資源簡介

第一節　導體的I－U特性曲線
(分值：100分)
選擇題1～10題，每小題7分，共70分，11～13題，每小題10分，共30分，合計100分
對點題組練
題組一　電流
1.關于公式I＝，下列說法中正確的是(　　)
式中的Q表示單位時間內通過導體橫截面的電量
式中的Q表示通過導體單位橫截面積的電量
比值能表示電流的強弱
該公式表明電流跟通過導體橫截面的電量成正比，跟通電時間成反比
2.如圖所示某電解池中，若在2 s內有5.0×1015個二價正離子和1.0×1016個一價負離子通過某截面M，其中正離子水平向右移動，那么通過這個截面的電流的大小和方向是(　　)
0.8 mA，水平向左 0.08 mA，水平向左
1.6 mA，水平向右 0.16 mA，水平向右
3.重離子腫瘤治療裝置中可發射＋5價重離子束，其電流為1.2×10－5 A，則在1 s內發射的重離子個數為(e＝1.6×10－19 C)(　　)
3.0×1012 1.5×1013
7.5×1013 3.75×1014
題組二　電流的微觀表達式
4.(多選)如圖所示，一金屬導體的橫截面積為S，單位體積內有n個自由電子，每個自由電子的電量是e，自由電子做無規則運動的平均速率為v0，定向移動的速率是v，則(　　)
導體中電流為neSv0
導體中電流為neSv
時間t內流過導體某一橫截面的電量為neSv0t
時間t內流過導體某一橫截面的電量為neSvt
5.(2024·廣東茂名期中)如圖所示為一長方形金屬導體，其長為l、高為a、寬為b。當從左右兩面或者上下兩面流過的電流均為I時，金屬導體內自由電子定向移動的平均速率之比v甲∶v乙等于(　　)
a∶b l∶a l∶b a∶l
題組三　歐姆定律與導體的I－U特性曲線
6.由公式R＝，可知導體的電阻(　　)
跟導體兩端的電壓成正比
與導體中的電流成反比
決定于通過導體的電流和導體兩端的電壓
可以利用導體兩端的電壓和通過的電流來計算
7.(多選)如圖所示是電阻R的I－U圖像，圖中α＝45°，由此得出(　　)
通過電阻的電流與其兩端電壓成正比
電阻R＝0.5 Ω
因I－U圖像的斜率表示電阻的倒數，故R＝＝1.0 Ω
在R兩端加上6.0 V的電壓時，每秒通過電阻橫截面的電量是3.0 C
8.(多選)由鎢合金制成的導體的I－U特性曲線如圖所示，根據該圖線及相應坐標可知(　　)
流過導體的電流為1 A時，導體的電阻是5 Ω
加在導體兩端的電壓為12 V時，導體的電阻是14 Ω
該導體是線性元件
該導體是非線性元件
綜合提升練
9.半徑為R的均勻帶電圓環，橫截面積為S，所帶電量為Q，現使圓環繞垂直圓環所在平面且過圓心的軸以角速度ω勻速轉動，則由環產生的等效電流為(　　)
10.如圖所示，A、B間電壓恒為U，在滑動變阻器的滑片P逐漸向上端移動的過程中燈泡兩端的電壓數值(　　)
一直為U 一直為0
逐漸增大到U 先由0逐漸增大到U再減小到0
11.某些腫瘤可以用“質子療法”進行治療。在這種療法中，為了能讓質子進入癌細胞，首先要實現質子的高速運動，該過程需要一種被稱作“粒子加速器”的裝置來實現。質子先被加速到較高的速度，然后轟擊腫瘤并殺死癌細胞。如圖所示，來自質子源的質子(初速度為零)，經加速電壓為U的加速器加速后，形成細柱形的質子流。已知細柱形的質子流橫截面積為S，其等效電流為I；質子的質量為m，電量為e。那么這束質子流內單位體積的質子數n是(　　)
12.a、b、c、d四個電阻的I－U特性曲線如圖所示，則下列說法中正確的是(　　)
a、b兩個電阻阻值恒定，Ra>Rb
c、d兩個電阻阻值變化，且Rd變大
若b電阻圖線與U軸夾角為α，則Rb＝
若c、d圖線交點的切線與U軸夾角為β，則Rc＝
培優加強練
13.(多選)如圖甲、乙所示分別為定值電阻A和定值電阻B的U－I曲線，則下列說法中正確的是(　　)
定值電阻A的阻值為3 Ω
如果在兩電阻兩端加相同的電壓，流過兩定值電阻的電流相同
由于U－I曲線的斜率表示電阻的大小，則定值電阻A、B的阻值相等
如果在兩電阻兩端加相同的電壓，則相同時間內通過導體橫截面的電量之比為2∶1
第一節　導體的I－U特性曲線
1.C　[Q不是單位時間內通過橫截面的電量，是總電量，故A錯誤；Q是通過導體橫截面的電量，不是單位橫截面的電量，故B錯誤；比值是描述電流的強弱，故C正確；公式I＝可用來求解電流的大小，是電流的定義式，電流不是由電量和時間所決定的，故D錯誤。]
