21电源和电流

《21电源和电流》由会员分享，可在线阅读，更多相关《21电源和电流（9页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、Nice纳黒电源和电流精讲年级：高中科目：物理 类型：同步制作人：黄海辉知识点：电源和电流一、电流的理解和计算i电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反.金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反.2.电流的大小（1）1 = *是电流的定义式，1= nqSv是电流的决定式，故电流的大小与通过导体横截面的电荷 量以及通电时间无关.电解液中应用1 = *计算电流时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和3.电流是标量电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则.二、电流的微观表达式1.1 = nqvS为电流的微观表达式，从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷

2、数、每个自由电荷的电荷量、定向移动的速率大小，还与导体的横截面积有关.若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为1= nqv.2. 公式1= nqvS中的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，电流是电子在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的例1如图3所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面 S的正离子数是ni，负离子数是n2,设元电荷为e,A. 当ni =乜时电流强度为零B. 当n1 n2时，电流方向从 AtB，电流强度为1=山C. 当n1 n2时，电流方向从Bta，电流强度为1=门2丁 eD. 溶液内电流方向从 AtB,电

3、流强度为I =山：“2 答案 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、负离子反向经过同一截面时，公式1 = q中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和，故1 =丄二严，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.特别提醇）计算电流时，要分清形成电流的电荷种类，是只有正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时定向移动.当正、负电荷都参与定向移动时，正、负电荷对电流的形成都有贡献.例2导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 mm2.19（1）在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面（电子电荷量e= 1.6 x 10C）?自由电子的平均移动速率

4、是多大（设导体每立方米内有8.5X 1028个自由电子）?(3)自由电子沿导线移动 1 m,平均要多少时间？答案 (1)6.25 x 1018 个 (2)7.35 x 10_5 m/s (3)3.78 h 解析 (1)n = q =亘=6.25 x 1018 个.e e由公式1 = neSv，得v=I =neS28、/ , c、/ a r 19、/ c-6 m/S8.5X 1028x 1.6 x 10 X 105 7.3x10 m/ s.（3）沿导线移动1 m需用时157.35x 10s 3.78 h.例3铜的摩尔质量为 m,密度为p每摩尔铜原子有 n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e,今有

5、一根横截面积为 S的铜导线，通过电流为I时，电子定向移动的平均速率为 （）代光速c B.neS C.ni 芝卩 答案 D解析 设电子定向移动的速率为v，那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt S中的自由电子数,而体积为vtS的铜的质量为VS摩尔数为晋咱由电子数为vtS pn所以电荷量q =，由 1 =：=書得v =谱Sp故A、B、C错，D对.知识点拓展一一电流的微观表达式如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为I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为 q.(1) AD导体

6、中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？(2) 这些电荷都通过横截面 D所需的时间是多少？(3) 导体AD中的电流是多大？答案 nIS n ISq (2)十(3)1 = Q = nyq= nqvSv知识拓展伏打电池电池是由意大利帕维亚大学的亚历山大伏达教授发明的。这天，像往常一样，伏打教授来到图书馆查阅有关资料。突然，一本德国科学家的实验报告汇编引起了他的注意，这本书记载了一个叫斯罗扎的科学家在1750年做的一个实验。斯罗扎在实验报告中说：把两个不同的金属分别夹在舌头的上下，然后用一根金属导线连接 两块金属块，此时，舌头上会有一种酸的感觉；如果用两块相同的金属片夹在舌头上下，就没有这种感觉。伏打看

7、完这个实验报告，欣喜若狂。回到实验室，伏达马上找到一块薄锡片 和一枚新银币，并用一根导线将它们连接起来。果然，他的舌头出现了麻木的感觉。这是触电的感觉，”伏打对助手说，导线中肯定有电在流动。伏达发现，单独使用锡片或银币 在口腔做实验时，没有这种感觉。这是什么原因呢？伏达推测，可能是口腔含有稀酸的缘故。根据这一推测，伏打改用稀酸做实验，果然，发现有麻木的感觉。稀酸实验的成功，给 了伏打极大的信心。他决定生产一种能产生和储存电能的装置。1799年，伏打按照自己的设计，把几个盛稀酸的杯子排在一起，然后在每个杯子中装一块锌片和铜片，并将前一个杯子中的铜片和后一个杯子中的锌片用导线连接。最后，两端用导线

