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随堂演练巩固提升
以练促学·补短扬长
十
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第一章 电场 电流
第一章 电场 电流
预习导学新知探究
梳理知识·夯实基础
多维课堂,师生动
突破疑难·讲练提升
第五节 电流和电源
1.知道电流的定义和电流的方向是如何规定的．(难点) 2.了解电源的发明对人类的生活产生的巨大影响．
3．了解电源在电路中的作用．了解电动势的概念和单位，了解常见电池的电动势的大小．(重点＋难点)
, [学生用书P15])
一、电流
1．电荷的定向移动形成电流．
2．形成条件
(1)有大量的自由电荷；
(2)导体两端存在电压．
3．方向：习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向．在电源外部的电路中，电流从电源的正极流向负极．
4．定义：用通过导线横截面积的电荷量Q与所用时间t的比值来描述电流的强弱．
5．公式：I＝．
6．单位：安培；符号：A，1 mA＝10－3 A，1 μA＝10－6A.
电流有方向是矢量吗？
提示：不是．电流虽然有方向但其合成法则仍遵守代数和运算，不遵守平行四边形定则运算，因此是标量．
二、电源和电动势
1．闭合电路的构成：一个闭合电路由电源、用电器和开关、导线构成．
2．电源的种类：电源的种类比较多，干电池、蓄电池、发电机等都是电源．
3．电源在电路中的作用：保持导体上的电压，使导体中有持续的电流．
4．电动势
(1)电源电动势的大小等于电源没有接入电路时两极间的电压．
(2)常用干电池的电动势是 1.5 V，铅蓄电池的电动势是2 V.
(3)电源的电动势是由电源本身的性质决定的．它表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小．
电流的形成和方向[学生用书P15]
1．自由电荷做定向移动的原因
把导体的两端分别接在电源的两极上，导体两端有了电压，这时导体中就有了电场，导体中的自由电荷就要在电场力的作用下发生定向移动，形成电流．
2．电流的方向
在物理学上习惯把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向．在金属导体中能定向移动的是电子，正电荷并不能定向移动，电子定向移动的方向与电流的方向相反．在电解液导电时，定向移动的既有正离子，又有负离子，正离子定向移动的方向与电流的方向相同，而负离子定向移动的方向与电流的方向相反．
导体没有外加电场时，自由电子都在不停地做无规则运动，运动是杂乱无章的．
关于电流，下列叙述正确的是( )
A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流
B．电源的作用可以使电路中有持续电流
C．导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动
D．只要将电源连接到物体两端，物体中就会有电流
[思路点拨] 本题应从电流的形成条件考虑，并注意自由电荷定向移动不是电荷的热运动．
[解析] 导体中形成电流的两个必备条件是：①有可以自由移动的电荷；②有维持电荷做定向移动的电场．电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部出现了稳定的电场，导体中就有了持续的电流，选项A错误，B正确；当没有电源时，导体内部电荷做着无规则的热运动，只是没有定向移动，C选项错误，当导体加到绝缘体两端时，物体中并不会形成电流，选项D错误．
[答案] B
1．(多选)关于电流的概念，下列说法中正确的是( )
A．导体中有电荷运动就形成电流
B．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向
C．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位
D．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零
解析：选CD.导体中有大量的自由电子，总在不停地做无规则运动，没有定向运动，在一段时间t内，通过导体某一截面的电荷是双向的，其数值又是相等的，电流为零，故A错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算规则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向运动的方向为电流的正方向，以区别于负电荷的定向运动，故B错误；在国际单位制中，共有七个基本量，电流是其中之一，故C正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，电子不能定向运动，故电流为零，D正确．
对I＝Q/t的理解[学生用书P16]
1．“横截面”并非“单位横截面”．
2．I＝为电流的定义式，不能认为I与Q成正比，与t成反比．
3．电流为标量，其运算遵循代数运算法则．
在利用I＝Q/t计算电解质中电流的大小时，此时的Q应为定向移动的正、负离子所带电量的绝对值的和，即Q＝|Q1|＋|Q2|，用此公式计算出的电流是t时间内的平均值．
如图所示的氯化钠溶液中，钠离子向右运动，氯离子向左运动，在1 s内钠离子和氯离子流过某横截面的个数均为1×1017个，问在此电解质溶液中电流的方向如何？电流的大小是多少？
[思路点拨] 电解液中的电流是由正、负离子向相反方向运动形成的，它们各自形成的电流方向是相同的，因此应用I＝计算电流时，Q应为|＋Q|＋|－Q|.
[解析] 由题意可知，形成电流的电荷有两种：钠离子和氯离子．由图示的电极可知，电流的方向向右，即为钠离子移动的方向．电流的大小由电流的定义式I＝Q/t求得．
因Q＝|QNa|＋|QCl|，所以I＝＝＝＝ A＝3.2×10－2 A.
