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11.1《电源和电流》课件+分层练习（含解析）-人教版高中物理必修三
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人教版高中物理必修三11.1 《电源和电流》CONTENTS新课导入 电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么?新课导入新课讲解电 源PART 01_当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线中会产生一个瞬时电流。1. 电流的产生水流正极负极1.电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置；2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。---+A++++++P--+2. 电源电源相当于抽水机电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。太阳电池干电池铅蓄电池锂电池3. 常见电源电源是如何做到让导线电流持续的呢？恒定电场PART 02导体中自由电荷定向移动的原因--+A+++++++___B_____P 导线内很快形成沿导线方向的稳定电场1. 电场形成1.恒定电场：导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定——恒定电场。2.特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同;3.适用情况：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场。2. 恒定电场恒定电流PART 03 由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定。恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流 1. 恒定电流的形成3.公式： 2.物理意义:表示电流的强弱程度1.定义:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）4.单位:2. 恒定电流定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流（1）电流方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。在电源外部,电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极；（2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。（3）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：（4）电流强度虽然有大小和方向，是标量。3. 几点说明 电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以"安时"（A·h）或"毫安时"（mA·h）作单位。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。4. 电动汽车中的电池拓展学习PART 04【问题】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19 C,求铜导线中自由电子定向移动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。1. 提出问题 一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。理论推导：所有这些电荷通过横截面所需要的时间lS2. 模型建构【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为ρvtS，则这段导线中的原子数为则这段导线中的自由电子数也为n，t时间内通过导体横截面的电荷量:3. 问题解读思考：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？ 实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。电子定向移动的速率约10-5m/s电子热运动的平均速率105m/s 电场的传播速率3×108m/s4. 三种不同速率课堂总结电源和电流课堂总结巩固提升【练习1】北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道。当环中电子以光速的百分之一运动而形成10mA的电流时，则环中运行的电子数目为（ ）A．5×1012个 B．5×1011个 C．1×1012个 D．1×1014个课堂练习【正确答案】A【练习2】（2022·天津市第二南开中学高二阶段练习）如图所示的是电解池，在1s的时间内，共有3C的正离子和3C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流大小是（ ）A．0 B．1.5 AC．3 A D．6 A【正确答案】D【练习3】（2022·山东·高密三中高二开学考试）安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说， 电子绕原子核运动可等效为一环形电流。如图为一分子电流模型，电量为e的电子以角速度ω绕原子核沿顺时针方向做匀速圆周运动，则该环形电流的大小和方向为（ ）A． ，逆时针 B． ，顺时针 C． ，逆时针 D． ，顺时针【正确答案】A【练习4】（2022·北京丰台·高二期末）宏观现象是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动形成电流。如图所示为一块均匀的长方体金属导体，长为a，宽为b，厚为c。在导体EF两侧加上电压U，导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动，形成电流。根据电荷守恒定律，单位时间内通过导体横截面的电荷量应相同。设电子的带电量为e，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的平均速率为v，则在时间 内，通过长方体金属导体样品的自由电子数目N为（ ）A． B．C．N=nvabΔt D．N=nvbcΔt【正确答案】A【练习5】（2021·重庆市万州第二高级中学）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，其电量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是A． B． C． D．【正确答案】D【正确答案】D人教版高中物理必修三课程结束
