2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第1節(jié) 電源和電流 學(xué)案2.doc
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2019-2020年人教版高中物理選修3-1 第二章 第1節(jié) 電源和電流 學(xué)案2 課前自主學(xué)習(xí) 一、電源 1.帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)放電只能形成瞬間的電流:如圖1所示,當(dāng)用導(dǎo)線(xiàn)連接帶正、負(fù)電荷的導(dǎo)體A、B時(shí),導(dǎo)線(xiàn)中的自由電子便會(huì)在靜電力的作用下沿導(dǎo)線(xiàn)做定向移動(dòng),帶負(fù)電的導(dǎo)體B________電子,帶正電的導(dǎo)體A________電子,周?chē)妶?chǎng)迅速減弱,兩導(dǎo)體間的電勢(shì)差很快消失,電流是________的. 圖1 2.電源能給電路提供持續(xù)的電流:在兩個(gè)導(dǎo)體間加一個(gè)裝置P,如圖2所示,它能源源不斷地把經(jīng)導(dǎo)線(xiàn)流到A的電子取走,補(bǔ)充給B,使A、B始終保持一定數(shù)量的正、負(fù)電荷,A、B周?chē)臻g始終存在一定的______,A、B之間始終保持一定的______.這樣電路就始終保持持續(xù)的________,這種搬運(yùn)電荷的裝置P就是________. 圖2 二、恒定電流 1.恒定電場(chǎng) 導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng),是由電源、導(dǎo)線(xiàn)等電路元件所積累的________共同形成的.盡管這些電荷也在運(yùn)動(dòng),但有的流走了,另外的又來(lái)補(bǔ)充,形成一種________平衡,這樣________的分布是穩(wěn)定的,形成的________也是穩(wěn)定的,不隨時(shí)間而改變,稱(chēng)為恒定電場(chǎng). 2.恒定電流 (1)恒定電流:由于恒定電場(chǎng)的作用,電路中的電流保持恒定.我們把______________都不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為恒定電流. (2)電流:①定義:通過(guò)導(dǎo)體截面的________與通過(guò)這些電荷量所用________的比值,叫做電流強(qiáng)度,簡(jiǎn)稱(chēng)電流. ②公式表達(dá):I=,或?qū)懗呻姾闪康谋磉_(dá)式:__________. ③單位:在國(guó)際單位制中是______,簡(jiǎn)稱(chēng)安,符號(hào)是A.更小的單位還有________ (mA)、________(μA),換算關(guān)系為:1 A= mA= μA. 核心知識(shí)探究 一、電源 [問(wèn)題情境] 電閃雷鳴時(shí),強(qiáng)大的電流使天空發(fā)出耀眼的閃光,但它只能存在一瞬間,手電筒中小燈泡能持續(xù)發(fā)光. 導(dǎo)體中的電流是怎樣形成的? 1.導(dǎo)體中有電流,是因?yàn)樽杂呻娮幼鍪裁催\(yùn)動(dòng)? 2.電路中之所以能有持續(xù)的電流,是因?yàn)殡娐穬啥司S持著一定的電勢(shì)差,這是什么元件在起作用? [要點(diǎn)提煉] 1.要使電路中保持持續(xù)的電流,電路兩端之間要有一定的________. 2.電源的作用:維持電路兩端始終有一定的________,使電路中保持______________. 二、恒定電流 [問(wèn)題情境] 導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的電場(chǎng),是由電源、導(dǎo)線(xiàn)等電路元件所積累的電荷共同形成的.這些電荷也在運(yùn)動(dòng),電荷的分布卻是穩(wěn)定的,這是為什么? [要點(diǎn)提煉] 1.由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定的電場(chǎng),稱(chēng)為_(kāi)___________. 2.在恒定電場(chǎng)中,任何位置的電場(chǎng)強(qiáng)度都不隨時(shí)間變化,所以它的基本性質(zhì)與________相同.在靜電場(chǎng)中所講的電勢(shì)、電勢(shì)差及其與電場(chǎng)強(qiáng)度的關(guān)系等,在恒定電場(chǎng)中________. [問(wèn)題情境] 1.什么樣的電流被稱(chēng)為恒定電流? 2.我們用什么物理量來(lái)描述電流的強(qiáng)弱程度? 3.電流的傳播速度是光速,電子在導(dǎo)線(xiàn)中也是以光速移動(dòng)嗎? [要點(diǎn)提煉] 1.我們把________都不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為恒定電流. 2.________是描述電流強(qiáng)弱的物理量,其單位是________,電荷量q=________. 解題方法探究 例1 某電解池中,若在2 s內(nèi)各有1.01019個(gè)二價(jià)正離子和2.01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面,那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是( ) A.0 B.0.8 A C.1.6 A D.3.2 A 聽(tīng)課記錄: 變式訓(xùn)練1 如圖3所示,電解池內(nèi)只含有一種CuCl2電解質(zhì)的電解液,t s內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的銅離子數(shù)是n,設(shè)基元電荷為e,試分析電解液中電流的方向和大小怎樣? 圖3 例2 電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流.若氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng),用e表示電子的電荷量,則其等效電流等于多少? 