高中物理-3.2研究电流、电压和电阻课时讲练通课件-沪科版选修3-1

1、 1 如何使自由移动的电荷定向移动 提示 自由电荷在电场力的作用下发生定向移动 导体内有电场强度不为零的电场 或者说导体两端有电势差即电压 从而使可以自由移动的电荷在电场力作用下定向移动 因此电压是导体形成电流的 外因 外部条件 2 将小灯泡接在电池两端可以持续发光 将小灯泡接在充电的电容器两端时 小灯泡闪亮一下就熄灭 探究这其中的原因是什么 提示 1 电池可以为导体两端提供持续的电压从而使导体中形成持续的电流 使小灯泡持续发光 2 充电的电容器与导体连接后 电容器开始放电 放电结束后两极间的电压为零 导体中的电场强度为零 所以导体中的自由电荷不再定向移动 小灯泡熄灭 典例1 2010 塘沽高二检测 关于电流 下列叙述正确的是 A 只要将导体置于电场中 导体中就有持续电流B 电源的作用是可以使电路中有持续电流C 导体中没有电流时 就说明导体内部的电荷没有移动D 恒定电流是由恒定电场产生的 思路点拨 解答此类问题应把握以下两点 1 形成持续电流的条件 2 电源在电路中所起的作用 自主解答 选B D 恒定电流是导体两端有稳定的电压形成的 故A错 电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压 从而

2、在导体内部出现了恒定电场而产生恒定电流 B D正确 没有电流时 导体内电荷做热运动 C错 1 云层中积累的几百库仑的电荷量形成的强大电场可以把云层和空气击穿 让空气从绝缘体被电离成导体 击穿时在很短时间内这些电量会有电子从负电云层流向正电云层而中和放电 强大的电流如果击中人 可以致人死亡 导体中电流有强有弱 该用什么来表示电流的强弱呢 提示 度量电流的强弱 可以通过导体横截面的电量跟通过这些电量所用时间的比值 这个比值称为电流 I Q t 其中Q是时间t内通过导体任一横截面的电荷量 2 电解液导电时 正 负电荷同时做定向移动 此时正 负电荷是否会发生中和 如何求电流的大小 提示 1 电解液导电 是电解液中发生电离的正 负离子在电场力的作用下向相反方向的定向移动形成的 2 电解液中正 负离子定向移动方向虽相反 但正 负离子定向移动形成的电流的方向相同 正 负电荷不会发生中和 3 同样可以应用I Q t求电解液导电的电流大小 只是Q为正电荷总量和负电荷总量的绝对值之和 3 能否根据公式I Q t 认为I与Q成正比与t成反比 提示 不能 I Q t是电流的定义式 不是决定式 对一个恒定的电流

3、I与Q和t均无关 典例2 某电解池中 若在2s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截面 那么通过这个截面的电流是 A 0B 0 8AC 1 6AD 3 2A 思路点拨 解答电流问题可从以下三个方面考虑 1 电流为标量 电流虽有方向但是标量 符合代数运算法则 2 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 3 有正 负电荷同时做定向移动时应注意电荷总量的计算 自主解答 选D 电流由正 负离子的定向移动形成 则在2s内通过截面的总电荷量应为 Q 1 6 10 19 2 0 1019C 1 6 10 19 2 1 0 1019C 6 4C 由电流的定义式可知 I A 3 2A 故D正确 A B C错误 1 讨论为什么沿着电流的方向电势逐渐降低 提示 正电荷定向移动的方向为电流的方向 而正电荷在电场力的作用下总是从电势高处向电势低处运动 因此沿着电流的方向电势逐渐降低 2 分析温度升高时金属导体的电阻变化的情况及其原因 提示 温度升高时金属导体的电阻变大 原因是 温度升高 金属导体中的自由电子无规则运动更加剧烈 晶体点阵上

