資源簡介

第十一章 電路及其應用
11.1 電源和電流
【學習目標】
1. 通過實例對比，引導學生思考持續電流形成的原因，了解電源的作用，認識常見的電源。
2. 通過對比靜電平衡條件，引導學生思考電路中的電場特點和電荷運動情況，了解導體中的恒定電場和恒定電流。
3. 通過實例分析，理解電流的定義，知道電流的單位。
【開啟新探索】
我們高中所學的電場和初中所學的電路有怎樣的關系？
【質疑提升1】對電源的理解
1. 如圖所示，回顧電容器的放電實驗：由已充電的電容器、小燈泡、電鍵組成電路，當電鍵閉合時，我們會觀察到什么現象？并以閉合開關的時間為0，畫出通過小燈泡的i-t圖。
2. 結合實驗現象，思考：什么原因使導線中的自由電子發生定向移動，形成電流？形成的電流為什么不能持續下去？
3. 如何才能使導線中存在持續的電流？
【質疑提升2】恒定電流
1. 電源、導線、元件所積累的電荷在其周圍產生電場，使電路中電荷定向移動。電荷定向移動，空間的電場是否變化？為什么？
2. 在恒定電場的作用下，導線中自由電荷的定向移動是加速運動、還是速率不變的運動？為什么？
3. 什么是恒定電流？
和 都不隨 變化的電流叫恒定電流。
4. 我們引入哪個物理量描述電流的強弱？ 對應的定義、定義式、單位、矢量標量？
（1） 電流：表示電流的 程度。
（2） 定義： 時間內通過導體 的電荷量。
（3） 定義式：用I表示電流，用q表示在時間t內通過導體橫截面的電荷量，則I＝ 。
（4） 電流的單位是 ，簡稱 ，符號 。
1A＝1C/s。
1mA（毫安）＝ A，1μA（微安）＝ A。
（5） 電流的方向：規定 電荷的定向移動方向為電流的方向。則 電荷的定向移動方向與電流的方向相反。電流是 量。
(6) 電流的大小與q、t的大小 （有關、無關）。
（7） 由電流的定義式可導出通過電流求電量q＝ 。
5. 設導體的橫截面積為S，自由電子數密度（單位體積內的自由電子數）為n，自由電子定向移動速度的平均速率為v，電子電量為e，試推導電流的微觀表達式。
【學以致用1】
1． 關于電流，下列說法中正確的是 （ ）
A．單位時間內通過導體截面的電量越多，導體中的電流可能越小
B．通過導線截面的電量越多，電流越大
C．根據I=q/t可知，I與q成正比
D．電源能保持導體中電場，使電路中有持續的電流
2. 如圖所示的電解槽中，如果在4s內各有0.8C的正、負電荷通過面積為0.8m2的橫截面AB，那么
⑴ 在圖中標出正、負離子定向移動的方向；電解槽中的電流方向。
⑵ 4s內通過橫截面AB的電量為多少？
⑶ 電解槽中的電流為多大？
(1)略，電流從左向右（2）1.6C（3）0.4A
3. 某手機的說明書標明該手機電池容量為4 000 mA·h，待機時間為 22 d，請估算該手機的待機電流有多大。說明書還標明，用該手機播放視頻的時間是 17 h，請估算播放視頻的電流大約是待機電流的幾倍。
約31倍
【素養提升專練】
1． 如圖所示，A、B兩個導體分別帶等量正、負電荷，如果在它們之間連接一根導線，則（　　）
A．導線上不會產生電流
B．導線上會產生從A到B的瞬間電流
C．導線上會產生從B到A的瞬間電流
D．導線上會產生從A到B的持續電流
2．關于電源的作用，下列說法不正確的是（　　）
A．保持導體兩端的電壓
B．使導體中形成電場
C．為電流提供自由電子
D．使自由電荷定向移動起來
3．關于電流，以下說法正確的是（　　）
A．導體沒有電場也能形成電流
B．電流的方向就是電荷定向移動的方向
C．在導體中，只要自由電荷在運動，就一定會形成電流
D．單位時間內通過截面的電荷量多少就是電流的大小
4．關于電流的大小，下列說法正確的是(　　)
A．通過導體的橫截面的電量越多，電流越大
B．導體的橫截面越大，電流越大
C．單位時間內通過導體橫截面的電量越大，電流越大
D．導體中的自由電荷越多，電流越大
5．關于電流，下列說法正確的是（ ）
A．根據可知，I與q成正比
B．電流的強弱和方向都不變的電流是恒定電流
C．電流有方向，因此電流是矢量
D．只有正電荷的移動，才能形成電流
6． 用比值法定義物理量是物理學中一種常用的方法，下面四個物理量都是用比值法定義的，以下公式不屬于定義式的是（　　）