人教版高中物理必修三11.1 《电源和电流》CONTENTS新课导入 电闪雷鸣时，强大的电流使天空不时发出耀眼的闪光，但它只能存在于一瞬间，而手电筒中的小灯泡却能持续发光，这是为什么?新课导入新课讲解电 源PART 01_当导体两端存在电压时，导体内建立了电场，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，形成电流。自由电子的定向移动使两个带电体成为等势体，达到静电平衡，导线中会产生一个瞬时电流。1. 电流的产生水流正极负极1.电源：能把自由电子从正极搬到负极的装置；2.作用:保持导体两端的电势差(电压),使电路有持续的电流。---+A++++++P--+2. 电源电源相当于抽水机电源中电势高的一极是正极，电势低的一极是负极。太阳电池干电池铅蓄电池锂电池3. 常见电源电源是如何做到让导线电流持续的呢？恒定电场PART 02导体中自由电荷定向移动的原因--+A+++++++___B_____P 导线内很快形成沿导线方向的稳定电场1. 电场形成1.恒定电场：导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也稳定——恒定电场。2.特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同;3.适用情况：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场。2. 恒定电场恒定电流PART 03 由于恒定电场的作用,导体中自由电荷定向运动的速率增加;而在运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化.如果我们在这个电路中串联一个电流表,电流表的读数保持恒定。恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流 1. 恒定电流的形成3.公式： 2.物理意义:表示电流的强弱程度1.定义:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值叫做电流。（单位时间内通过导体横截面积的电荷量）4.单位:2. 恒定电流定义式：适用于任何电荷定向移动形成的电流（1）电流方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向。在电源外部,电流从正极流向负极；电源的内部,电流从负极流向正极；（2）金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反。（3）电解液中正、负离子定向移动方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，此时：（4）电流强度虽然有大小和方向，是标量。3. 几点说明 电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量，通常以"安时"（A·h）或"毫安时"（mA·h）作单位。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。4. 电动汽车中的电池拓展学习PART 04【问题】有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A,已知铜的密度ρ=8.9×103kg/m3,铜的摩尔质量M=6.4×10-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023 mol-1,电子的电量e=-1.6×10-19 C,求铜导线中自由电子定向移动的速率。可认为铜导线中平均每个铜原子贡献一个自由电子。1. 提出问题 一段粗细均匀的导体长为l，两端加一定的电压，自由电荷定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷量为q。理论推导：所有这些电荷通过横截面所需要的时间lS2. 模型建构【解析】设自由电子在导线内定向移动的速率是v。取一段导线（如图），自由电子从它的左端定向移动到右端的时间为t，则这段导线的长度为vt，体积为vtS，质量为ρvtS，则这段导线中的原子数为则这段导线中的自由电子数也为n，t时间内通过导体横截面的电荷量:3. 问题解读思考：既然电子的定向运动速率很小，为什么闭合开关时电路中的电灯立刻就亮了呢？ 实际上，闭合开关的瞬间，电路中的各个位置以光速迅速建立了电场。随着电场的建立，电路中各处的自由电子在静电力的作用下几乎同时开始做定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流。电子定向移动的速率约10-5m/s电子热运动的平均速率105m/s 电场的传播速率3×108m/s4. 三种不同速率课堂总结电源和电流课堂总结巩固提升【练习1】北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道。当环中电子以光速的百分之一运动而形成10mA的电流时，则环中运行的电子数目为（ ）A．5×1012个 B．5×1011个 C．1×1012个 D．1×1014个课堂练习【正确答案】A【练习2】（2022·天津市第二南开中学高二阶段练习）如图所示的是电解池，在1s的时间内，共有3C的正离子和3C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流大小是（ ）A．0 B．1.5 AC．3 A D．6 A【正确答案】D【练习3】（2022·山东·高密三中高二开学考试）安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说， 电子绕原子核运动可等效为一环形电流。如图为一分子电流模型，电量为e的电子以角速度ω绕原子核沿顺时针方向做匀速圆周运动，则该环形电流的大小和方向为（ ）A． ，逆时针 B． ，顺时针 C． ，逆时针 D． ，顺时针【正确答案】A【练习4】（2022·北京丰台·高二期末）宏观现象是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动形成电流。如图所示为一块均匀的长方体金属导体，长为a，宽为b，厚为c。在导体EF两侧加上电压U，导体中的自由电子在电场力的作用下开始定向移动，形成电流。根据电荷守恒定律，单位时间内通过导体横截面的电荷量应相同。设电子的带电量为e，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的平均速率为v，则在时间 内，通过长方体金属导体样品的自由电子数目N为（ ）A． B．C．N=nvabΔt D．N=nvbcΔt【正确答案】A【练习5】（2021·重庆市万州第二高级中学）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，其电量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是A． B． C． D．【正确答案】D【正确答案】D人教版高中物理必修三课程结束
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