[答案] 方向向右 3.2×10－2 A
eq \a\vs4\al()
在本题中要用公式I＝计算，但是其中的电荷量Q容易误认为是只有正电荷或负电荷的电荷量，或误认为正、负电荷的电荷量相互抵消．
2．雷雨天时，在旷野之中要谨防雷电，雷雨来时不要用手机和电脑，在家中应把家用电器断电．这是因为闪电形成的电流很强，会对电器造成损坏．某闪电持续的时间约为0.005 s，所形成的平均电流约为6×104A.若闪电中流动的电荷量提供给额定电流为0.5 A的电灯，可供照明的时间是多长？
解析：该闪电过程中流动的电荷量
Q＝It＝6×104×0.005 C＝300 C
对I额＝0.5 A的电灯，可供照明的时间是
t′＝＝ s＝600 s.
答案：600 s
电源和电流在实际生活中的应用[学生用书P16]
随着中国信息业的发展，手机电池也越来越多，下面是一块手机电池标签的部分信息．由此可以判断电池的电动势和待机状态下的平均工作电流分别是多少？
锂离子电池
适配：BL－528 M
型号：G3188LB550
电压：3.7 V
容量：700 mAh
充电限制电压：4.2 V
执行标准：GB/T18287－2000
待机时间：48小时
[审题指导] 看懂电池标注的信息，理解相关的物理量是解决本题的关键．
[解析] 这是日常生活中常见的手机电池标注的信息，一般情况下，我们都不会注意这些，其实上面的信息很全面，它清楚地表明了充电限制电压是4.2 V，即充电时不能超过4.2 V，电池工作时提供的电压是3.7 V，即电池电动势是3.7 V；
电池的容量是700 mAh，待机时间是48小时．由此可知待机状态下的工作电流为
I＝＝≈14.58 mA.
[答案] 3.7 V 14.58 Ma
eq \a\vs4\al()
(1)误认为电源的电动势就是电压，电动势是由电源性质决定的，表示电源将其他形式能转化为电能本领的物理量，而电压加在导体两端，是将电能转化为其他形式能．
(2)误认为在电路中电动势等于电压，实际上电路分为内电路和外电路，电动势等于内、外电压的和，只有外电路断开时，电动势才等于外电路的电压，也就是我们通常说的电压．
[随堂检测] [学生用书P17]
1．物理学中规定的电流方向是( )
A．正电荷定向移动的方向
B．负电荷定向移动的方向
C．自由电荷定向移动的方向
D．正、负离子定向移动的方向
解析：选A.物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，且电流是标量．
2．下列说法中正确的是( )
A．电池用久了之后，电能都消失了，因此电池是一种消耗电能的装置
B．电路中电流的方向是由电源的负极流向电源的正极
C．电路中要有电流必须要有电源
D．只要有电源，电路中就会有电流
解析：选C.电源是把其他形式的能转化为电能的装置，A项错误；物理上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一定与电流的方向相反．电流的方向在外电路中是由电源的正极流向电源的负极，在电源内部是从负极流向正极，B项错误；有了电源，电路要闭合才会有电流，D项错误．
3.如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米长度所带电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒的运动而形成的等效电流大小为( )
A．vq B．
C．vqS D．
解析：选A.在运动方向假设有一截面，在t时间内通过截面的电荷量Q＝vt·q，等效电流大小I＝＝vq，故A正确．
4．以下关于电流强度的说法正确的是( )
A．根据I＝可知I与Q成正比
B．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电量相等，则导体中的电流是恒定电流
C．电流有方向，电流强度是矢量
D．电流强度的单位“安培”不是国际单位
解析：选B.I＝是电流的计算式，不是决定式，不能由此得出I与Q成正比，A错，根据电流的定义，若在任何相等的时间内通过导体横截面的电量相等，则导体中的电流恒定不变，B对．电流强度虽既有大小又有方向，但它的运算法则遵循代数法，是一个标量，C错，电流强度的国际单位是“安培”，D错．
5．一段横截面积为0.5 cm2的导体材料中，每秒钟有0.2 C正电荷和0.3 C负电荷相向运动通过此截面，则电流强度是多少？
解析：根据电流的定义式：I＝＝ A＝0.5 A.
答案：0.5 A
[课时作业] [学生用书P77(单独成册)]
一、单项选择题
1．下列说法中正确的是( )
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．在国际单位制中，电流的单位是A
C．电流有方向，它是一个矢量
D．任何物体，只要其两端电压不为零，就有电流存在
解析：选B.自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不行，故选项A错误．形成电流的条件是导体两端保持有电压，且必须是导体而非任何物体，故选项D错误．电流有方向，但却是标量，故选项C错误．正确选项为B.