2.C　[2 s內流過的電量為Q＝5.0×1015×2×1.6×10－19 C＋1.0×1016×1.6×10－19 C＝3.2×10－3 C。則由電流的定義可知I＝＝ A＝1.6 mA，由于正離子水平向右移動，則電流的方向向右。故A、B、D錯誤，C正確。]
3.B　[根據公式Q＝It，可得在單位時間內發射的重離子的電量為Q＝1.2×10－5 C，故個數為n＝＝個＝1.5×1013個，B正確。]
4.BD　[題圖中導體的長度為l＝vt，則導體的體積V＝Sl，設在t時間內該導體內的自由電子都能通過右側的橫截面，所以在t時間內通過導體某一橫截面的電量Q＝neV＝neSvt，由電流的定義式有I＝＝＝neSv，故A、C錯誤，B、D正確。]
5.B　[根據電流的微觀表達式可知I＝neabv甲，I＝nelbv乙，則v甲∶v乙＝l∶a，故B正確。]
6.D　[電阻是導體自身的性質，公式R＝是導體電阻的定義式，導體的電阻與導體兩端電壓和導體中的電流無關，只是可以利用導體兩端的電壓和通過的電流來計算，故D正確。]
7.AD　[由I－U圖像可知，圖線是一條過原點的傾斜直線，即I和U成正比，A項正確；電阻R＝＝ Ω＝2 Ω，B項錯誤；由于縱、橫坐標的標度不一樣，故不能用表示電阻，C項錯誤；在R兩端加上6.0 V電壓時，I＝＝ A＝3.0 A，每秒通過電阻橫截面的電量Q＝It＝3.0×1 C＝3.0 C，D項正確。]
8.AD　[流過導體的電流為1 A時，兩端電壓為5 V，則導體的電阻為R1＝＝5 Ω，A正確；加在導體兩端的電壓為12 V時，流過導體的電流為1.5 A，則導體的電阻為R2＝＝8 Ω，B錯誤；由A、B解析可知導體電阻隨電壓的升高而增大，該導體是非線性元件，C錯誤，D正確。]
9.D　[環轉動一周的時間為t＝，一周內通過某一截面的電量為Q，則由環產生的等效電流為I＝＝，故選項D正確。]
10.C　[滑動變阻器為分壓式接法，燈泡兩端的電壓在0～U范圍內變化，選項C正確。]
11.D　[質子在加速器中加速，有eU＝mv2，根據電流的微觀表達式I＝neSv，聯立解得n＝，故D正確。]
12.B　[I－U圖線上的點與原點連線斜率的倒數表示電阻，由題圖甲可知a、b兩個電阻阻值恒定，且Ra13.AD　[由歐姆定律可知RA＝＝ Ω＝3 Ω，RB＝＝ Ω＝6 Ω，故A正確，C錯誤；兩電阻兩端加相同的電壓時，流過兩定值電阻的電流之比為2∶1，相同時間內通過導體橫截面的電量之比為2∶1，故B錯誤，D正確。]第一節　導體的I－U特性曲線
學習目標　1.知道電流的定義、單位及方向的規定，理解恒定電流。2.會推導電流的微觀表達式，了解表達式中各物理量的含義。3.掌握歐姆定律，理解伏安特性曲線的意義。
知識點一　電　流
流量Q是描述水流大小的物理量，大小等于單位時間內通過某橫截面積的水的體積，單位時間流出的水的體積越大，水流越大。計算公式Q＝。同理，電荷定向移動形成電流，類比水流流量，思考如何定義電流的大小。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.電流
（1）概念：電流是由電荷　　　　移動形成的。為了表示電流的強弱，物理學中把通過某段導體橫截面的　　　　與所用時間t之比稱為通過這段導體的電流。
（2）定義式：I＝　　　　　　。
（3）單位：在國際單位制中，電流的單位是　　　　，簡稱安，符號是A，1 A＝1 C/s。常用的電流單位還有毫安（mA）和微安（μA）。
（4）方向：規定　　　　定向移動的方向為電流的方向。
注意：電流雖然有方向，但是它遵循代數運算法則，所以電流是標量。
（5）電流形成的條件
①內因：有自由電荷，比如金屬導體中的自由電子或電解液中的正、負離子等。
②外因：導體兩端存在電壓。
2.恒定電流
（1）直流：導體中的電流方向　　　　隨時間而改變的電流稱為直流。
（2）恒定電流：電流的方向和強弱都不隨時間而　　　　的電流稱為恒定電流。
（3）恒定電流的特點是在任何相等時間內通過導體某橫截面的電量都相等。
【思考】
1.金屬導體中單位時間內通過導體橫截面的負電荷的電量為總電量，那么電解液中應計算單位時間內流過導體橫截面的正電荷的電量還是負電荷的電量呢？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.判斷正誤
