高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册电流教学演示ppt课件

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基础知识·准落实梳理归纳 自主学习
（1）回路中存在 ⁠；
（2）导体两端有 ⁠。
2. 导体中形成持续电流的条件：导体两端有 ⁠。
3. 形成电流的速度：等于电场的传播速度，它等于 ⁠ m/s。
知识点二　电流的方向与大小
（1）规定： 的定向移动方向规定为电流方向。
（2）金属导体内部的电流方向跟负电荷定向移动的方向相反。
（3）电源外部电路中，电流的方向是从电源正极流向负极。
（1）定义：物理学中将流过导体某一横截面的 ⁠与所用时间之比定义为电流，用符号I表示。
（3）单位：在国际单位制中，电流的单位是 ，简称 ，符号为 ，1 ＝1 C/s。常用单位还有mA和μA，换算关系为1 mA＝10－3 A，1 μA＝10－6 A。
3. 直流电与恒定电流
（1）直流电： 不随时间变化的电流。
（2）恒定电流： 和 都不随时间变化的电流。
如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2。判断下列说法的正误。
（1）导电液体中电流方向由左向右。（　√　）
（2）导电液体中电流方向由右向左。（　×　）
（3）导电液体中电流大小为0。（　×　）
（5）电流既有大小，又有方向，所以电流是矢量。（　×　）
核心要点·快突破互动探究 深化认知
要点一　电流的理解和计算
1. 电流的方向（1）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。（2）在电源外部的电路中，电流是从电源的正极流向负极；在电源内部的电路中，电流是从电源的负极流向正极。（3）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）电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的。
【典例1】　某导体的电阻为10 Ω，15 s内通过该导体的某一横截面的电荷量为18 C，求：
（1）该导体两端的电压为多少？
（2）5 s内通过这个截面的电子有多少个？（电子的电荷量为1.6×10－19 C）
答案： 3.75×1019个
1. 某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为（　　）
2. 某次闪电的持续时间约为0.005 s，若此时间内所形成的平均电流大小约为6×104 A，则此次闪电中所带电荷量是（　　）
解析：　根据q＝It可得闪电所带电荷量为q＝It＝6×104×0.005 C＝300 C，故A正确。
要点二　电流的微观表达式
1. 建立模型如图所示，AD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为q。
【典例2】　　（多选）如图所示，一金属导线的横截面积为S，单位体积内有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子做无规则运动的平均速率为v0，定向移动的平均速率是v，则（　　）
1. 有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的2倍，下列说法中正确的是（　　）
2. 一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位体积内的自由电子数为n，金属内的自由电子电荷量为e，自由电子做热运动的平均速率为v0，导体中通过的电流为I，通电时间为t，以下说法正确的有（　　）
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1. 关于电流，下列叙述正确的是（　　）
解析：　导体置于电场中，达到静电平衡后没有电流，故A错误；导体两端存在持续的电压，导体中才有持续的电流，电源能提供持续的电压，可以使电路中有持续电流，故B正确；导体中没有电流时，电荷在做无规则的热运动，故C错误；将电源连接到绝缘物体两端，物体中不会有电流，故D错误。
2. 一太阳能电池对一用电器供电时，在1 min时间内，通过该用电器的电荷量为1.2 C，则通过该用电器的电流为（　　）
3. 同一电解槽中，在最初的t1＝1 s的时间内向右通过了2×1018个二价正离子，在接下来的t2＝2 s的时间内向左通过了1018个一价负离子，则下列说法正确的是（　　）
4. 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（　　）
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1. （多选）在导体中有电流通过时，下列说法正确的是（　　）
解析：　电子定向移动的速率很小，数量级为10－5 m/s，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了速率很小的定向移动，故A、D正确；电场的传导速率为光速c＝3×108 m/s，无规则热运动速率的数量级为105 m/s，故B、C错误。
2. 下列关于电流的说法中，不正确的是（　　）
3. 如图所示，通有恒定电流的某段导体，在5 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是（　　）
4. 某电解池中，若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是（　　）
5. 重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其电流大小为1.2×10－5 A，则在1 s内发射的重离子个数为（e＝1.6×10－19 C）（　　）
6. 石墨烯因为具有高导电性、高导热性、高强度和独特的二维结构，在工业界被誉为“新材料之王”，并在能源装备、交通运输、航空航天、电子信息等传统和新兴产业领域呈现出良好的应用前景。假设某手机石墨烯电池容量为5 000 mA·h，充电时间为6分钟，则充电电流为（　　）
7. 雷击是指打雷时电流通过人、畜、树木、建筑物等而造成杀伤或破坏，其中一种雷击形式是带电的云层与大地上某点之间发生迅猛的放电现象，叫作“直击雷”。若某次发生“直击雷”前瞬间云层所带的电荷量为8 C，雷击时放电时间为200 μs，则此次雷击时的平均电流为（　　）
8. 安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，其等效电流I和它的方向为（　）
9. 某根导线的横截面积为S，通过的电流为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（　　）
10. 在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速并离开电场后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是（　　）
11. 一块手机电池背面的部分符号如图所示，求解下列问题：
（1）电池充满电后可提供的电能是多少？
答案：1.62×10－2 kW·h　
解析：4 500 mA·h指的是该电池放电时能输出的总电荷量，电池充满电后，可提供的电能为W＝Uq＝3.6×4 500×10－3×10－3 kW·h＝1.62×10－2 kW·h。
（2）若该电池可待机5天，待机放电电流的大小是多少？
（3）若播放视频时间为15 h，则播放视频的电流大约是待机电流的多少倍？
解析：播放视频时的电流
12. 导线中的电流是10－8 A，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）？
答案：6.25×1010个　
（2）自由电子定向移动的平均速率是多大（设导线每立方米内有8.5×1028个自由电子）？
答案：7.4×10－13 m/s
（3）自由电子沿导线移动1 cm，平均要多长时间？
答案：1.4×1010 s