變式訓(xùn)練2 如圖4所示,一個(gè)半徑為r的細(xì)橡膠圓環(huán),均勻地帶上負(fù)電荷Q,當(dāng)它以角速度ω繞中心軸線(xiàn)逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),環(huán)中等效電流的大小為( ) 圖4 A.Q B. C. D. 例3 截面積為S的導(dǎo)線(xiàn)中通有電流I.已知導(dǎo)線(xiàn)每單位體積中有n個(gè)自由電子,每個(gè)自由電子的電荷量是e,自由電子定向移動(dòng)的速率是v,則在時(shí)間Δt內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電子數(shù)是( ) A.nSvΔt B.nvΔt C. D. 聽(tīng)課記錄: 變式訓(xùn)練3 一段粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體的橫截面積是S,導(dǎo)體單位長(zhǎng)度內(nèi)的自由電子數(shù)為n,金屬內(nèi)的自由電子的電荷量為e,自由電子做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率為v0,導(dǎo)體中通過(guò)的電流為I.則下列說(shuō)法中正確的有( ) A.自由電子定向移動(dòng)的速率為v0 B.自由電子定向移動(dòng)的速率為v= C.自由電子定向移動(dòng)的速率為真空中的光速c D.自由電子定向移動(dòng)的速率為v= 即學(xué)即練 1.關(guān)于電流的概念,下列說(shuō)法正確的是( ) A.通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,電流越大 B.電子定向移動(dòng)的速率越大,電流越大 C.單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中的電流越大 D.電流的傳導(dǎo)速率越大,電流越大 2. 如圖5所示,電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液,t s內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1,負(fù)離子數(shù)是n2,設(shè)基元電荷為e,則以下解釋中正確的是( ) 圖 5 A.正離子定向移動(dòng)形成電流方向從A→B,負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向B→A B.溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動(dòng),電流抵消 C.溶液內(nèi)電流方向從A到B,電流I= D.溶液內(nèi)電流方向從A到B,電流I= 3.導(dǎo)體中電流I的表達(dá)式為I=nqSv,其中S為導(dǎo)體的橫截面積,n為導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù),q為每個(gè)自由電荷所帶的電荷量,v是( ) A.導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速率 B.電流傳導(dǎo)速率 C.自由電荷定向移動(dòng)的速率 D.電子熱運(yùn)動(dòng)速率 4.有甲、乙兩導(dǎo)體,甲的橫截面積是乙的兩倍,而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙橫截面的電荷量是甲的2倍,下列說(shuō)法中正確的是( ) A.通過(guò)甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同 B.通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍 C.乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率是甲導(dǎo)體的2倍 D.甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率大小相同 5.如圖6所示,一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷,設(shè)棒每米的電荷量為q,當(dāng)此棒沿軸線(xiàn)方向做速度為v的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí),由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為( ) 圖6 A.vq B. C.qvS D. 參考答案 課前自主學(xué)習(xí) 一、1.失去 得到 瞬時(shí) 2.電場(chǎng) 電勢(shì)差 電流 電源 二、1.電荷 動(dòng)態(tài) 電荷 電場(chǎng) 2(1)大小和方向?。?)①電荷量q 時(shí)間t?、?q=It ③安培 毫安 微安 核心知識(shí)探究 一、 [問(wèn)題情境] 1.定向 2.電源 [要點(diǎn)提煉] 1.電勢(shì)差 2.電勢(shì)差 持續(xù)的電流 二、 [問(wèn)題情境] 電荷雖然也在流動(dòng),但有的流走了,另外的又來(lái)補(bǔ)充,所以電荷的分布是穩(wěn)定的. [要點(diǎn)提煉] 1.恒定電場(chǎng) 2.靜電場(chǎng) 同樣適用 [問(wèn)題情境] 1.大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流稱(chēng)為恒定電流. 2.“電流”這一物理量來(lái)描述電流的強(qiáng)弱程度.3.電子在導(dǎo)線(xiàn)中移動(dòng)速度很慢(見(jiàn)課本例1),不是光速. [要點(diǎn)提煉] 1.大小和方向 2.電流 安培 It 解題方法探究 例1 D [電荷的定向移動(dòng)形成電流,但正、負(fù)電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí),通過(guò)某截面的電荷量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和.