11.1电源和电流（预习衔接.含解析）2025-2026学年高二上学期物理必修第三册人教版（2019）

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新课预习衔接 电源和电流
一．选择题（共5小题）
1．（2024 大通县期末）自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备，在最佳抢救时间的“黄金4分钟”内，对心脏骤停患者利用自动体外除颤器（AED）可进行有效的除颤和心肺复苏。某型号自动体外除颤器的电容器电容是16μF，充电后电容器的电压达到4kV，某次对某心脏骤停患者进行除颤时，平均放电电流达到16A（电荷量Q＝平均放电电流×放电时间），则下列说法正确的是（　　）
A．电容器充电后的电荷量为0.64C
B．电容器的平均放电时间为4×10﹣3s
C．不同患者进行除颤时平均电流相同
D．电容器放电过程中电容器的电容逐渐减小
2．（2024 福田区校级期末）下列说法中正确的是（　　）
A．电势是一个标量，单位是V/m
B．电场强度，电容都是用比值法定义的
C．电容器所带电荷量是指各个极板所带电荷量的代数和
D．电流是矢量，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向
3．（2024春 天山区校级期末）一个半径为r（米）的细橡胶圆环，均匀地带上Q（库仑）的负电荷，当它以角速度ω（弧度/秒）绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为（　　）
A．Q B． C． D．
4．（2024春 故城县校级期末）2023年9月3日，华为Mate60Pro发售，市场异常火爆，一机难求。该机搭载了一块5000mA h的大容量电池，若用充满电后的该手机观看视频，可连续观看12个小时，则观看视频时电池的平均放电电流约为（　　）
A．0.35A B．0.42A C．0.48A D．0.55A
5．（2024 巴彦淖尔期末）在4s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的总电荷量为4C，向左迁移的负离子所带的总电荷量为4C，那么电解槽中的电流为（　　）
A．2A B．4A C．6A D．8A
二．多选题（共5小题）
（多选）6．（2024 鼓楼区校级期中）关于电流，下列说法中正确的是（　　）
A．电流流向总是从高电势流向低电势
B．导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比
C．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大
D．因为电流有方向，所以电流是矢量
（多选）7．（2024 延吉市校级期末）关于电流的方向，下列说法正确的是（　　）
A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
B．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同
C．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
D．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反
（多选）8．（2024 沙依巴克区校级期末）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速度为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　）
A．nvSΔt B．nvΔt C． D．IΔtSq
（多选）9．（2024 红塔区校级期末）一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v．若将导线均匀拉长，使它的横截面的半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则（　　）
A．通过导线的电流为
B．通过导线的电流为
C．导线中自由电子定向移动的速率为
D．导线中自由电子定向移动的速率为
（多选）10．（2024 深圳校级月考）电解槽内有一价离子的电解溶液，溶液中插有两根碳棒A、B作为电极，将它们接在直流电源上，溶液中就有电流通过，假设时间t内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电量为e，以下解释正确的是（　　）
A．溶液内正负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
B．负离子定向移动的方向是从A到B
C．溶液内电流方向从B到A，电流I
D．溶液内电流方向从B到A，电流I
三．解答题（共5小题）
11．（2024 柳林县期中）根据I＝neSv还可估算电子定向移动的平均速率。有横截面积为1mm2的铜导线，每立方米体积内的自由电子数为8.4×1028个，电子的电荷量大小为1.6×10﹣19C。若通过该导线的电流为1A，导线中自由电子定向移动的平均速率为多大？
