2019_2020学年高考物理主题2电路及其应用1电源和电流学案（必修3）

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1、1电源和电流[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解电流的形成条件、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、单位及方向的规定，会用公式q＝It分析相关问题.科学思维：会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素.一、电源1.定义：能把电子在电源内部从电源正极搬运到负极的装置.2.作用：移送电荷，维持电源正、负极间有一定的电势差，保持电路中有持续电流.二、恒定电场1.定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场.2.形成：当电路达到稳定时，导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的.3.特点：任何位置

2、的电荷分布和电场强度都不随时间变化，其基本性质与静电场相同.三、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.q2.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t强弱程度的物理量.1.判断下列说法的正误.(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动.(×)(2)电流既有大小，又有方向，是矢量.(×)(3)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的.(×)(4)电子定向移动的方向就是电流的方向.(×)(5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多.(√)2.在一次闪电的过程中，流动的电

3、荷量大约为300C，持续的时间大约是0.005s，所形成的平均电流强度为________A.4答案6.0×10一、电流的理解和计算如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2.(1)确定通过导电液体中电流的方向.(2)计算导电液体中电流的大小.答案(1)电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右.

4、q1

5、＋

6、q2

7、(2)I＝.t1.电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的

8、方向相反.q2.电流的定义式：I＝.用该式计算出的电流是时间t内的平均值.对于恒定电流，电流的瞬t时值与平均值相等.3.电流虽然有方向，但它是标量，它遵循代数运算法则.例1如图1所示，电解池内有一价的电解液，t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是()图1A.当n1＝n2时电流强度为零n1－n2eB.当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝tn2－n1eC.当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度为I＝tn1＋n2eD.溶液内电流方向从A→B，电流强度为I＝t答案

9、D解析正离子定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反方向也是电流方向；有正、q负离子向相反方向经过同一截面时，公式I＝中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和，故tn1＋n2eI＝，电流方向由A指向B，与正、负离子的数量无关，A、B、C错误，D正确.t1819针对训练1某电解池，如果在1s内共有5×10个二价正离子和1×10个一价负离子通过2面积为0.1m的某截面，那么通过这个截面的电流是()A.0B.0.8AC.1.6AD.3.2A答案D[学科素养]负电荷向一个方向定向移动，等效为正电荷向相反方向定向移动，所以在电解液中形成电流的电荷量

10、为正、负电荷电荷量的绝对值之和.通过以上两个题目，学生能更好地理解不同情景下电流的形成及电流的定义式，体现了“物理观念”的学科素养.二、电流的微观表达式1.电流的微观表达式的推导如图2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，导体每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：图2l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＝nlSv总电荷量Q＝Nq＝nlSqQnlSq此导体上的电流I＝＝＝nqvStlv2.电

11、流的微观表达式I＝nqvSq(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t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.[延伸阅读]三种速率的比较－5(1)电子定向移动速率：也是公式I＝neSv中的v，大小约为10m/s.8(2)电流的传导速率：就是导体中建立电场的速

12、率，等于光速，为3×10m/s.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.5(3)电子热运动