第二章 1
1．(2019·宁夏石嘴山市第一中学高二上学期期末)关于电流，下列各种说法中正确的是( A )
A．电流的定义式I＝q/t，适用于任何电荷的定向移动形成的电流
B．由I＝nqsv可知，金属导体中自由电荷的运动速率越大，电流一定越大
C．电荷定向移动的方向就是电流的方向
D．因为电流有方向，所以电流是矢量
解析：电流的定义式I＝q/t采用的是比值定义法，具有比值定义法的共性是普遍适用，适用于任何电荷的定向移动形成的电流，故A正确；由I＝nqsv可知，电流的大小跟导体的材料(决定n)，导体的横截面积(s)和电荷定向移动的速率(v)共同决定，故B错误；物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，负电荷定向移动的反方向是电流的方向，故C错误；电流有大小和方向，但方向是指沿着电荷运动的直线上，不同于矢量的方向；故电流是标量；故D错误。
2．(2019·陕西省南郑中学高二上学期期中)非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100 V，电流50 A，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看作如图规律放电。则放电1秒钟非洲电鳐放出的电量为( A )
A．25 C B．50 C
C．150 C D．250 C
解析：根据图象可知，非洲电鳐放电一次所需的时间为t＝ s，放出的电量为q1＝It＝50×＝ C，则1秒钟非洲电鳐放出的电量为：q＝nq1＝150× C＝25 C；故选A。
3．(2019·河北省石家庄二中高二上学期期中)2018年8月的某天夜里，二中南校区的上空电闪雷鸣。某摄影爱好者拍摄到的闪电如图所示，假设这次闪电产生的电压可等效为3×107 V，电流可等效为2.5×105 A，历时1×10－3 s。
(1)若我们想办法收集这次闪电的能量，使这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡供电，则能维持多长时间？
(2)若这样的闪电一共发生了8次，则闪电释放的总电能是多少？
答案：(1)500 s (2)6×1010 J
解析：(1)根据电流的定义式I＝，可得：q＝It＝2.5×105×1×10－3 C＝250 C
供电时间t′＝＝500 s
(2)这次闪电释放的电能为：E＝nqU＝8×250×3×107 J＝6×1010 J
第二章 1
[练案10]
基础夯实
一、选择题(1～4题为单选题，5题为多选题)
1．关于电源的作用，下列说法不正确的是( A )
A．为电流提供自由电子 B．使导体中形成电场
C．保持导体两端的电压 D．使自由电荷定向移动起来
解析：电源是提供电能的装置，电源是将其它形式的能转换为电能的装置，它可以使导体两端保持一定的电压，从而使导体中的电子运动起来形成电流；故BCD正确，A错误。
2．下列关于电流的说法中正确的是( B )
A．根据I＝，可知I与q成正比
B．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位之一
C．电流既有强弱，又有方向，是矢量
D．如果在一段相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流一定是恒定电流
解析：I＝是电流的定义式，不能错误地认为I与q成正比，故A错误；电流虽然既有强弱，又有方向，但是电流的运算法则是代数加减，所以电流是标量，C错误；恒定电流是大小和方向均保持不变的电流，所以D项错误。
3．关于电流，下列说法正确的是( B )
A．导体中无电流的原因是其内部的自由电荷停止了运动
B．同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大
C．由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多
D．电流的传导速率就是导体内自由电荷的定向移动速率
解析：导体中无电流时，内部的自由电荷仍在无规律运动，选项A错误；由I＝nqvS可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大，选项B正确；电流的大小与电荷无规则运动的快慢无关，选项C错误；电流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而自由电荷的定向移动速率远小于光速，选项D错误。
4．(2019·北京交大附中高二上学期期中)某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有2n个电子到达探测器的阳极，n个二价正离子到达阴极，则探测器电路中的电流为( D )
A．0 B．
C． D．
解析：根据题意可以知道，电离时通过导体截面的电量为4ne；由电流公式I＝，得：I＝，D正确。
5．如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的( AD )
A．电流相等
B．电流不相等
C．自由电子定向移动的速率相等
D．自由电子定向移动的速率不相等
解析：由电流定义知I＝，A正确，B错误。由电流的微观表达式I＝nSqv知，I、n、q均相等，因为SAvB，故C错误，D正确。
二、非选择题
6.如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2 s内有1.0×1018个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？
答案：0.16 A，方向由A指向B。
解析：NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－离子，它们在电场力作用下向相反方向运动。因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na＋定向移动方向相同，即由A指向B。
Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－19 C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A运动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过M横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，
则有I＝＝＝ A＝0.16 A
7．导线中的电流是10－8A，导线的横截面积为1 mm2。
(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＝1.6×10－19 C)?
(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)?