12．（2024 洮北区校级期中）某金属导体两端的电压为24V，30s内有36C的电荷量通过导体的横截面，则：
（1）每秒钟内有多少个自由电子通过该导体的横截面？
（2）导体中的电流有多大？
（3）该导体的电阻多大？
13．（2024 七星区校级月考）一根长为2m，横截面积为1.6×10﹣3m2的铜棒，两端电势差为5.0×10﹣2V，铜棒的电阻为2.19×10﹣3Ω，铜内自由电子密度为8.5×1029m﹣3．求：
（1）通过铜棒的电流
（2）铜棒内的电场强度
（3）自由电子定向移动的速率．
14．（2024 宁江区校级期中）电路中，每分钟有4.8×10﹣3C的电荷流过导线的某一横截面，已知一个电子的带电量为e＝1.6×10﹣19C，求：
（1）每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目；
（2）流过该导线的电流。
15．（2024 江川区校级期中）一根长为L＝2m，横截面积S＝1×10﹣3m2的铜棒，两端电势差为U＝5.44×10﹣2V，铜棒的电阻R＝2×10﹣5Ω，铜内自由电子的密度为n＝8.5×1029个 m﹣3，求：
（1）通过铜棒的电流；
（2）铜棒内电场强度；
（3）自由电子定向移动速率．
新课预习衔接 电源和电流
参考答案与试题解析
一．选择题（共5小题）
1．（2024 大通县期末）自动体外除颤器是一种便携式的医疗设备，在最佳抢救时间的“黄金4分钟”内，对心脏骤停患者利用自动体外除颤器（AED）可进行有效的除颤和心肺复苏。某型号自动体外除颤器的电容器电容是16μF，充电后电容器的电压达到4kV，某次对某心脏骤停患者进行除颤时，平均放电电流达到16A（电荷量Q＝平均放电电流×放电时间），则下列说法正确的是（　　）
A．电容器充电后的电荷量为0.64C
B．电容器的平均放电时间为4×10﹣3s
C．不同患者进行除颤时平均电流相同
D．电容器放电过程中电容器的电容逐渐减小
【考点】电流的概念及性质；电容的概念与物理意义．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；电容器专题；理解能力．
【答案】B
【分析】A.根据电容的定义式求电荷量；
B.根据电流强度的定义式求平均放电时间；
C.不同患者的电阻不同，根据欧姆定律分析作答；
D.根据电容器电容的决定因素分析作答。
【解答】解：A．根据电容的定义式，可得充电后电容器的带电量Q＝CU＝16×10﹣6×4×103C＝6.4×10﹣2C，故A错误；
B．根据电流强度的定义式，可得电容器的平均放电时间，故B正确；
C．不同患者的电阻不同，根据欧姆定律可知患者的平均电流不同，故C错误；
D．电容器的电容决定于电容器本身，与电容器是否带电无关，因此电容器放电过程电容器的电容保持不变，故D错误。
故选：B。
【点评】本题考查了电容器的定义式、电流强度的定义式和欧姆定律，知道电容器的电容决定于电容器本身，与电压和电荷量无关。
2．（2024 福田区校级期末）下列说法中正确的是（　　）
A．电势是一个标量，单位是V/m
B．电场强度，电容都是用比值法定义的
C．电容器所带电荷量是指各个极板所带电荷量的代数和
D．电流是矢量，规定正电荷定向移动的方向为电流的方向
【考点】电流的概念及性质；矢量和标量的区分与判断；电容的概念与物理意义．
【专题】定性思想；归纳法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】B
【分析】电势是标量；电场强度和电容都是用比值法定义的；电容器所带电荷量是其中一个极板所带电荷量的绝对值；电流是标量。
【解答】解：A．电势的运算法则是代数加减法则，所以电势是一个标量，单位是V，故A错误；
B．电场强度，电容都是用比值法定义的，故B正确；
C．电容器所带电量等于任意一个极板所带电荷量的绝对值，两个极板所带电荷量的代数和是零，故C错误；
D．物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向，虽然电流有方向，但是它的运算不适用于平行四边形法则，所以电流是标量，故D错误。
故选：B。
【点评】熟练掌握电势、电场强度、电容、电流等基本概念是解题的基础。
3．（2024春 天山区校级期末）一个半径为r（米）的细橡胶圆环，均匀地带上Q（库仑）的负电荷，当它以角速度ω（弧度/秒）绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为（　　）
A．Q B． C． D．
【考点】等效电流的计算．
【专题】恒定电流专题．
【答案】C
【分析】负电荷Q均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面则一个周期T内穿过此截面的电荷量为Q，因此应用电流的定义式I，再结合圆周运动相关的知识即可求解．
【解答】解：负电荷运动的周期T，则电流I，故C正确。
故选：C。
【点评】本题考查等效电流的求法，解题关键在于明确一个周期内流过导体截面的电量．
