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- 2021-06-02 发布
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第5讲 电流和电源
[目标定位] 1. 了解电流的形成原因及其定义式,知道电流的方向是如何规定的.2.了解电源的发明对人类生活产生的巨大影响.3.了解电源在电路中的作用.了解电动势的概念及常见电池电动势的大小.
一、电流
1.电流的形成:电荷的定向移动形成电流.电源在电路中的作用是保持导体上的电压,使导体中有持续的电流.
2.电流的方向:习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向.金属中电流的方向与电子定向移动的实际方向相反.
3.电流
(1)定义:通过导线横截面的电荷量Q与所用时间t的比值.它用来描述电流的强弱.用I表示.
(2)定义式: I=.
(3)单位:国际单位是安培,简称安,符号A.常用单位还有毫安(mA)和微安(μA),且1 mA=10-3__A,1 μA=10-6__A.
想一想 只要导体中自由电荷运动,导体中就有电流,这种说法正确吗?为什么?
答案 不正确.当导体两端无电压时,导体中的自由电子在做无规则热运动,但是导体中没有电流.
二、电源和电动势
1.一个闭合电路由电源、用电器和导线、开关构成.
2.电源把其他形式的能转化为电能.
3.电动势:不同的电源,两极间电压的大小不同.这是由电源本身的性质决定的,我们用电动势来描述这种特性.电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压.电动势的符号是E,单位是伏特.
想一想 能不能说电源是把化学能转化为电能的装置?
8
答案 不能.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.
一、对电流的进一步理解
1.电流的形成条件:(1)存在大量的自由电荷;(2)导体两端存在电压.
2.电流是标量:电流虽有方向,但不是矢量,是标量.运算遵循代数法则.
3.电流的方向:电流方向规定为正电荷定向移动的方向,金属导体中电流方向与自由电子定向移动方向相反.
4.电流定义式I=为单位时间内通过某横截面的电荷量,Q只代入绝对值.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相同,Q应为正、负电荷量绝对值之和.
例1 关于电流的概念,下列说法中正确的是( )
A.导线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.对于导线,只要其两端电压为零,电流也必为零
答案 CD
解析 电流是电荷定向移动形成的,电流虽然有方向,但电流是标量,因电流的运算不满足平行四边形定则;电流是物理量中一个基本物理量,其单位“安培”在国际单位制中是一个基本单位;导体两端电压为零,导体中电流一定为零,故选项C、D正确.
针对训练1 关于电流的说法中正确的是( )
A.根据I=Q/t,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荷量相等,则导体中的电流是恒定电流
C.电流有方向,电流是矢量
D.电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
答案 D
解析 依据电流的定义式可知,电流与Q、t皆无关,显然选项A错误;虽然电流是标量,但是却有方向,因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等,但如果方向变化,电流也不是恒定电流,所以选项B错误;电流是标量,故选项C错误.
二、对电源、电动势的理解
8
1.电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压(电动势等于电源的开路电压).
2.电动势的物理意义
电动势是描述电源把其他形式的能量转化为电能本领大小的物理量.
例2 关于电源的作用,下列说法正确的是( )
A.电源的作用是能为电流提供自由电子
B.电源的作用是使导体中形成电场
C.电源的作用是能够保持导体两端的电压
D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来
答案 BCD
解析 电源的作用就是保持导体两端的电压,使导体中形成电场,使导体中的自由电荷在静电力作用下做定向运动,故B、C、D均正确,A错误.
针对训练2 下列说法中正确的是( )
A.电源的电动势实质上就是电源两极间的电压
B.电源的电动势在数值上等于两极间的电压
C.电源的电动势与电压的单位相同,但与电压有本质的区别
D.电动势越大,电源两极间的电压一定越高
答案 C
解析 电动势是描述电源把其他形式的能转化为电能本领大小的物理量,电动势与电压有着本质的区别,所以选项A错误,C正确;当电源开路时,电源两极间的电压在数值上等于电源的电动势,但在闭合电路中,电动势不等于电压,电动势越高,两极间的电压不一定高,所以选项B、D错误.
对电流的理解及应用
1.关于电流,下列说法中正确的是( )
A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大
B.对于导体,只要其两端有电压就有电流
C.单位时间内通过导线横截面的电荷量越多,导线中的电流就越大
D.因为电流有方向,所以电流是矢量
答案 BC
8
解析 由I=知,Q大,I不一定大,还要看t的大小,故A错误,C正确;根据电流的形成条件知B正确;电流的方向表示电流沿导线循行的方向,它不是矢量,D错误.
