高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电源和电流学案及答案

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电源和电流学案及答案，共6页。
[学习目标] 1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场。2.理解电流的定义，知道电流的单位和方向，学会用公式I＝eq \f(q,t)分析问题(重点)。3.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各物理量的意义(重难点)。
一、电源
1．如图所示，用导线H连接两个分别带正、负电荷的导体A、B，导线H中的电荷将如何移动？导线中有无电流？
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2．如图所示，在上述过程中，两导体的电荷量如何变化，A、B之间的电势差如何变化，自由电子会一直运动吗？能否形成持续的电流？
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3．如图所示，如果想让导线中有持续的电流，我们需要一个怎样的装置？
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1．电源的定义：能在电源内部把电子从电源________搬运到电源________的装置就是电源。
2．电源的作用：使导体两端始终存在________。
在实际生活中，电闪雷鸣时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间；而连接在电路中的小灯泡却能持续发光，这是为什么呢？
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二、恒定电流
1．________、________都不随时间变化的电流称为恒定电流。
2．电流的定义式：I＝eq \f(q,t)，其物理意义：________时间内通过导体横截面的________，是表示电流强弱程度的物理量。
注意：用该式计算出的电流是时间t内的平均值。对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等。
3．在国际单位制中，电流的单位是________，符号是________。常用单位：毫安(mA)、微安(μA)，1 A＝________ mA＝________ μA。
4．电流的方向：规定为________定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向________。
注意：(1)电流虽然有方向，但它是标量，其计算遵循代数运算法则。
(2)在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向由电源负极到正极。
例1 (多选)关于电流，下列说法正确的是( )
A．导体中有电荷运动就会形成电流
B．电流是矢量，其方向就是电子定向移动的方向
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
例2 在2 s内有0.1 C电荷通过横截面积为2 mm2的金属导体，则电流大小为( )
A．0.025 A B．0.05 A
C．0.1 A D．0.02 A
针对训练1 电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，在通电5分钟的时间内，通过电阻横截面的电子数为(e＝1.6×10－19 C)( )
A．1 500个 B．9.375×1019个
C．9.375×1021个 D．9.375×1020个
对于恒定电流，可用q＝It计算电荷量。
例3 如图所示，电解池内有一价的电解溶液，t时间内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电荷量为e，以下说法正确的是( )
A．正离子定向移动形成电流，方向从A到B，负离子定向移动形成电流，方向从B到A
B．溶液内正、负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
C．溶液内电流方向从A到B，电流I＝eq \f(n1e,t)
D．溶液内电流方向从A到B，电流I＝eq \f(n1＋n2e,t)
1．金属导体中的电流是由自由电子的定向移动形成的，因此q为通过导体横截面的自由电子的电荷量。
2．电解质溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反。
3．电解质溶液中的电流是正、负离子同时向相反方向定向移动形成的，因此q为正、负离子电荷量的绝对值之和。
三、电流的微观表达式
如图所示为表示粗细均匀的一段长为l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，导体单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量大小为q。则：
导体内的自由电荷全部通过横截面D所用的时间t＝eq \f(l,v)。导体内的自由电荷总数N＝________
总电荷量Q＝Nq＝________
此导体中的电流I＝eq \f(Q,t)＝______＝______。
1．I＝eq \f(q,t)是电流的定义式，I与通过导体横截面的电荷量q及时间t无关。
2．I＝nqvS是电流的微观表达式，从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数n、每个自由电荷的电荷量大小q、定向移动的速率v，还与导体的横截面积S有关。
3．区别三种速率
例4 (2023·重庆市万州第二高级中学月考)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子(初速度为零)经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I；质子的质量为m，其电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是( )
A.eq \f(I,eS)eq \r(\f(2U,m)) B.eq \f(I,eS)eq \r(\f(m,eU))
C.eq \f(I,eS)eq \r(\f(2eU,m)) D.eq \f(I,eS)eq \r(\f(m,2eU))
针对训练2 (多选)横截面积为S的导线中，通有大小为I的电流，已知导线单位体积内有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v，则在时间t内通过导线横截面的电子数是( )
A．It B．nvt
C．nSvt D.eq \f(It,e)
四、电池的容量
某充电宝信息如图所示，其中20 000 mA·h代表哪个物理量？
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1．定义：电池放电时输出的总电荷量。
2．单位：“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)。
例5 某手机的说明书标明该手机电池容量为4 000 mA·h，待机时间为22 d，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17 h，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。(结果均保留两位有效数字)
某手机说明书(节选)
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________________________________________________________________________自由电子定向移动速率
金属导体中的自由电子定向移动形成电流，其中自由电子定向移动速率的数量级一般为10－4 m/s
自由电子热运动速率
导体内的自由电子在永不停息地做无规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下自由电子热运动速率的数量级为105 m/s
电场传播速率(或电流传导速率)
等于光速。闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c的速度建立恒定电场，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运动，整个电路也就几乎同时形成了电流
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手机类型
智能手机、4G手机……
屏幕分辨率
1 920×1 080像素(FHD)
电池容量
4 000 mA·h
电池类型
不可拆卸式电池
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待机时间
22 d
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