(3)自由电子沿导线移动1 cm，平均需要多少时间？
答案：(1)6.25×1010个 (2)7.4×10－13 m/s (3)1.35×1010 s
解析：(1)N＝＝＝个＝6.25×1010个。
(2)由公式I＝neSv得
v＝＝ m/s
≈7.4×10－13 m/s。
(3)由v＝得t＝＝ s≈1.35×1010 s。
能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．我国北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道，电子电荷量e＝1.6×10－19 C，在整个环中运行的电子数目为5×1011个，设电子的运行速度是3×107 m/s，则环中的电流是( A )
A．10 mA B．1 mA
C．0.1 mA D．0.01 mA
解析：电子运动一周的时间为T＝，在T时间内通过任意横截面的电荷量为：q＝ne，电流为：I＝＝＝A＝10 mA。
2．(2019·河北省石家庄二中高二上学期期中)某根导线的横截面积为S，通过电流为I。已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏伽德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动速率为( A )
A． B．
C． D．
解析：设电子定向移动的速度为v，则t时间内通过截面S的电荷量q＝·NAe，根据I＝，得v＝，故选项A正确。
3．如图所示的电解液接入电路后，在t时间内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于通过该截面的电流的说法中，正确的是( D )
A．当n1＝n2时，电流大小为零
B．当n1>n2时，电源外部电流方向由A指向B，电流I＝
C．当n1D．电源外部电流方向由A指向B，电流I＝
解析：因为电解液中的电流是正、负离子同时向相反方向移动形成的，二者由于定向移动形成的电流方向相同，故应相加，所以I＝，电源外部电流方向由A指向B，故选项D正确。
4．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕中心轴线以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有( AB )
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
B．若电荷量不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小
解析：正电荷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，由电流的定义式I＝及T＝得，环中等效电流为I＝＝，故选A、B。
5．关于导体中的恒定电场，下列说法中正确的是( CD )
A．导体中的电场是由电源两极在空间直接形成的
B．导体中的电场是导体内自由电荷形成的
C．导体中的电场线始终和导线平行
D．导体中的电场分布不随电荷的移动和时间而改变
解析：导体中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的稳定电场，电场的分布不随时间发生改变。
二、非选择题
6．夏季某日午后，某地区距地面约1 km的空中有两块乌云，相距3 km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109 V不变。已知空气的电场击穿场强为3×106 V/m。请对以下问题进行估算。
(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？
(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电量为500 C，可释放多少能量？
(3)这次放电现象历时约0.01 s，则其平均电流约为多大？
答案：(1)1 000 m (2)1.5×1012 J (3)5×104 A
解析：(1)由E＝得
d＝＝ m＝1 000 m。
(2)释放的能量
E能＝qU＝500×3×109 J＝1.5×1012 J。
(3)由电流的定义得
I＝＝ A＝5×104 A。
7．(2019·北京师大附中实验中学高二上学期期中)氢原子内有一个氢原子核和一核外电子，电子和原子核都带一个元电荷e，电子带负电，原子核带正电，电子质量为m，设电子绕原子核运动的轨道半径为r。求：
(1)电子的运动周期；
(2)电子的动能；
(3)等效电流。
答案：(1) (2) (3)
解析：(1)库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，即有：k＝m
解之得电子做匀速圆周运动的速度：v＝e
做匀速圆周运动的周期：T＝
得电子绕核运动的周期：T＝
(2)电子的动能为Ek＝mv2；
得Ek＝
(3)电流I＝＝
(共40张PPT)
第二章
恒定电流
〔情 景 切 入〕
现代家庭离不开电。电荷为什么会流动？电荷流动服从什么规律？产生哪些效应？怎样才能做到安全用电和节约用电？……这一章我们就来探究恒定电流的基本规律。
〔知 识 导 航〕
本章是在上章场强、电势、电势差(电压)、电场力做功的基础上，分析和研究直流电路的基本规律。
本章知识在实际中有广泛而重要的应用，不但是学习后续知识的基础，而且是学习电工和电子技术的基础，在日常生活中也经常用到。
本章内容可分为三部分：第一部分以部分电路欧姆定律为中心，主要研究直流电路的基本参量、串并联电路的规律、伏安法测电阻、电功和电热等问题；第二部分以闭合电路的欧姆定律为中心，主要研究了电源的作用、闭合电路中功率的分配和能量转化关系、电路的分析和计算等问题；第三部分以电流表、电压表、滑动变阻器等电工仪表的使用为中心，结合学生实验，研究了仪器的选择和使用，数据的处理和误差分析等问题。
本章的核心内容是欧姆定律，重点是电路的分析和计算，难点是电路的设计。
〔学 法 指 导〕
1.注重基本概念、基本规律的理解
本章有电阻、电流、电压、电动势、电功率、电热、电阻率等七个概念，要结合实例深刻理解它们，确切明白这些概念的物理意义、特点。对于部分电路欧姆定律、闭合电路欧姆定律两个基本定律，一定要能够结合具体的电路灵活运用。
2.要注意研究方法的学习
在本章学习中要掌握分析解决问题的方法，比如动态分析法、等效法的应用，模型的转化，非电学量和电学量的转化，以及极限法、赋值法的应用技巧等。
3.要注重加强实验能力的提高
高考考查的四个电学实验，全部属于本章内容，要认真做实验，要从基本原理、基本方法入手，循序渐进，逐步掌握。要学会正确使用电流表、电压表、多用电表、滑动变阻器、电阻箱等基本实验仪器，要切实掌握各种仪器的原理、使用方法、注意事项才能以不变应万变。
1 电源和电流
素养目标定位
※ 理解电源的形成过程，知道电源在电路中的作用
※ 理解恒定电场和恒定电流的形成过程。知道恒定电场与静电场相同