（1）導體中的電流一定是正電荷定向移動形成的。（　　）
（2）電子定向移動的方向就是電流的方向。（　　）
（3）電流越大，單位時間內通過導體橫截面的電量越多。（　?。?br/>例1 （多選）如圖所示，電解池內有一價的電解液，t時間內通過溶液內截面S的正離子數是n1，負離子數是n2，設元電荷為e，以下解釋中正確的是（　?。?br/>A.正離子和負離子定向移動形成的電流方向都是從A→B
B.電解液內正、負離子向相反方向移動，電流抵消
C.電流I＝
D.電流I＝
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.金屬導體中的電流是由自由電子定向移動形成的，因此Q為通過導體橫截面的自由電子的電量。
2.電解質溶液中電流的方向與正離子定向移動的方向相同，與負離子定向移動的方向相反。
3.電解質溶液中的電流是正、負離子同時向相反方向定向移動形成的，因此Q為正、負離子電量的絕對值之和?！　　　?br/>訓練1 電路中有一電阻，通過電阻的電流為5 A，在通電5分鐘的時間內，通過電阻橫截面的電子數為（e＝1.6×10－19 C）（　　）
A.1 500個 B.9.375×1019個
C.9.375×1021個 D.9.375×1020個
知識點二　電流的微觀表達式
如圖所示為表示粗細均勻的一段長為l的導體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體定向移動的平均速率為v，設導體的橫截面積為S，導體單位體積內的自由電荷數為n，每個自由電荷的電量大小為q。則：
導體內的自由電荷全部通過橫截面D所用的時間t＝。導體內的自由電荷總數
N＝nlS
總電量Q＝Nq＝　　　　
此導體中的電流I＝＝　　　?。健　　　　?br/>1.I＝是電流的定義式，I與通過導體橫截面的電量Q及時間t無關。
2.I＝nqSv是電流的微觀表達式，從微觀上看，電流取決于導體中單位體積內的自由電荷數n、每個自由電荷的電量大小q、自由電荷定向移動的平均速率v、還與導體的橫截面積S有關。
3.區別三種速率
自由電子定向移動的平均速率 金屬導體中的自由電子定向移動形成電流，其中自由電子定向移動的平均速率的數量級一般為10－4 m/s
自由電子熱運動速率 導體內的自由電子在永不停息地做無規則熱運動，由于熱運動，自由電子向各個方向運動的機會相等，故不能形成電流，常溫下自由電子熱運動速率的數量級為105m/s
電場傳播速率（或電流傳導速率） 等于光速。閉合開關的瞬間，電路中各處以真空中光速c的速度建立恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向運動，整個電路也就幾乎同時形成了電流
【思考判斷】
（1）導體內沒有電流時，就說明導體內部的電荷沒有運動。（　　）
（2）電子定向移動的平均速率越大，電流就越大。（　?。?br/>（3）對一粗細不均勻的同種材料制成的導體通電，粗的地方電荷定向移動速率小，細的地方大。（　?。?br/>例2 （2024·佛山市高二月考）如圖所示，金屬導體的長為l、高為a、寬為b，導體單位體積內的自由電子數為n，自由電子的電量為e，當金屬導體C、D兩端電壓為U時，流過導體的電流為I。下列說法正確的是（　?。?br/>A.自由電子定向移動的平均速率為
B.自由電子定向移動的平均速率為
C.自由電子定向移動的平均速率為真空中的光速c
D.自由電子定向移動的平均速率為
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訓練2 一橫截面積為S的銅導線，當有電壓加在該導線上時，導線中的電流為I，設每單位體積的導線中有n個自由電子，電子的電量為e，此時電子定向移動的速度為v，則（　?。?br/>A.Δt時間內通過導體橫截面的自由電子數目可表示為nvSΔt
B.Δt時間內通過導體橫截面的自由電子數目可表示為
C.電流的微觀表達式I可表示為nevΔt
D.電流的定義式I＝
知識點三　歐姆定律與導體的I－U特性曲線
1.歐姆定律
（1）內容：導體中的電流與導體兩端的電壓成　　　　，與導體的電阻成　　　　。
（2）表達式：I＝　　　　。
（3）計算電阻的表達式：R＝　　　　。
2.公式I＝和R＝的比較
比較項目 I＝ R＝
意義 歐姆定律的表達式 電阻的定義式