2.关于电流的方向,下列说法正确的是( )
A.在金属导体中,电流的方向是自由电子定向移动的方向
B.在电解液中,电流的方向是负离子定向移动的方向
C.无论在何种导体中,电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反
D.在电解液中,由于是正负电荷定向移动形成电流,所以电流有两个方向
答案 C
解析 电流的方向指正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反,故A、B、D错误,C正确.
对电源、电动势的理解
3.电源电动势的大小反映的是( )
A.电源把电能转化成其他形式的能的本领的大小
B.电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小
C.电动势1.5 V干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2 V的蓄电池强
D.以上说法均不正确
答案 B
解析 电源电动势是表征电源将其他形式的能转化为电能的一种本领,电动势越大意味着它将其他形式的能转化为电能的本领越强.
4.如图为某智能手机电池上的信息,电池支持“9V 2A”快充技术,电池充满仅需约1.3小时,轻度使用状态可使用一天.下列说法正确的是( )
A.9.88 W·h为该电池的电荷量
B.4.35 V为该电池的电动势
C.轻度使用时的平均功率约1 W
D.根据数据可以计算得到该电池的容量约为2 600 mA·h
答案 D
解析 9.88 W·h为电池储存的电能,A错误;3.8 V为该电池的电动势,B错误;轻度使用
8
时的平均功率P== W=0.41 W,C错误;该电池的容量Q=It=2×1 000×1.3 mA·h=2 600 mA·h,D正确.
(时间:60分钟)
题组一、对电源、电动势的理解
1.对电源的认识,下列说法正确的是( )
A.电源是为电路提供自由电荷的装置
B.电源的作用是保持导体两端有持续的电压
C.电源的作用是使绝缘材料体变成导体
D.电源使导体中的自由电子发生定向移动
答案 BD
解析
2.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
答案 ABC
解析 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.所以只有D错误.
3.一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
答案 ABD
8
解析 干电池不论型号大小,电动势都一样,故A正确;电动势在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错误;串联电池是为了得到较高的电压,D正确.
4.关于电源,下列说法中正确的是( )
A.电源可将其他形式的能量转化为电能
B.在电源内部,电源依靠库仑力搬移电荷
C.在电源内部,电荷只在非静电力作用下定向移动
D.电源就是产生电荷的装置
答案 A
解析 电源内部,电荷在非静电力和静电力共同作用下定向移动,B、C错误;电源是将其他形式的能转化为电能的装置,电源并非产生了电荷,而是使电荷发生定向移动,A正确,D错误.
题组二、对电流的理解及应用
5.物理学中规定的电流方向是( )
A.负电荷的定向移动方向
B.正电荷的定向移动方向
C.自由电荷的定向移动方向
D.正负离子的定向移动方向
答案 B
6.关于电流的大小与方向,下列说法正确的是( )
A.电流越大表明导线中自由电荷越多
B.通过导线横截面的电荷量越多电流越大
C.金属导体中的自由电荷是电子,电子沿电流的反方向运动
D.电解液中有电流时,正负离子都定向移动,方向相反
答案 CD
解析 电流大小与自由电荷多少没有直接关系,故A错误;由I=可知B错误;由电流方向的规定可知C、D正确.
7.一段横截面积为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,则电流强度是( )
8
A.0.2 A B.0.3 A
C.0.5 A D.104 A
答案 C
解析 I== A=0.5 A.
8.电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A,当通电5分钟时,通过电阻横截面的电子数为( )
A.1 500个 B.9.375×1019个
C.9.375×1021个 D.9.375×1020个
答案 C
解析 q=It,n===9.375×1021个.
9.如图1-5-1所示是一种油箱内油面高度检测装置的示意图.图中油量表由电流表改装而成,金属杠杆的一端接浮标,另一端触点O接滑动变阻器R.当油箱内油面下降时,下列分析正确的是( )
图1-5-1
A.触点O向上滑动 B.触点O向下滑动
C.电路中的电流变大 D.电路中的电流变小
答案 AD
解析 当油面下降时,触点O向上滑动,电阻R增大,电路中的电流变小,故A、D正确,B、C错误.
10.来自质子源的质子(初速为零)经过一加速电压为800 kV的直线加速器加速,形成了1 mA的细柱形质子流,已知质子的电荷量e=1.6×10-19 C,这束质子流每秒钟打到靶上的质子数为多少个?
答案 6.25×1015
解析 根据电流的定义式I=,
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则q=It=1×10-3×1 C=1×10-3 C.
因此,这束质子流每秒钟打到靶上的质子数为
n==个=6.25×1015个.
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