4．（2024春 故城县校级期末）2023年9月3日，华为Mate60Pro发售，市场异常火爆，一机难求。该机搭载了一块5000mA h的大容量电池，若用充满电后的该手机观看视频，可连续观看12个小时，则观看视频时电池的平均放电电流约为（　　）
A．0.35A B．0.42A C．0.48A D．0.55A
【考点】电流的概念及性质．
【专题】应用题；信息给予题；定量思想；方程法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】B
【分析】根据电流的定义求解即可。
【解答】解：由题意可知电池的电荷量为：Q＝5000mA h＝5A h，电流定义式得：
故B正确，ACD错误。
故选：B。
【点评】本题考查了电流的定义式，要牢记公式并能灵活运用。
5．（2024 巴彦淖尔期末）在4s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的总电荷量为4C，向左迁移的负离子所带的总电荷量为4C，那么电解槽中的电流为（　　）
A．2A B．4A C．6A D．8A
【考点】电流的概念及性质．
【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】A
【分析】由题计算出4s内通过截面正离子与负离子电量绝对值之和，根据电流的定义I，求解电流。
【解答】解：ABCD，正离子与负离子形成的电流同向，4s内通过横截面的电荷量为
Q＝4C+4C＝8C
则I2A
所以A正确，BCD错误。
故选：A。
【点评】本题是电流定义式的应用，关键确定通过导体截面的电量，当电流由正负离子向相反方向定向移动形成时，电量等于正离子与负离子电量绝对值之和。
二．多选题（共5小题）
（多选）6．（2024 鼓楼区校级期中）关于电流，下列说法中正确的是（　　）
A．电流流向总是从高电势流向低电势
B．导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比
C．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大
D．因为电流有方向，所以电流是矢量
【考点】电流的概念及性质；电源及其性质．
【专题】恒定电流专题．
【答案】BC
【分析】解答本题应抓住：在电源的外电路中，电流流向总是从高电势流向低电势；
导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比；
电流的定义式I；
电流运算时遵守代数加减法则，故电流是标量．
【解答】解：A、在电源的外电路中，电流流向总是从高电势流向低电势，而电源的内电路中，电流流向总是从低电势流向高电势。故A错误。
B、根据欧姆定律得知：导体中的电流跟导体两端电压成正比，跟导体的电阻成反比；故B正确。
C、由电流的定义式I知，单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大。故C正确。
D、电流的方向表示电荷正电荷定向移动的方向，由于电流运算时遵守代数加减法则，故电流是标量。故D错误。
故选：BC。
【点评】本题考查电路中基本知识，欧姆定律、电流的定义式等等都是电路中必须掌握的基础知识．
（多选）7．（2024 延吉市校级期末）关于电流的方向，下列说法正确的是（　　）
A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
B．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同
C．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
D．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反
【考点】等效电流的计算．
【专题】定性思想；推理法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】AD
【分析】明确电源的性质，知道电流在电源外部由正极流向负极，而在内部由负极流向正极；同时明确负电荷形成的电流方向与运动方向相反。
【解答】解：AC、物理学中，人们把正电荷移动的方向规定为电流的方向。按照这个规定，在闭合电路中，电源外部的电流方向是从电源的正极（高电势）经过用电器流向负极（低电势），而电源内部，电流是从负极流向正极，故A正确，C错误；
BD、电子带负电，故电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反，故B错误，D正确。
故选：AD。
【点评】本题考查了电流的方向，要牢记。要注意：在电源内部，电流方向是从负极流向正极的。
（多选）8．（2024 沙依巴克区校级期末）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速度为v，在Δt时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　）