前后物理 量的關系 I與U成正比，與R成反比 R是導體本身的性質，線性元件的電阻不隨U、I的改變而改變
適用條件 適用于金屬導體、電解液等 適用于純電阻元件
3.導體的I－U特性曲線
（1）導體的I－U特性曲線：以縱坐標表示電流I、橫坐標表示電壓U畫出的I－U圖像。
（2）導電器件分類
①線性元件：導體的I－U特性曲線是通過坐標原點的　　　　，其電阻為定值，具有這種I－U特性曲線的電學元件稱為線性元件。
②非線性元件：I－U特性曲線不是　　　　　的電學元件稱為非線性元件。
4.I－U圖像與U－I圖像的比較
　　圖線 比較內容　　 I－U圖線 U－I圖線
坐標軸 U為橫軸，I為縱軸 I為橫軸，U為縱軸
斜率 圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體電阻的倒數 圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體的電阻
線性元件圖線的形狀 R1＞R2 R3＞R4
非線性元件圖線的形狀 電阻隨U的增大而增大 電阻隨I的增大而減小
【思考】
1.甲、乙兩個電學元件的I－U圖像如圖所示，試分析它們的電阻如何變化。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.在I－U曲線上，A、B兩點的電阻怎么計算？那么A的切線與B點和原點連線的斜率又代表什么呢？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例3 （多選）（2024·汕頭市期中）已知兩個導體的電阻之比R1∶R2＝2∶1，那么（　　）
A.若兩導體兩端電壓相等，則I1∶I2＝2∶1
B.若兩導體兩端電壓相等，則I1∶I2＝1∶2
C.若兩導體中電流相等，則U1∶U2＝2∶1
D.若兩導體中電流相等，則U1∶U2＝1∶2
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例4 （多選）導體的I－U特性曲線表示導體的導電特性。如圖是A、B兩個導體的伏安特性曲線，其中圖線A的斜率為k，并且圖線A與橫軸成α角。關于這兩個導體的伏安特性曲線，下列說法正確的是（　?。?br/>A.兩條圖線的交點表示此狀態下兩導體的電阻相等
B.導體A的電阻值不隨電壓變化而變化，B的電阻隨電壓的增大而減小
C.導體B是非線性元件，曲線上某點切線的斜率為相應狀態的電阻的倒數
D.導體A為線性元件，且RA＝＝
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
非線性元件電阻的確定
如圖所示，非線性元件的I－U圖線是曲線，導體電阻Rn＝，即電阻等于圖線上點（Un，In）與坐標原點連線的斜率的倒數，而不等于該點切線斜率的倒數。
例5 （粵教版教材P59練習2改編）一研究小組通過實驗畫額定電壓為3 V的小燈泡的伏安特性曲線，在（a）、（b）兩電路中，最好選用（b）電路進行實驗，理由是（　?。?br/>A.能夠使小燈泡兩端的電壓從零開始增大
B.能夠控制電路的電流和電壓
C.能夠使通過小燈泡的電流更大
D.能夠使小燈泡兩端的電壓更高
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總結提升 滑動變阻器的兩種接法及其應用
限流式接法 分壓式接法
電路圖
閉合開關前滑片位置 滑片在最左端，以保證滑動變阻器接入電路中的阻值最大，電路電流最小 滑片在最左端，開始時R兩端的電壓為零
負載R兩端的電壓調節范圍 U～U 0～U
隨堂對點自測
1.（電流的理解與計算）雷擊，指打雷時電流通過人、畜、樹木、建筑物等而造成殺傷或破壞，其中一種雷擊形式是帶電的云層與大地上某點之間發生迅猛的放電現象，叫作“直擊雷”。若某次發生“直擊雷”前瞬間云層所帶的電量為8 C，雷擊時放電時間為200 μs，則此次雷擊時的平均電流為（　　）
A.0.04 A B.4×104 A C.0.08 A D.8×104 A
2.（電流的微觀表達式）（多選）一段材料、截面均勻的導線中，通過的電流為I，導線的橫截面積為S，單位長度導線內的電子數量為n，電子的電量為e，單位時間內通過導線中某橫截面的電子數為N。則導線中電子運動的速率v為（　?。?br/>A. B. C. D.