A．電流強度 B．電容
C．電勢 D．場強
7. 在一段橫截面積為0.5cm2的導體材料中，每秒鐘有0.2C的正電荷和0.3C的負電荷相向運動，則通過導體的電流是（　　）
A．0.5A B．1.0A
C．0.2A D．104A
8. 一太陽能電池對一用電器供電時，電流為40mA，則在10s，通過該用電器的電荷量為（　　）
A．0.04 C B．0.24 C C．0.4C D．2.4 C
9． 導體中電流I的表達式，其中S為導體的橫截面積，n為導體單位體積內的自由電荷數，q為每個自由電荷所帶的電荷量，v表示的是（　　）
A．導體運動的速率 B．導體傳導的速率
C．電子熱運動的速率 D．自由電荷定向移動的速率
10．有一橫截面積為的銅導線，流經其中的電流為，設每單位體積的導線中有個自由電子，電子的電荷量為，此時電子的定向移動速度為，在時間內，通過導線橫截面的自由電子數目為（　　）
A． B．
C． D．
產品名稱 **暖手充電寶 重量 285 g
尺寸 74×68.5×33.8(mm) 電池容量 5000 mA·h
輸入 DC5V/2.5A（最大） 發熱輸出 DC5V/0.4A
11．“**暖手充電寶”集暖手與移動充電兩大功能而受熱捧，下列表格列出了這種產品的幾個主要參數：根據上述信息，下列說法正確的是（　　）
A．5000 mA·h的mA·h是能量的單位
B．參數“DC 5V”中“DC”指交流電的意思
C．以最大電流給該充電寶充電，充電需2.5h
D．該產品僅用作暖手，理論上可持續工作12.5小時
12. 手電筒中的干電池給小燈泡供電時，在某次接通開關的 10 s 內通過某一橫截面的電荷量為 3 C，則電流是多少？
0.3A
13. 電子繞核運動可等效為一環形電流，設氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運動，用e表示電子的電荷量，則其等效電流為多少
I＝
14. 一條導線中的電流為 50 μA，在 3.2 s 內通過這條導線某一橫截面的電荷量是多少庫侖？有多少個電子通過該橫截面？
1×1015個第十一章 電路及其應用
11.1 電源和電流
【學習目標】
1. 通過實例對比，引導學生思考持續電流形成的原因，了解電源的作用，認識常見的電源。
2. 通過對比靜電平衡條件，引導學生思考電路中的電場特點和電荷運動情況，了解導體中的恒定電場和恒定電流。
3. 通過實例分析，理解電流的定義，知道電流的單位。
【開啟新探索】
為什么在導體和元件兩端加上電源，電路中會有電流呢？
【質疑提升1】對電源的理解
1. 如圖所示，回顧電容器的放電實驗：由已充電的電容器、小燈泡、電鍵組成電路，當電鍵閉合時，我們會觀察到什么現象？并以閉合開關的時間為0，畫出通過小燈泡的i-t圖。
2. 結合實驗現象，思考：什么原因使導線中的自由電子發生定向移動，形成電流？形成的電流為什么不能持續下去？
3. 如何才能使導線中存在持續的電流？
【質疑提升2】恒定電流
1. 電源、導線、元件所積累的電荷在其周圍產生電場，使電路中電荷定向移動。電荷定向移動，空間的電場是否變化？為什么？
2. 在恒定電場的作用下，導線中自由電荷的定向移動是加速運動、還是速率不變的運動？為什么？
3. 什么是恒定電流？
和 都不隨 變化的電流叫恒定電流。
4. 我們引入哪個物理量描述電流的強弱？ 對應的定義、定義式、單位、矢量標量？
（1） 電流：表示電流的 程度。
（2） 定義： 時間內通過導體 的電荷量。
（3） 定義式：用I表示電流，用q表示在時間t內通過導體橫截面的電荷量，則I＝ 。
（4） 電流的單位是 ，簡稱 ，符號 。
1A＝1C/s。
1mA（毫安）＝ A，1μA（微安）＝ A。
（5） 電流的方向：規定 電荷的定向移動方向為電流的方向。則 電荷的定向移動方向與電流的方向相反。電流是 量。
(6) 電流的大小與q、t的大小 （有關、無關）。
（7） 由電流的定義式可導出通過電流求電量q＝ 。
5. 設導體的橫截面積為S，自由電子數密度（單位體積內的自由電子數）為n，自由電子定向移動速度的平均速率為v，電子電量為e，試推導電流的微觀表達式。
【學以致用1】
1． 關于電流，下列說法中正確的是 （ ）