※※ 掌握电荷量、电流、通电时间等物理量之间的关系
素养思维脉络
课前预习反馈
1．定义
电源是不断把负电荷从________搬运到________从而维持正负极之间一定__________的装置。
2．电源的作用
(1)维持电路的两端有一定的__________。
(2)使电路中保持________电流。
知识点 1
电源
正极
负极
电势差
电势差
持续
1．定义
由电路中稳定分布的________所产生的稳定电场。
2．形成
当电路达到稳定时，导线中的电场是由________、________等电路元件所积累的电荷共同形成的。
3．特点
任何位置的____________都不随时间发生变化。
知识点 2
恒定电场
电荷
电源
导线
电场强度
1．电流
(1)概念：电荷的____________形成电流。
(2)物理意义：反映了电流的________程度。
(3)符号及单位：用符号______表示，单位是________，符号为______。常用的电流单位还有________(mA)、________(μA)，换算关系为：1 A＝103 mA＝106 μA。
(4)表达式：__________。
(5)电流的方向：规定__________定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向为电流的__________。
知识点 3
恒定电流
定向移动
强弱
I
安培
A
毫安
微安
正电荷
反方向
2．恒定电流
(1)概念：大小、方向都________________的电流。
(2)形成：恒定电场使自由电荷定向移动速率________，自由电荷与导体内不动的粒子碰撞，阻碍自由电荷定向移动，使自由电荷速率________，最终表现为自由电荷____________不变。
3．电流的微观表达式
I＝____________。
不随时间变化
增加
减小
平均速率
nqSv
『判一判』
(1)电源能把其他形式的能转化为电能。( )
(2)必须有电源，自由电荷才能在电路中移动。( )
(3)恒定电场就是匀强电场。( )
(4)恒定电场形成后电路中的电荷不再发生移动。( )
(5)因为电流有大小又有方向，所以电流是矢量。( )
(6)通过导体截面的电荷量越多，电流越大。( )
(7)电流的方向与电荷定向移动的方向相同。( )
思考辨析
√
×
×
×
×
×
×
A
『想一想』
雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但持续极短的时间，而手电筒的小灯泡却能持续发光。这是为什么？
提示：雷电是云层间或云层与地之间的电压达到一定值时将空气击穿所产生的放电现象，所形成的电流是瞬时电流。
手电筒中因为电源的作用，小灯泡中有持续电流而持续发光。
课内互动探究
探究一 对电流的理解
如图所示，电路接通时灯泡发光，在电路中形成电流，请思考：在电路中产生持续电流应具备什么条件？其电流大小如何计算？
1
1．电流的形成：
(1)形成原因：电荷的定向移动。
(2)形成条件：导体两端有电压。
(3)电路中产生持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合。
2．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方向相反，金属导体中自由移动的电荷是自由电子，故电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。
4．电流是标量
电流虽然有方向但是它遵循代数运算法则，电流不是矢量而是标量。
特别提醒：计算电流时，要注意定向移动的电荷种类，是正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时存在。
(2019·上海市金山中学高二上学期期中)某电解池中，如果在1 s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1 m2的某截面，那么通过这个截面的电流是( )
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
D
典例 1
C
探究二 电流的微观解释
小明同学说：“家中的电路开关闭合的瞬间用电器立即工作，说明导线中电荷从开关跑到用电器的时间极短，电荷的定向移动速度极大。”你同意小明的观点吗？说说你的看法。
2
1．建立模型
如图所示，AB表示粗细均匀的一段导体，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，设导体的长度为L，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。
3．结论
由此可见，从微观上看，电流的大小不仅取决于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关。
4．两个公式的比较：
(多选)(2019·广东省台山市华八侨中学高二上学期期中)横截面积为S的导线中通有电流I，已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt 内通过导线横截面的电子数是( )
AC
典例 2
〔对点训练2〕 (2019·湖北省襄阳市高二上学期检测)一段粗细均匀的导线的横截面积为S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数为n，自由电子做无规则运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N。则导线中的电流为( )
A．neSv B．nev
C．N D．Ne
D
核心素养提升
导体内三种速率的比较
电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导速率
物理意义 电流是自由电荷的定向移动形成的，I＝neSv，其中v就是电子定向移动的速率，其大小与导体两端的电压及导体本身的因素有关。 构成导体的电子在永不停息地做无规律运动，由于热运动向各个方向的机会相等，故不能形成电流。温度越高，电子热运动的平均速率越大。 闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速建立恒定的电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。
大小 一般数量级为10－5 m/s 常温下其数量级为105 m/s 等于光速，即恒为3×108 m/s
如图所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为I。已知金属导体的横截面积是S，导体单位长度的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，则下列说法中正确的是( )
D
案 例
课内随堂达标
课后课时作业