3.（歐姆定律的理解）（多選）對于歐姆定律的理解，下列說法中正確的是（　?。?br/>A.由I＝，通過電阻的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比
B.由U＝IR，對一定的導體，通過它的電流越大，它兩端的電壓也越大
C.由R＝，導體的電阻跟它兩端的電壓成正比，跟通過它的電流成反比
D.對所有的導體，在溫度不變的情況下，它兩端的電壓與通過它的電流的比值保持不變
4.（歐姆定律與導體的I－U特性曲線）（2024·廣東中山高二期末）圖甲為測繪小燈泡伏安特性曲線實驗電路圖，圖乙為實驗所得伏安特性曲線，小燈泡額定電壓為3 V。以下說法正確的是（　　）
A.開關閉合前滑動變阻器的滑片應該置于最右端
B.圖線表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而減小
C.小燈泡正常工作時的電阻為15.0 Ω
D.電流表的分壓作用導致該實驗有誤差
第一節　導體的I－U特性曲線
知識點一
導學　提示　可用單位時間內通過某橫截面積的電量表示電流的大小，I＝。
知識梳理
1.(1)定向　電量Q　(2)　(3)安培　(4)正電荷
2.(1)不　(2)改變
[思考]
1.提示　應計算正負電荷的總電量
2.(1)×　(2)×　(3)√
例1 AD　[正離子定向移動的方向和負離子定向移動的反方向是電流的方向，都是從A→B，故A正確，B錯誤；由I＝得I＝，故C錯誤，D正確。]
訓練1 C　[由Q＝It和n＝得n＝＝9.375×1021個，故C正確。]
知識點二
導學　提示　nlSq　　nqSv
[思考判斷]
1.(1)×　(2)×　(3)√
例2 D　[由電流的微觀表達式可得I＝neabv，解得v＝，故D正確。]
訓練2 A　[設Δt時間內通過導體橫截面的自由電子數目為N，由電流定義式I＝有I＝，可得N＝，B、D錯誤；在Δt時間內，以平均速率v定向移動的電子在銅導線中經過的長度為vΔt，由于銅導線的橫截面積為S，則在Δt時間內，電子經過的導線對應體積為vΔtS，則在Δt時間內，通過導線橫截面的自由電子數目可表示為N＝nvSΔt，電流的微觀表達式為I＝＝＝nSve，A正確，C錯誤。]
知識點三
1.(1)正比　反比　(2)　(3)　3.(2)①直線?、谥本€
[思考]
1.提示　甲為非線性元件，電阻隨電壓升高而變小；乙為線性元件，電阻恒定。
2.提示　RA＝，RB＝；A點的切線代表電阻的倒數，B點和原點連線的斜率表示電阻的變化快慢程度。
例3 BC　[當兩導體兩端電壓相等時，由I＝得I1∶I2＝R2∶R1＝1∶2，B正確，A錯誤；當兩導體中電流相等時，由U＝IR得U1∶U2＝R1∶R2＝2∶1，C正確，D錯誤。]
例4 AB　[兩條圖線的交點處，兩電阻的U和I相等，根據R＝，可知電阻也相等，故A正確；I－U圖像中圖像上的點與原點的連線的斜率表示電阻的倒數，根據圖像可知，導體A的電阻值不隨電壓變化而變化，B的電阻隨電壓的增大而減小，故C錯誤，B正確；導體A的I－U特性曲線是直線，則導體A為線性元件，圖線A的斜率k等于導體A電阻的倒數，但傾角的正切值與橫軸和縱軸的分度值有關，斜率與傾角的正切值不一定相等，則RA＝≠，故D錯誤。]
例5 A　[滑動變阻器在電路中的接法有分壓式和限流式兩種接法，“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，小燈泡電壓或電流需要從零調節，所以滑動變阻器的接法采用分壓式，所以選用(b)電路進行實驗，理由是能夠使小燈泡兩端的電壓從零開始增大，故A正確，B、C、D錯誤。]
隨堂對點自測
1.B　[已知雷擊時放電時間為200 μs，放電量等于8 C，則此次雷擊時的平均電流為I＝＝ A＝4×104 A，故B正確。]
2.AD　[取一段長為L的導線，其中的電子剛好全部通過這段導線的時間為t＝，這段導線中的電子數為Ln，電量為Lne，這些電量在t時間內通過，則根據電流的定義可得I＝＝＝nev，解得電子速度為v＝，故A正確，B錯誤；單位時間內通過這段導線的電量也可以寫作Ne，根據電流定義有I＝Ne即Ne＝＝nev，解得v＝，故C錯誤，D正確。]
3.AB　[根據歐姆定律可知通過電阻的電流跟它兩端的電壓成正比，跟它的電阻成反比，故A正確；根據U＝IR，對一定的導體，通過它的電流越大，它兩端的電壓也越大，故B正確；導體的電阻是由它本身的性質決定的，與加在它兩端的電壓以及流過它的電流無關，故C錯誤；根據R＝，對非線性元件，在溫度不變的情況下，電阻隨電壓的變化而變化，它兩端的電壓與通過它的電流的比值變化，故D錯誤。]