A．nvSΔt B．nvΔt C． D．IΔtSq
【考点】电流的微观表达式；电流的概念及性质．
【专题】恒定电流专题．
【答案】AC
【分析】根据电流的微观表达式I＝nqvs，求出在Δt时间内通过导体横截面的自由电子的电量，每个电子的电量为q，再确定通过导体横截面的自由电子的数目．
【解答】解：根据电流的微观表达式I＝nqvs，在Δt时间内通过导体横截面的自由电子的电量Q＝IΔt，
则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为n，
将I＝nevS代入得nnvSΔt，故AC正确，BD错误。
故选：AC。
【点评】本题考查电流的微观表达式和定义式综合应用的能力，电流的微观表达式I＝nqvs，是联系宏观与微观的桥梁，常常用到．
（多选）9．（2024 红塔区校级期末）一根粗细均匀的导线，两端加上电压U时，通过导线的电流为I，导线中自由电子定向移动的平均速率为v．若将导线均匀拉长，使它的横截面的半径变为原来的，再给它两端加上电压U，则（　　）
A．通过导线的电流为
B．通过导线的电流为
C．导线中自由电子定向移动的速率为
D．导线中自由电子定向移动的速率为
【考点】电流的微观表达式；电阻定律的内容及表达式．
【专题】恒定电流专题．
【答案】BC
【分析】横截面的半径变为原来的，可知面积变为原来的，由体积V＝LS不变，可知长度变为原来的4倍，由电阻定律的表达式：，可得变化后的电阻值．进而判定各个选项．
【解答】解：AB、横截面的半径变为原来的，可知面积变为原来的，由体积V＝LS不变，可知长度变为原来的4倍。
由电阻定律的表达式：，可得变化后的电阻值为：
由可知，电流变为。
故A错误，B正确。
CD、由电流的微观表达式：I＝nqSv，可知，
故C正确，D错误。
故选：BC。
【点评】本题关键要掌握好电阻定律，会分析长度变化导致的横截面积的变化．其次要掌握电流的微观表达式．
（多选）10．（2024 深圳校级月考）电解槽内有一价离子的电解溶液，溶液中插有两根碳棒A、B作为电极，将它们接在直流电源上，溶液中就有电流通过，假设时间t内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电量为e，以下解释正确的是（　　）
A．溶液内正负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
B．负离子定向移动的方向是从A到B
C．溶液内电流方向从B到A，电流I
D．溶液内电流方向从B到A，电流I
【考点】电流的概念及性质；电源及其性质．
【专题】信息给予题；定量思想；推理法；恒定电流专题；理解能力．
【答案】BD
【分析】电荷的定向移动形成电流，规定正电荷定向移动方向为电流方向，据此作答；在酸碱盐溶液中移动的电荷量为正负离子的总和，再根据电流的定义式求解。
【解答】解：AB.电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反．所以正离子定向移动形成电流，方向从B到A，负离子定向移动形成电流方向也从B到A，不会相互抵消，故A错误，B正确；
CD.溶液内电流方向从B到A．t时间内通过溶液截面S的电荷量q＝n1e+n2e＝（n1+n2）e，则根据电流的定义式有，故C错误，D正确。
故选：BD。
【点评】注意在酸碱盐溶液中正负电荷都能够做定向运动，所以移动的电荷量为正负离子的总和。
三．解答题（共5小题）
11．（2024 柳林县期中）根据I＝neSv还可估算电子定向移动的平均速率。有横截面积为1mm2的铜导线，每立方米体积内的自由电子数为8.4×1028个，电子的电荷量大小为1.6×10﹣19C。若通过该导线的电流为1A，导线中自由电子定向移动的平均速率为多大？
【考点】电流的微观表达式；电流的概念及性质．
【专题】计算题；定量思想；推理法；恒定电流专题；推理能力．
【答案】导线中自由电子定向移动的平均速率为7.35×10﹣5m/s。
【分析】根据公式I＝neSv，可得导线中自由电子定向移动的平均速率为v，代入数据解得即可。
【解答】解：根据公式I＝neSv，可得导线中自由电子定向移动的平均速率为：vm/s＝7.35×10﹣5m/s
答：导线中自由电子定向移动的平均速率为7.35×10﹣5m/s。
【点评】本题考查电流强度的微观表达式的具体应用，要求学生能够灵活应用公式求解。
12．（2024 洮北区校级期中）某金属导体两端的电压为24V，30s内有36C的电荷量通过导体的横截面，则：
（1）每秒钟内有多少个自由电子通过该导体的横截面？
（2）导体中的电流有多大？
（3）该导体的电阻多大？
【考点】电流的概念及性质．
【专题】恒定电流专题．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）金属中是电子导电，通过的总电子数＝总电荷量÷电子电量．（2）由电流的定义式可得电流大小．（3）由电阻公式可求电阻大小．
【解答】解：（1）金属靠自由电子导电，电子带负电，其电荷量大小为e＝1.6×10﹣19 C，所以在
每秒钟内通过该导体横截面的自由电子数为