故由題意可知,電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成,則在2 s內(nèi)通過(guò)截面的總電荷量應(yīng)為:q=1.610-1921.01019C+1.610-191 2.01019C=6.4 C.根據(jù)電流的定義式得:I== A=3.2 A.] 變式訓(xùn)練1 正離子定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?,?fù)離子定向移動(dòng)方向和電流方向相反,所以電解液中的電流方向由A向B.因電解液中只含電解質(zhì)CuCl2,二價(jià)正離子數(shù)為n,則一價(jià)負(fù)離子數(shù)為2n.電解液中是正、負(fù)兩種離子的定向移動(dòng)形成電流,故t s內(nèi)流過(guò)某截面的正、負(fù)離子的總電荷量為4ne,所以電流I=4ne/t. 例2 解析 假想電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體,在運(yùn)動(dòng)的軌跡上任取一截面,則在一個(gè)周期內(nèi)只有一個(gè)電子通過(guò)這個(gè)截面,由于電子電荷量題目已經(jīng)給出,只要求出電子運(yùn)動(dòng)的周期,就可以根據(jù)電流的定義求解.根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知,電子運(yùn)動(dòng)的周期為T(mén)=,因此電流為I===. 變式訓(xùn)練2 C [由電流的定義式得I===.] 例3 AC [電荷量q=It,單位體積內(nèi)的電子數(shù)已知,要求出Δt時(shí)間內(nèi)有多少電子通過(guò)截面,才能求出電子數(shù). (1)根據(jù)電流的定義式可知,在Δt內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)截面的電荷量q=IΔt. 所以在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的自由電子數(shù)為N==,選項(xiàng)C正確. (2)自由電子定向移動(dòng)的速率是v,因此在時(shí)間Δt內(nèi),位于以截面S為底、長(zhǎng)l=vΔt的這段導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的自由電子都能通過(guò)截面.這段導(dǎo)線(xiàn)的體積V=Sl=SvΔt,所以Δt內(nèi)通過(guò)截面S的自由電子數(shù)為N=nV=nSvΔt,選項(xiàng)A正確.] 變式訓(xùn)練3 D [本題考查的是對(duì)電流微觀(guān)表達(dá)式I=nqSv的理解,關(guān)鍵是理解v和n的物理意義,式中的n為單位體積內(nèi)自由電子數(shù),v為自由電子定向移動(dòng)的速率,而本題中n為單位長(zhǎng)度內(nèi)的自由電子數(shù),t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的自由電子數(shù)為長(zhǎng)度是vt內(nèi)的自由電子,其數(shù)量為nvt,電荷量q=nvte,所以電流I==nev,所以v=,故正確答案為D.] 即學(xué)即練 1.BC [A選項(xiàng)中沒(méi)有考慮時(shí)間的因素.B選項(xiàng)易漏選,當(dāng)電子的定向移動(dòng)的速率越大時(shí),單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越大,故電流越大.D選項(xiàng)中,電流的傳導(dǎo)速率是定值,為光速c.] 2.D [正離子的定向移動(dòng)方向就是電流方向,負(fù)離子定向移動(dòng)的反方向也是電流方向,有正負(fù)離子反向經(jīng)過(guò)同一截面時(shí),I=公式中q應(yīng)該是正、負(fù)離子所帶電荷量的絕對(duì)值之和.故I=,電流方向由A指向B,故選項(xiàng)D正確. 本題易錯(cuò)原因:對(duì)電解液導(dǎo)電問(wèn)題與金屬導(dǎo)電原理易混;避免方法:準(zhǔn)確審題,看清導(dǎo)電物質(zhì)是金屬還是電解質(zhì).] 3.C [從微觀(guān)上看,電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、電荷量、定向移動(dòng)速率,還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān).電荷的定向移動(dòng)形成電流,這個(gè)定向移動(dòng)的速率就是電流微觀(guān)表達(dá)式I=nqSv中的v,故選C.] 4.B [由于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙橫截面的電荷量是甲的2倍,因此通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲的2倍,故A錯(cuò),B正確.由于I=nqSv(n是單位體積中的自由電荷數(shù),q是自由電荷的電荷量,S是導(dǎo)體的橫截面積,v是自由電荷定向移動(dòng)的速率),所以v=,由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n、q不知道),所以無(wú)法判斷甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率的大小,故C、D錯(cuò).] 5.A [在垂直棒的運(yùn)動(dòng)方向選取某一橫截面,設(shè)棒長(zhǎng)為L(zhǎng),則棒上所有電荷通過(guò)這一橫截面所用的時(shí)間為t=.由電流定義式I=可得I==qv,故選項(xiàng)A正確.]- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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