2．以下说法中正确的是( )
A．只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流
B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的
C．电流的方向就是负电荷移动的方向
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
解析：选B.只有电荷定向移动，才形成电流，A不对．导体中形成电流其原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子将在电场力作用下定向移动形成电流，B正确．电流的方向就是正电荷定向移动的方向，C不对．在形成电流时电子定向移动，并不是热运动消失了，其实电子仍然在做无规则的热运动，D不对．
3．干电池有多种型号，比如1号、5号、7号，其中1号的体积最大，7号的体积最小，则它们的电动势( )
A．1号的最大 B．7号的最大
C．一样大 D．5号的最大
解析：选C.干电池的电动势大小相同，都是1.5 V，C正确．
4.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知横截面积3S铜＝2S铝，在铜导线上取一个横截面A，在铝导线上取一个横截面B，若在1 s内垂直通过它们的电子数相等，那么，通过这两个横截面的电流关系是( )
A．IA＝IB B．3IA＝2IB
C．3IB＝2IA D．不能确定
解析：选A.铜导线和铝导线串联在一起，在相等时间内通过横截面A和横截面B的电荷量相同，故根据电流的定义式I＝，通过两横截面的电流相等．
5．常用手电筒是用两节干电池串联作为电源的，与之匹配较好的小灯泡的规格应是下面的哪一个(所示数据为灯泡的额定电压)( )
A．3 V B．0.2 V
C．4.5 V D．3.8 V
解析：选A.干电池的电动势是1.5 V，两节就是3 V，所以小灯泡的额定电压选3 V的，A正确，B、C、D错误．
6．如图所示，电解池内有一价离子的电解液，时间t 内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下解释中正确的是( )
A．正离子定向移动形成电流的方向从A→B，负离子定向移动形成电流的方向从B→A
B．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消
C．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝
D．溶液内电流方向从A→B，电流强度I＝
解析：选D.正电荷定向移动的方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，有正、负电荷反向经过同一截面时，I＝公式中Q应该是正、负电荷电荷量绝对值之和．故I＝，电流方向由A指向B，故选项D正确．
二、多项选择题
7．下列说法中正确的是( )
A．金属导体导电，只有自由电子做定向移动
B．金属导体导电，自由电子和正电荷都做定向移动
C．电解液导电，一定只有负离子做定向移动
D．电解液导电，正、负离子都做定向移动
解析：选AD.金属导体内的自由电荷是自由电子；电解液内的自由电荷是正、负离子，所以选项A、D正确，B、C错误．
8．关于电流，下列说法中正确的是( )
A．电路中的电流越大，表示通过导体截面的电荷量越多
B．在相同时间内，通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流就越大
C．通电时间越长，电流越大
D．导体中通过一定的电荷量所用时间越短，电流越大
解析：选BD.根据电流的定义式I＝Q/t，电流的大小取决于通过导体截面的电荷量Q和时间t的比值．B、D正确．
9．关于电源的作用，下列说法中正确的是( )
A．电源是能够提供持续电流的装置
B．电源是能够提供电压的装置
C．电源是把其他形式的能转化为电能的装置
D．所有电源都是把化学能转化为电能的装置
解析：选ABC.不同种类的电源是把不同形式的能转化为电能．例如干电池是把化学能转化为电能；硅光电池是把光能转化为电能；水力发电机是把机械能转化为电能等．所以D错．
10. 一节五号干电池的电动势是1.5 V，下列说法正确的是( )
A．一节一号干电池的电动势也是1.5 V
B．直接用电压表测干电池两端电压(不接入电路)，电压表示数应该是1.5 V
C．把这节电池与一个小灯泡构成闭合回路，这时两极间电压还是1.5 V
D．我们使用电池时常需几节串联起来用，这样是为了获得较高的电压
解析：选ABD.干电池不论型号大小，电动势都一样，故A正确．电动势数值上等于电池没接入电路时两极间的电压，B正确．电池接入闭合回路后，由于电池有内阻，两极间电压将小于电动势，故C错．串联电池是为了得到较高的电压，D正确．
三、非选择题
11．在一次闪电过程中，流动的电荷量约为300 C，持续的时间大约为0.005 s，该闪电的平均电流为多大？
解析：由电流的定义式得
平均电流I＝＝ A＝6×104 A.
答案：6×104 A
12.如图是静电除尘器示意图，A接高压电源的正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了．已知每千克煤粉会吸附n mol电子，每昼夜能除m kg，计算高压电源的电流I，电子电荷量设为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t.
解析：由于电离出的气体中的电子和正离子同时导电，则流过电流的电荷量q跟煤粉吸附的电荷量q′的关系是q′＝
而q′＝mnNAe
所以I＝＝＝.
答案：
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