4.C　[開關閉合前滑動變阻器的滑片應該置于最左端，A錯誤；隨電壓的增加，圖線上各點與原點連線的斜率減小，則電阻增大，即表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而增大，B錯誤；小燈泡正常工作時電壓為3 V，電流為0.2 A，則電阻為R＝＝15 Ω，C正確；電壓表直接測量小燈泡兩端的電壓，而電流表測小燈泡和電壓表的電流之和，則電壓表的分流作用導致該實驗有誤差，D錯誤。](共59張PPT)
第一節　導體的I－U 特性曲線
第三章　恒定電流
1.知道電流的定義、單位及方向的規定，理解恒定電流。2.會推導電流的微觀表達式，了解表達式中各物理量的含義。3.掌握歐姆定律，理解伏安特性曲線的意義。
學習目標
目 錄
CONTENTS
知識點
01
隨堂對點自測
02
課后鞏固訓練
03
知識點
1
知識點二　電流的微觀表達式
知識點一　電　流
知識點三　歐姆定律與導體的I－U 特性曲線
知識點一　電　流
流量Q是描述水流大小的物理量，大小等于單位時間內通過某橫截面積的水的體積，單位時間流出的水的體積越大，水流越大。計算公式Q＝ 。同理，電荷定向移動形成電流，類比水流流量，思考如何定義電流的大小。
1.電流
(1)概念：電流是由電荷______移動形成的。為了表示電流的強弱，物理學中把通過某段導體橫截面的_________與所用時間t之比稱為通過這段導體的電流。
定向
電量Q
(2)定義式：I＝___。
(3)單位：在國際單位制中，電流的單位是______，簡稱安，符號是A，1 A＝1 C/s。常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(μA)。
(4)方向：規定_________定向移動的方向為電流的方向。
注意：電流雖然有方向，但是它遵循代數運算法則，所以電流是標量。
安培
正電荷
(5)電流形成的條件
①內因：有自由電荷，比如金屬導體中的自由電子或電解液中的正、負離子等。
②外因：導體兩端存在電壓。
2.恒定電流
(1)直流：導體中的電流方向___隨時間而改變的電流稱為直流。
(2)恒定電流：電流的方向和強弱都不隨時間而______的電流稱為恒定電流。
(3)恒定電流的特點是在任何相等時間內通過導體某橫截面的電量都相等。
不
改變
【思考】
1.金屬導體中單位時間內通過導體橫截面的負電荷的電量為總電量，那么電解液中應計算單位時間內流過導體橫截面的正電荷的電量還是負電荷的電量呢？
提示　應計算正負電荷的總電量
2.判斷正誤
(1)導體中的電流一定是正電荷定向移動形成的。( )
(2)電子定向移動的方向就是電流的方向。( )
(3)電流越大，單位時間內通過導體橫截面的電量越多。( )
×
√
×
例1 (多選)如圖所示，電解池內有一價的電解液，t時間內通過溶液內截面S的正離子數是n1，負離子數是n2，設元電荷為e，以下解釋中正確的是(　　)
AD
1.金屬導體中的電流是由自由電子定向移動形成的，因此Q為通過導體橫截面的自由電子的電量。
2.電解質溶液中電流的方向與正離子定向移動的方向相同，與負離子定向移動的方向相反。
3.電解質溶液中的電流是正、負離子同時向相反方向定向移動形成的，因此Q為正、負離子電量的絕對值之和。　　　　
訓練1 電路中有一電阻，通過電阻的電流為5 A，在通電5分鐘的時間內，通過電阻橫截面的電子數為(e＝1.6×10－19 C)(　　)
A.1 500個 B.9.375×1019個
C.9.375×1021個 D.9.375×1020個
C
知識點二　電流的微觀表達式
如圖所示為表示粗細均勻的一段長為l的導體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體定向移動的平均速率為v，設導體的橫截面積為S，導體單位體積內的自由電荷數為n，每個自由電荷的電量大小為q。則：
3.區別三種速率
自由電子定向移動的平均速率 金屬導體中的自由電子定向移動形成電流，其中自由電子定向移動的平均速率的數量級一般為10－4 m/s
自由電子熱運動速率 導體內的自由電子在永不停息地做無規則熱運動，由于熱運動，自由電子向各個方向運動的機會相等，故不能形成電流，常溫下自由電子熱運動速率的數量級為105m/s