（2）导体中的电流为
（3）导体的电阻为
答：（1）每秒钟内有7.5×1018个自由电子通过该导体的横截面．（2）导体中的电流为1.2A．（3）该导体的电阻为20Ω．
【点评】要解本题需要知道电子的带电量，牢记电流的定义式和求电阻的公式．
13．（2024 七星区校级月考）一根长为2m，横截面积为1.6×10﹣3m2的铜棒，两端电势差为5.0×10﹣2V，铜棒的电阻为2.19×10﹣3Ω，铜内自由电子密度为8.5×1029m﹣3．求：
（1）通过铜棒的电流
（2）铜棒内的电场强度
（3）自由电子定向移动的速率．
【考点】电流的微观表达式；欧姆定律的简单应用；匀强电场中电势差与电场强度的关系；电流的概念及性质．
【专题】恒定电流专题．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）由欧姆定律可求出通过铜棒的电流；
（2）由U＝Ed可求得铜棒内的电场强度；
（3）设自由电子定向移动的速率为v和导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，求出导线中自由电子的数目，根据电流的定义式推导出电流的微观表达式，解得自由电子定向移动的速率．
【解答】解：（1）由I可得：
I22.8A；
（2）由U＝Ed可得：
E2.5×10﹣2v/m；
（3）设铜导线中自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t．则导线的长度为l＝vt，体积为V＝Sl＝Svt，在t时间内这些电子都能通过下一截面，则电流为：IenvS，
所以：v
将S＝1.6×10﹣5m2，I＝22.8A，n＝8.5×1029个/m3，e＝1.6×10﹣19C
代入解得：v＝1.1×10﹣5m/s
答：（1）电流为22.8A；（2）电场强度为2.5×10﹣2v/m；（3）电子的定向移动速度为1.0×10﹣5m/s
【点评】本题要知道铜棒内部建立匀强电场，电压与场强的关系为E．掌握电流的微观表达式：I＝envS，并能建立模型熟练推导．
14．（2024 宁江区校级期中）电路中，每分钟有4.8×10﹣3C的电荷流过导线的某一横截面，已知一个电子的带电量为e＝1.6×10﹣19C，求：
（1）每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目；
（2）流过该导线的电流。
【考点】电流的概念及性质．
【专题】计算题；信息给予题；定性思想；推理法；恒定电流专题．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）已知流过导线某一横截面的电荷量，而电子的带电量为e＝1.6×10﹣19C，由Q＝ne求出电子数目。
（2）根据电流的定义式I求流过该导线的电流。
【解答】解：（1）每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目为：
n3×1016个
（2）流过该导线的电流为：
I8×10﹣5A
答：（1）每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目为3×1016个。
（2）流过该导线的电流是8×10﹣5A
【点评】解决本题时，关键要知道电流的定义式I，并要知道电子的电荷量为e＝1.6×10﹣19C。
15．（2024 江川区校级期中）一根长为L＝2m，横截面积S＝1×10﹣3m2的铜棒，两端电势差为U＝5.44×10﹣2V，铜棒的电阻R＝2×10﹣5Ω，铜内自由电子的密度为n＝8.5×1029个 m﹣3，求：
（1）通过铜棒的电流；
（2）铜棒内电场强度；
（3）自由电子定向移动速率．
【考点】电流的微观表达式；电流的概念及性质．
【专题】恒定电流专题．
【答案】见试题解答内容
【分析】（1）由欧姆定律可求出通过铜棒的电流；
（2）由U＝Ed可求得铜棒内的电场强度；
（3）设自由电子定向移动的速率为v和导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，求出导线中自由电子的数目，根据电流的定义式推导出电流的微观表达式，解得自由电子定向移动的速率．
【解答】解：（1）由I可得：
IA＝2.72×103A；
（2）由U＝EL可得：
EV/m＝2.72×10﹣2V/m；
（3）设铜导线中自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t．则导线的长度为l＝vt，体积为V＝Sl＝Svt，在t时间内这些电子都能通过下一截面，
则电流为：IenvS，
所以：v2.0×10﹣5m/s
答：（1）通过铜棒的电流为2.72×103A；
（2）铜棒内电场强度为2.72×10﹣2V/m；
（3）电子的定向移动速度为2.0×10﹣5m/s。
【点评】本题要知道铜棒内部建立匀强电场，电压与场强的关系为E．掌握电流的微观表达式：I＝envS，并能建立模型熟练推导．
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