A．單位時間內通過導體截面的電量越多，導體中的電流可能越小
B．通過導線截面的電量越多，電流越大
C．根據I=q/t可知，I與q成正比
D．電源能保持導體中電場，使電路中有持續的電流
2. 如圖所示的電解槽中，如果在4s內各有0.8C的正、負電荷通過面積為0.8m2的橫截面AB，那么
⑴ 在圖中標出正、負離子定向移動的方向；電解槽中的電流方向。
⑵ 4s內通過橫截面AB的電量為多少？
⑶ 電解槽中的電流為多大？
3. 某手機的說明書標明該手機電池容量為4 000 mA·h，待機時間為 22 d，請估算該手機的待機電流有多大。說明書還標明，用該手機播放視頻的時間是 17 h，請估算播放視頻的電流大約是待機電流的幾倍。
【素養提升專練】
1． 如圖所示，A、B兩個導體分別帶等量正、負電荷，如果在它們之間連接一根導線，則（　　）
A．導線上不會產生電流
B．導線上會產生從A到B的瞬間電流
C．導線上會產生從B到A的瞬間電流
D．導線上會產生從A到B的持續電流
2．關于電源的作用，下列說法不正確的是（　　）
A．保持導體兩端的電壓
B．使導體中形成電場
C．為電流提供自由電子
D．使自由電荷定向移動起來
3．關于電流，以下說法正確的是（　　）
A．導體沒有電場也能形成電流
B．電流的方向就是電荷定向移動的方向
C．在導體中，只要自由電荷在運動，就一定會形成電流
D．單位時間內通過截面的電荷量多少就是電流的大小
4．關于電流的大小，下列說法正確的是(　　)
A．通過導體的橫截面的電量越多，電流越大
B．導體的橫截面越大，電流越大
C．單位時間內通過導體橫截面的電量越大，電流越大
D．導體中的自由電荷越多，電流越大
5．關于電流，下列說法正確的是（ ）
A．根據可知，I與q成正比
B．電流的強弱和方向都不變的電流是恒定電流
C．電流有方向，因此電流是矢量
D．只有正電荷的移動，才能形成電流
6． 用比值法定義物理量是物理學中一種常用的方法，下面四個物理量都是用比值法定義的，以下公式不屬于定義式的是（　　）
A．電流強度 B．電容
C．電勢 D．場強
7. 在一段橫截面積為0.5cm2的導體材料中，每秒鐘有0.2C的正電荷和0.3C的負電荷相向運動，則通過導體的電流是（　　）
A．0.5A B．1.0A
C．0.2A D．104A
8. 一太陽能電池對一用電器供電時，電流為40mA，則在10s，通過該用電器的電荷量為（　　）
A．0.04 C B．0.24 C C．0.4C D．2.4 C
9． 導體中電流I的表達式，其中S為導體的橫截面積，n為導體單位體積內的自由電荷數，q為每個自由電荷所帶的電荷量，v表示的是（　　）
A．導體運動的速率 B．導體傳導的速率
C．電子熱運動的速率 D．自由電荷定向移動的速率
10．有一橫截面積為的銅導線，流經其中的電流為，設每單位體積的導線中有個自由電子，電子的電荷量為，此時電子的定向移動速度為，在時間內，通過導線橫截面的自由電子數目為（　　）
A． B．
C． D．
產品名稱 **暖手充電寶 重量 285 g
尺寸 74×68.5×33.8(mm) 電池容量 5000 mA·h
輸入 DC5V/2.5A（最大） 發熱輸出 DC5V/0.4A
11．“**暖手充電寶”集暖手與移動充電兩大功能而受熱捧，下列表格列出了這種產品的幾個主要參數：根據上述信息，下列說法正確的是（　　）
A．5000 mA·h的mA·h是能量的單位
B．參數“DC 5V”中“DC”指交流電的意思
C．以最大電流給該充電寶充電，充電需2.5h
D．該產品僅用作暖手，理論上可持續工作12.5小時
12. 手電筒中的干電池給小燈泡供電時，在某次接通開關的 10 s 內通過某一橫截面的電荷量為 3 C，則電流是多少？
13. 電子繞核運動可等效為一環形電流，設氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運動，用e表示電子的電荷量，則其等效電流為多少
14. 一條導線中的電流為 50 μA，在 3.2 s 內通過這條導線某一橫截面的電荷量是多少庫侖？有多少個電子通過該橫截面？

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