電場傳播速率(或電流傳導速率) 等于光速。閉合開關的瞬間，電路中各處以真空中光速c的速度建立恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向運動，整個電路也就幾乎同時形成了電流
【思考判斷】
(1)導體內沒有電流時，就說明導體內部的電荷沒有運動。( )
(2)電子定向移動的平均速率越大，電流就越大。( )
(3)對一粗細不均勻的同種材料制成的導體通電，粗的地方電荷定向移動速率小，細的地方大。( )
×
√
×
D
例2 (2024·佛山市高二月考)如圖所示，金屬導體的長為l、高為a、寬為b，導體單位體積內的自由電子數為n，自由電子的電量為e，當金屬導體C、D兩端電壓為U時，流過導體的電流為I。下列說法正確的是(　　)
A
知識點三　歐姆定律與導體的I－U特性曲線
1.歐姆定律
(1)內容：導體中的電流與導體兩端的電壓成______，與導體的電阻成______。
正比
反比
(2)表達式：I＝___。
(3)計算電阻的表達式：R＝___。
3.導體的I－U特性曲線
(1)導體的I－U特性曲線：以縱坐標表示電流I、橫坐標表示電壓U畫出的I－U圖像。
(2)導電器件分類
①線性元件：導體的I－U特性曲線是通過坐標原點的______，其電阻為定值，具有這種I－U特性曲線的電學元件稱為線性元件。
②非線性元件：I－U特性曲線不是______的電學元件稱為非線性元件。
直線
直線
4.I－U 圖像與U－I 圖像的比較
　　圖線 比較內容　　 I－U圖線 U－I圖線
坐標軸 U為橫軸，I為縱軸 I為橫軸，U為縱軸
斜率 圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體電阻的倒數 圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體的電阻
線性元件圖線的形狀 R1＞R2
R3＞R4
非線性元件圖線的形狀 電阻隨U的增大而增大
電阻隨I的增大而減小
【思考】
1.甲、乙兩個電學元件的I－U圖像如圖所示，試分析它們的電阻如何變化。
提示　甲為非線性元件，電阻隨電壓升高而變?。灰覟榫€性元件，電阻恒定。
2.在I－U曲線上，A、B兩點的電阻怎么計算？那么A的切線與B點和原點連線的斜率又代表什么呢？
BC
例3 (多選)(2024·汕頭市期中)已知兩個導體的電阻之比R1∶R2＝2∶1，那么(　　)
A.若兩導體兩端電壓相等，則I1∶I2＝2∶1
B.若兩導體兩端電壓相等，則I1∶I2＝1∶2
C.若兩導體中電流相等，則U1∶U2＝2∶1
D.若兩導體中電流相等，則U1∶U2＝1∶2
AB
例4 (多選)導體的I－U特性曲線表示導體的導電特性。如圖是A、B兩個導體的伏安特性曲線，其中圖線A的斜率為k，并且圖線A與橫軸成α角。關于這兩個導體的伏安特性曲線，下列說法正確的是(　　)
非線性元件電阻的確定
A
例5 (粵教版教材P59練習2改編)一研究小組通過實驗畫額定電壓為3 V的小燈泡的伏安特性曲線，在(a)、(b)兩電路中，最好選用(b)電路進行實驗，理由是(　　)
A.能夠使小燈泡兩端的電壓從零開始增大
B.能夠控制電路的電流和電壓
C.能夠使通過小燈泡的電流更大
D.能夠使小燈泡兩端的電壓更高
解析　滑動變阻器在電路中的接法有分壓式和限流式兩種接法，“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，小燈泡電壓或電流需要從零調節，所以滑動變阻器的接法采用分壓式，所以選用(b)電路進行實驗，理由是能夠使小燈泡兩端的電壓從零開始增大，故A正確，B、C、D錯誤。
總結提升 滑動變阻器的兩種接法及其應用
限流式接法 分壓式接法
電路圖
閉合開關前滑片位置 滑片在最左端，以保證滑動變阻器接入電路中的阻值最大，電路電流最小 滑片在最左端，開始時R兩端的電壓為零
負載R兩端的電壓調節范圍 0～U
隨堂對點自測
2
B
1.(電流的理解與計算)雷擊，指打雷時電流通過人、畜、樹木、建筑物等而造成殺傷或破壞，其中一種雷擊形式是帶電的云層與大地上某點之間發生迅猛的放電現象，叫作“直擊雷”。若某次發生“直擊雷”前瞬間云層所帶的電量為8 C，雷擊時放電時間為200 μs，則此次雷擊時的平均電流為(　　)
A.0.04 A B.4×104 A C.0.08 A D.8×104 A
AD
2.(電流的微觀表達式)(多選)一段材料、截面均勻的導線中，通過的電流為I，導線的橫截面積為S，單位長度導線內的電子數量為n，電子的電量為e，單位時間內通過導線中某橫截面的電子數為N。則導線中電子運動的速率v為(　　)