8、接出。 伏打用手指捏住两端的导线，他不仅感到手指麻木， 而且身上也有这种感觉，这说明这种电源装置产生了相当大的电压。把这宝贝叫做伏打电池吧!伏打的助手建议。由于伏打发明了电池，1801年被法国皇帝拿破仑授予金质奖章，并封为伯爵。精练年级：高中 科目：物理 类型：同步知识点：电源和电流难度：中等总题量：10题预估总时间：30min一、选择题（16题为单选题，78题为多选题）1关于电流，以下说法正确的是 （）A. 通过截面的电荷量的多少就是电流的大小B. 电流的方向就是电子定向移动的方向C. 在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流D. 导体两端没有电压就不能形成电流答案 D2以下说法正确的

9、是（）A. 只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流B. 金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的C. 电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率D. 在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了答案 B解析 要有持续电流必须有电压，A错误.导体中形成电流的原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，B正确.电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，C错误.在形成电流时电子定向移动，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D错误.故选B.3. 在导体中有电流通过时，下列说法正确的是（）A. 电

10、子定向移动速率接近光速B. 电子定向移动速率即是电场传导速率C. 电子定向移动速率即是电子热运动速率D. 在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动答案 D5解析电子定向移动的速率很小，数量级为10 m/s ,自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了一个速率很小的定向移动故D正确，A错误电场的传导速率为光速c= 3 X108 m/s,无规则热运动速率的数量级为105 m/s.故B、C错4在示波管中，电子枪 2 s发射了 6x 1013个电子，则示波管中电流的大小为（）6 13A. 4.8 X 10 AB.3 x 10 A6 6C.3 X 10 AD.9.

11、6 X 10 A答案 A解析 电子枪2 s发射的电荷量q= 6x 1013x 1.6X 1019 c= 9.6X 106 C,所以示波管中的电6流大小为 1= q = 9.6 ；10A = 4.8X 106 A，故 A 正确，B、C、D 错误15北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道当环中电子以光速的10流动而形成10 mA的电流时，环中运行的电子数目为（已知光速c= 3X 108 m/s，电子电荷量e=1.6 X 10 19 C）（）A.5 X 1010 个B.5 X 1011 个C.1 X 102 个D.1 X 104 个答案 B解析电子运动一周所需要的时间：240 6

12、t = s= 8X 10 sX 3 X 10810在圆形轨道上任取一横截面，则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电荷量为：3一 6一 8q= It = 10X 10 X 8 X 10 c = 8 X 10 C8环中具有电子数 N= q= 8X 10 19个=5X 1011个e 1.6 X 106有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是（）A.甲、乙两导体的电流相同B乙导体的电流是甲导体的 2倍C乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等答案 B解析 由于单位

13、时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错，B对.由于I = nqSv，所以v =由于不知道甲、乙两导体的性质（n、q不知道），所以无法判断v，故C、D错.7.横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为1，设单位体积的导线中有 n个自由电子，电子的电何量为q.此时电子的疋向移动速率为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为( )A.n vStB. nvtItCT答案 ACItD.Sq解析 在t时间内，通过铜导线横截面的电荷量为It，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N =世，故C正确，D错误；把1 = nqSv代入N =我可得N= nvSt,

14、故A正确，B错误.qq8. 通常一次闪电历时约0.20.3 s,它由若干个相继发生的闪击构成，每个闪击持续时间仅4080 口,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中.在某一次闪电前云、地之间的电势差约为1X 109 V，云、地间距离约为 1 km ;第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6 C,闪击持续时间约为 60卩假定闪电前云、地间的电场是均匀的.根据以上数据，下列判断正确的是（）5A. 闪电电流的瞬时值可达到1 X 10 A14B. 整个闪电过程的平均功率约为1X 10 WC. 闪电前云、地间的电场强度约为 1X 106 V/m6D. 整个闪电过程向外释放的能量约为6X 10 J答案 AC

15、解析, q 65由丨=t = 6X105 A = 1X 10 A 知,9A 对；由 E= !d =V/m = 1X106V/m 知,C对;99由 W= qU = 6X 1 X 10 J= 6 X 10 J 知，D 错;6 X 1090.210W = 3 X 10 W,、非选择题9. 在一次闪电的过程中，流动的电荷量大约为300 C,持续的时间大约是 0.005 s,所形成的答案 6 X 104 a平均电流强度为多大？这些电荷量如果以 0.5 A的电流强度流过灯泡，可使灯泡照明多长时间？600 s解析 该次闪电形成的平均电流强度:g_ 30041 = t = 0.005 A = 6X 10 A.若闪电过程中流动的电荷量以0.5 A的电流通过灯泡，则照明的时间为：q 300t = , = s= 600 s. I 0.510. 已知电子的电荷量为 e,质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？解析 根据电流大小的定义式去求解， 截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量 Q= e.则有：1 = Q = T,再由库仑力提供向心力，有：k孑=咛