4、原子实的热振动也加剧 与做定向移动的自由电子的碰撞变得更加频繁 从而影响自由电子的定向移动 使电流变小 也就是金属导体对电流的阻碍增强 即电阻增大 3 金属电阻的阻值随温度升高而变大这一特点有何实际应用 提示 利用金属的电阻值随温度变化而变化的特点 1 可以制作电阻温度计 2 制成敏感元件 进行自动控制等 典例3 实验室用的小灯泡灯丝的I U特性曲线可用以下哪个图像来表示 思路点拨 解答本题时可从以下角度分析 1 电压增大时判断灯丝中的电流如何变化 2 电流增大时灯丝的温度如何变化 进而判断出灯丝的电阻如何变化 3 由综合因素确定I U图线的特点 自主解答 选A 灯丝在通电后一定会发热 当温度达到一定值时才会发出可见光 这时温度能达到很高 因此必须考虑到灯丝的电阻将随温度的变化而变化 随着电压的升高 电流增大 灯丝的电功率将会增大 温度升高 电阻率也将随之增大 电阻增大 U越大 I U曲线上对应点与原点连线的斜率必然越小 故选A 典例4 下列说法中正确的是 A 通电导线中的自由电子定向移动的速率等于电流传导速率B 通电导线中电流传导的速率与电场传播的速率是相等的 为3 0 108m s

5、C 金属导线中电子运动速率越大 导线中的电流就越大D 金属导线中电量越大 导线中电流就越大 思路点拨 注意区分电流中的三个速率 从它们所表述的意义分析并解释此题 标准解答 选B 通电导线中电流传导的速率等于电磁波传播的速度 大小为3 0 108m s 而电子定向移动的速率很小 约为10 5m s 故A错误 B正确 导线中电流的大小与电子定向移动的速率有关 而与电子运动的速率无关 故C错 电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电量 而与导线中的电量无关 故D错 1 对于金属导体 还必须满足下列哪一个条件才能在导体中产生恒定的电流 A 有可以自由移动的电荷B 导体两端有电压C 导体内存在电场D 导体两端加有恒定的电压 解析 选D 根据电流产生的条件 又因为导体内有大量可以自由移动的电子 所以只要在导体两端加恒定的电压就能在导体中产生恒定的电流 故D选项正确 A错 把导体放在电场中或导体两端的电压不恒定 导体中就不能产生恒定的电流 故B C也不正确 2 满足下面哪些条件 就产生电流 A 有自由电子B 导体两端有电势差C 任何物体两端有电压D 导体两端有恒定电压 解析 选B D 产生电流的条

6、件是 一要有自由电子 二要有电压 只满足其中一个条件不能产生电流 故A C错误 因为导体中存在自由电子 故B D正确 3 2011 济南高二检测 关于电流的方向 下列说法正确的是 A 电荷定向移动的方向为电流的方向B 导线内自由电子的定向移动速率等于电流的传播速率C 在电源外部电路中 电流的方向是从电源的正极流向负极D 在电路中电荷的定向移动方向总是沿着高电势到低电势的方向 解析 选C 电流的方向是正电荷定向移动的方向 在电源外部从电源正极流向负极 故A错 C对 电流的传播速度等于光速 而自由电子定向移动的速度是漂移速度 远小于光速 故B错 外电路中正电荷从高电势处向低电势处移动 但负电荷从低电势处向高电势处移动 故D错 4 2011 盐城高二检测 在示波管中 电子枪2s发射了6 1013个电子 则示波管中电流的大小为 A 4 8 10 6AB 3 10 13AC 9 6 10 16AD 3 10 6A 解析 选A 电子枪2s发射的电荷量Q 6 1013 1 6 10 19C 9 6 10 6C 所以示波管中的电流大小为I 10 6A 4 8 10 6A 故A正确 B C D错误 5

7、某家用台灯可通过调节开关使它的亮度逐渐增大到最亮 若灯最亮时的电压为220V 工作电流为0 18A 则当电压为110V时 灯丝的电阻 A 等于1222 B 等于611 C 大于1222 D 小于1222 解析 选D 灯泡正常工作时的电阻R 1222 电压减小时 灯丝的电阻减小 故D选项正确 一 选择题 本题共5小题 每小题4分 共20分 1 关于电流 下列说法中正确的是 A 通过导体截面的电荷量越多 电流越大B 电子运动速率越大 电流越大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 电流是矢量 因为电流有方向 解析 选C 电流的大小由导体两端的电压和导体对电流的阻碍作用决定 与通过导体截面的电荷量无直接关系 故A错误 电流的大小与电子定向移动的速率成正比 与电子运动速率无关 故B错 由I 可知 C正确 电流虽然有方向 但其运算不符合平行四边形定则 所以是标量 故D错误 2 2011 长春高二检测 一台半导体收音机 电池供电的电流是8mA 也就是说 A 1h电池供给8C的电量B 1000s电池供给8C的电量C 1s电池供给8C的电量D 1min电池供给8C的电量 解析 选B

8、 由公式I Q t知 供给8C电量时的通电时间t s 1000s 故选B 3 2011 西城区高二检测 如图所示 一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷 每米电荷量为q 当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时 由于棒运动而形成的等效电流大小为 A VqB C qvSD 解析 选A 在长直橡胶棒上选取一个横截面 则在t时间有长为vt的橡胶棒所带的总电荷量vtq通过截面 根据电流的定义式I vq 答案选A 4 非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物 它放电的电压可达100V 电流50A 每秒钟放电150次 其放电情况可近似看做以图中规律放电 则放电1秒钟非洲电鳐放出的电量为 A 25CB 50CC 150CD 250C 解析 选A 由图像可得1秒钟该鱼的放电时间为0 5s 由公式I 得放电电量Q It 50 0 5C 25C 故A项对 5 2011 泰州高二检测 如图所示 半径为R的橡胶圆环均匀带正电 总电荷量为Q 现使圆环绕垂直于环所在平面且通过圆心的轴以角速度 匀速转动 将产生等效电流 则 A 若 不变而使电荷量Q变为原来的2倍 则电流也将变为原来的2倍B 若电荷量Q不变而使 变

9、为原来的2倍 则电流也将变为原来的2倍C 若使 Q不变 将橡胶环拉伸 使环的半径增大 电流将变大D 若使 Q不变 将橡胶环拉伸 使环的半径增大 电流将变小 解析 选A B 截取圆环的任一截面 在橡胶圆环运动一周的时间T内 通过这个截面的电荷量为Q 则有I 又T 所以I 因此可知选项A B正确 二 非选择题 10分 6 2011 常德高二检测 在彩色电视机的显像管中 从电子枪射出的电子在加速电压U的作用下被加速 且形成的电流强度为I的平均电流 若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收 设电子的质量为m 电荷量为e 进入加速电场之前的速度不计 则在t秒内打在荧光屏上的电子数为多少 解析 在任何相等时间里 通过电子流动的任一横截面的电荷量是相等的 荧光屏是最后的一个横截面 故有t时间里通过该横截面的电量Q It 这样就可得到t时间里打在荧光屏上的电子数目 n 答案 1 2011 长宁区高二检测 10分 来自质子源的质子 初速度为零 经一加速电压为800kV的直线加速器加速 形成电流为1mA的细柱形质子流 已知质子电荷e 1 60 10 19C 这束质子流每秒打到靶上的质子数为 假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的 在质子束中与质子源相距L和4L的两处 各取一段极短的相等长度的质子流 其中的质子数分别为n1和n2 则n1 n2 解析 设每秒打到靶子上的质子数为N 由电流的定义可得I Ne 于是可解得 N 6 25 1015个 s 如图所示 在距质子源L和4L两处各取一段长度微元 L L 0 设质子经过距质子源L和4L两处时的速度分别为v1 v2 质子在加速电场中做匀加速直线运动 有 答案 2 10分 李老师刚买了一部手机 该手机电池的额定容量为1200mA h 额定电压为3 7V 用了一段时间后 他发现手机的待机时间为10天 请你分析一下 该手机待机状态下的电流是多大 解析 电池容量1200mA h为电池容纳的电荷量 电池用完后可认为电荷无剩余 则工作电流I A 5 10 3A 5mA 答案 5mA 本部分内容讲解结束

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