AB
3.(歐姆定律的理解)(多選)對于歐姆定律的理解，下列說法中正確的是(　　)
C
4.(歐姆定律與導體的I－U特性曲線)(2024·廣東中山高二期末)圖甲為測繪小燈泡伏安特性曲線實驗電路圖，圖乙為實驗所得伏安特性曲線，小燈泡額定電壓為3 V。以下說法正確的是(　　)
A.開關閉合前滑動變阻器的滑片應該置于最右端
B.圖線表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而減小
C.小燈泡正常工作時的電阻為15.0 Ω
D.電流表的分壓作用導致該實驗有誤差
課后鞏固訓練
3
C
對點題組練
題組一　電流
C
2.如圖所示某電解池中，若在2 s內有5.0×1015個二價正離子和1.0×1016個一價負離子通過某截面M，其中正離子水平向右移動，那么通過這個截面的電流的大小和方向是(　　)
A.0.8 mA，水平向左
B.0.08 mA，水平向左
C.1.6 mA，水平向右
D.0.16 mA，水平向右
B
3.重離子腫瘤治療裝置中可發射＋5價重離子束，其電流為1.2×10－5 A，則在1 s內發射的重離子個數為(e＝1.6×10－19 C)(　　)
A.3.0×1012 B.1.5×1013
C.7.5×1013 D.3.75×1014
BD
題組二　電流的微觀表達式
4.(多選)如圖所示，一金屬導體的橫截面積為S，單位體積內有n個自由電子，每個自由電子的電量是e，自由電子做無規則運動的平均速率為v0，定向移動的速率是v，則(　　)
A.導體中電流為neSv0
B.導體中電流為neSv
C.時間t內流過導體某一橫截面的電量為neSv0t
D.時間t內流過導體某一橫截面的電量為neSvt
B
5.(2024·廣東茂名期中)如圖所示為一長方形金屬導體，其長為l、高為a、寬為b。當從左右兩面或者上下兩面流過的電流均為I時，金屬導體內自由電子定向移動的平均速率之比v甲∶v乙等于(　　)
A.a∶b B.l∶a C.l∶b D.a∶l
解析　根據電流的微觀表達式可知I＝neabv甲，I＝nelbv乙，則v甲∶v乙＝l∶a，故B正確。
D
題組三　歐姆定律與導體的I－U特性曲線
A.跟導體兩端的電壓成正比
B.與導體中的電流成反比
C.決定于通過導體的電流和導體兩端的電壓
D.可以利用導體兩端的電壓和通過的電流來計算
AD
7.(多選)如圖所示是電阻R的I－U圖像，圖中α＝45°，由此得出(　　)
AD
8.(多選)由鎢合金制成的導體的I－U特性曲線如圖所示，根據該圖線及相應坐標可知(　　)
A.流過導體的電流為1 A時，導體的電阻是5 Ω
B.加在導體兩端的電壓為12 V時，導體的電阻是14 Ω
C.該導體是線性元件
D.該導體是非線性元件
D
9.半徑為R的均勻帶電圓環，橫截面積為S，所帶電量為Q，現使圓環繞垂直圓環所在平面且過圓心的軸以角速度ω勻速轉動，則由環產生的等效電流為(　　)
綜合提升練
C
10.如圖所示，A、B間電壓恒為U，在滑動變阻器的滑片P逐漸向上端移動的過程中燈泡兩端的電壓數值(　　)
A.一直為U
B.一直為0
C.逐漸增大到U
D.先由0逐漸增大到U再減小到0
解析　滑動變阻器為分壓式接法，燈泡兩端的電壓在0～U范圍內變化，選項C正確。
D
11.某些腫瘤可以用“質子療法”進行治療。在這種療法中，為了能讓質子進入癌細胞，首先要實現質子的高速運動，該過程需要一種被稱作“粒子加速器”的裝置來實現。質子先被加速到較高的速度，然后轟擊腫瘤并殺死癌細胞。如圖所示，來自質子源的質子(初速度為零)，經加速電壓為U的加速器加速后，形成細柱形的質子流。已知細柱形的質子流橫截面積為S，其等效電流為I；質子的質量為m，電量為e。那么這束質子流內單位體積的質子數n是(　　)
B
12.a、b、c、d四個電阻的I－U特性曲線如圖所示，則下列說法中正確的是(　　)
AD
培優加強練
13.(多選)如圖甲、乙所示分別為定值電阻A和定值電阻B的U－I曲線，則下列說法中正確的是(　　)
A.定值電阻A的阻值為3 Ω
B.如果在兩電阻兩端加相同的電壓，流過兩定值電阻的電流相同
C.由于U－I曲線的斜率表示電阻的大小，則定值電阻A、B的阻值相等
D.如果在兩電阻兩端加相同的電壓，則相同時間內通過導體橫截面的電量之比為2∶1

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