传播速率(或电流传导速率) 等于光速.闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，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运动，整个电路也就几乎同时形成了电流 针对训练 （多选）一段粗细均匀的导体的横截面积为 ，流过其中的电流恒为 ，导体每单位体积内的自由电子数为 ，每个自由电子所带的电荷量为 ，自由电子沿着导体定向移动的平均速率为 。在 时间内，通过导体横截面的自由电子数为( ) A. B. C. D. 【能力提升：同步检测】 1.关于电流，下列说法正确的是(　　) A．导体中有电荷运动就会形成电流 B．电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向 C．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位 D．根据I＝知，I与Q成正比 2.一架半导体收音机，电池供电的电流是 ，也就是说( ) A. 电池供给 的电量 B. 电池供给 的电量 C. 电池供给 的电量 D. 电池供给 的电量 3.如图所示， 内通过金属导体某截面 的电子总电荷量为 ，则该导线中电流强度的大小和方向分别为( ) A. ，向右 B. ，向右 C. ，向左 D. ，向左 4.通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3∶5，甲、乙两导线通电时间之比为3∶2，则通过甲、乙两导线的电流之比为(　　) A.1∶5 B.2∶5 C.5∶2 D.5∶1 5.据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过 自动除颤机给予及时治疗。某型号 模拟治疗仪器的电容器的电容是 ，充电至 电压，如果电容器在 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 B. 电容器充电后的电荷量为 C. 电容器放电完毕后，电容变为0 D. 电容器放电过程的平均电流为 6.(多选)对电源的认识，下列说法正确的是( ) A. 电源是为电路提供自由电荷的装置 B. 电源的作用是保持导体两端有持续的电势差 C. 电源的作用是使绝缘体变成导体 D. 电源使导体中的自由电子发生定向移动 7.(多选)如图为一块手机电池的文字说明，下列说法正确的是(　　) A.该电池的容量为500 mA·h B.该电池以5 mA电流工作可用500 h C.该电池在工作时的电流为500 mA D.若电池以10 mA的电流工作，可用50 h 8.（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 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 。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 。由于热运动向各个方向运动的机会相等，故此运动不能形成电流。 9.某根导线的横截面积为S，通过的电流为I.已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则： （1）求单位体积导线中自由电子的数目。 （2）求该导线中自由电子定向移动的速率。 10.人体通过的电流达到50 mA时，就会对呼吸器官产生影响，如果人体的最小电阻为720 Ω. (1)求人体的安全工作电压； (2)为什么人接触到220 V的电线时会发生危险，而接触干电池的两极(电压1.5 V)时却没有感觉？ 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $