2021-2022高中物理人教版选修3-1作业：第二章第1节电源和电流2含解析

3.0 envi 2024-11-19 4 4 77.37KB 9 页 3知币

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《电源和电流》

1．电源的作用是使电路两端维持一定的电势差，从而使电路中保持持续的电流．

2．导线中的电场是沿导线切线方向的恒定电场，在静电场中所讲的电势、电势差及其

与电场强度的关系，在恒定电场中同样适用．

3．形成电流的条件

(1)电路中存在自由电荷；

(2)电路两端存在持续的电势差．

4．电流的方向：规定正电荷定向移动的方向为电流方向．

(1)在金属导体中，电流方向与自由电荷(电子)的定向移动方向相反；在电解液中，电

流方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反．

(2)恒定电流：方向和大小都不随时间变化的电流．

5．设金属导体的横截面积为 S，单位体积内的自由电子数为 n，自由电子定向移动速

度为 v，那么在时间 t内通过某一横截面积的自由电子数为 nSvt；若电子的电荷量为 e，那

么在时间 t内，通过某一横截面积的电荷量为 enSvt；若导体中的电流为 I，则电子定向移

动的速率为.

6．下列说法中正确的是(　　)

A．导体中只要电荷运动就形成电流

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，只要其两端电势差不为零，就有电流存在

答案　B

解析　自由电荷定向移动才形成电流，故选项 A错误．形成电流的条件是导体两端保

持有一定的电势差，且必须是导体，故选项 D错误．电流有方向，但它是标量，故选项 C

错误．正确选项为 B.

7．以下说法中正确的是(　　)

A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流

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．单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大

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

答案　BC

解析　自由电子在电场力作用下才定向移动，定向移动时热运动也同时进行．

【概念规律练】

知识点一　导线中的电场

1．导线中恒定电场的建立过程：在电源正、负极之间接入导线后，________使得导体

中的电荷积累，从而产生________，合电场逐渐趋于与导线________，当不再有新的(更

多)电荷积累，最后合电场与导线处处________，且不再变化，导线中电荷沿电场(导线)移

动形成________，运动电荷的分布不随时间改变，形成一种________平衡，这两种电荷形

成的合电场叫________．

答案　电源的静电场　附加电场　平行　平行　恒定电流　动态　恒定电场

解析　导线中的电场是两部分电场共同贡献的结果．首先电源电场使电子沿导线移动，

并向导线某一侧聚集，从而产生附加电场．当两个电场达到动态平衡时，导线内只存在和

导线平行的电场线，即形成恒定电场．

2．关于导线中的电场，下列说法正确的是(　　)

A．导线内的电场线可以与导线相交

B．导线内的电场 E是由电源电场 E0和导线侧面堆积的电荷形成的电场 E′叠加的结果

C．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态

D．导线中的电场是静电场的一种

答案　B

解析　导线内的电场线与导线是平行的，故 A错；导线中的电场是电源电场和导线侧

面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故 B对；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，

导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故 C、D错．

知识点二　电流

3．关于电流的方向，下列描述正确的是(　　)

A．规定正电荷定向移动的方向为电流的方向

B．规定自由电荷定向移动的方向为电流的方向

C．在金属导体中，自由电子定向移动的方向为电流的反方向

D．在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，故无电流

答案　AC

解析　规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故 A对，B错；金属导体中定向移

动的是自由电子，电子带负电，故电子运动的方向与电流的方向相反， C对；在电解液中，

正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，但有电流，电流的大小等于正、负离子

电荷量的绝对值之和与时间的比值，D错．

点评　(1) 导体内电荷的无规则运动与电荷的定向移动不是一回事，导体两端存在电势

差时，导体内的电荷才会定向移动，但电荷的无规则运动是不需要条件的．

(2)电流是描述电流强弱的物理量，它有方向，但是个标量．

4．某电解池中，若在 2 s 内各有 1.0×1019 个二价正离子和 2.0×1019 个一价负离子通过某

横截面，那么通过这个截面的电流是(　　)

A．0 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A

答案　D

解析　电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某

截面的电荷量应是两者绝对值的和．故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则

在2 s 内通过某横截面的总电荷量应为

q＝1.6×10－19×2×1.0×1019 C＋1.6×10－19×1×2.0×1019 C＝6.4 C

由电流的定义式知：I＝＝ A＝3.2 A

点评　电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，正电荷定向移动形成的

电流与负电荷定向移动形成的电流是等效的，只不过负电荷定向移动形成的电流的方向与

负电荷定向移动的方向相反而已．

知识点三　电流的微观表达式

5．导体中电流 I的表达式为 I＝nqSv，其中 S为导体的横截面积，n为导体每单位体积

内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是(　　)

A．导体运动的速率

B．电流传导的速率

C．电子热运动的速率

D．自由电荷定向移动的速率

答案　D

解析　从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电

荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关，故选 D.电荷的定向移动形成电流，这个

定向移动的速率就是电流微观表达式 I＝nqSv 中的 v.

6．有一横截面积为 S的铜导线，流经其中的电流为 I，设每单位体积的导线中有 n个

自由电子，每个自由电子的电荷量为 q，此时电子定向移动的速率为 v，则在 Δt时间内，

通过导体横截面的自由电子数目可表示为(　　)

A．nvSΔt B．nvΔt C. D.

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