第二章恒定電流第1節電源和電流1電源的作用是使電路兩端維持一定的電勢差，從而使電路中保持持續的電流2導線中的電場是沿導線切線方向的恒定電場，在靜電場中所講的電勢、電勢差及其與電場強度的關系，在恒定電場中同樣適用3形成電流的條件(1)電路中存在自由電荷；(2)電路兩端存在持續的電勢差4電流的方向：規定正電荷定向移動的方向為電流方向(1)在金屬導體中，電流方向與自由電荷(電子)的定向移動方向相反；在電解液中，電流方向與正離子定向移動方向相同，與負離子定向移動方向相反(2)恒定電流：方向和大小都不隨時間變化的電流5設金屬導體的橫截面積為S，單位體積內的自由電子數為n，自由電子定向移動速度為v，那么在時間t內通過某一橫截面積的自由電子數為nSvt；若電子的電荷量為e，那么在時間t內，通過某一橫截面積的電荷量為enSvt；若導體中的電流為I，則電子定向移動的速率為.6下列說法中正確的是()A導體中只要電荷運動就形成電流B在國際單位制中，電流的單位是AC電流有方向，它是一個矢量D任何物體，只要其兩端電勢差不為零，就有電流存在答案B解析自由電荷定向移動才形成電流，故選項A錯誤形成電流的條件是導體兩端保持有一定的電勢差，且必須是導體，故選項D錯誤電流有方向，但它是標量，故選項C錯誤正確選項為B.7以下說法中正確的是()A只要有可以自由移動的電荷，就存在持續電流B金屬導體內的持續電流是自由電子在導體內的電場力作用下形成的C單位時間內通過導體截面的電荷量越多，導體中的電流越大D在金屬導體內當自由電子定向移動時，它們的熱運動就消失了答案BC解析自由電子在電場力作用下才定向移動，定向移動時熱運動也同時進行【概念規律練】知識點一導線中的電場1導線中恒定電場的建立過程：在電源正、負極之間接入導線后，_使得導體中的電荷積累，從而產生_，合電場逐漸趨于與導線_，當不再有新的(更多)電荷積累，最后合電場與導線處處_，且不再變化，導線中電荷沿電場(導線)移動形成_，運動電荷的分布不隨時間改變，形成一種_平衡，這兩種電荷形成的合電場叫_答案電源的靜電場附加電場平行平行恒定電流動態恒定電場解析導線中的電場是兩部分電場共同貢獻的結果首先電源電場使電子沿導線移動，并向導線某一側聚集，從而產生附加電場當兩個電場達到動態平衡時，導線內只存在和導線平行的電場線，即形成恒定電場2關于導線中的電場，下列說法正確的是()A導線內的電場線可以與導線相交B導線內的電場E是由電源電場E0和導線側面堆積的電荷形成的電場E疊加的結果C導線側面堆積電荷分布是穩定的，故導線處于靜電平衡狀態D導線中的電場是靜電場的一種答案B解析導線內的電場線與導線是平行的，故A錯；導線中的電場是電源電場和導線側面的堆積電荷形成的電場疊加而成的，故B對；導線內電場不為零，不是靜電平衡狀態，導線中的電場是恒定電場，并非靜電場的一種，故C、D錯知識點二電流3關于電流的方向，下列描述正確的是()A規定正電荷定向移動的方向為電流的方向B規定自由電荷定向移動的方向為電流的方向C在金屬導體中，自由電子定向移動的方向為電流的反方向D在電解液中，由于正、負離子的電荷量相等，定向移動的方向相反，故無電流答案AC解析規定正電荷定向移動的方向為電流的方向，故A對，B錯；金屬導體中定向移動的是自由電子，電子帶負電，故電子運動的方向與電流的方向相反，C對；在電解液中，正、負離子的電荷量相等，定向移動的方向相反，但有電流，電流的大小等于正、負離子電荷量的絕對值之和與時間的比值，D錯點評(1) 導體內電荷的無規則運動與電荷的定向移動不是一回事，導體兩端存在電勢差時，導體內的電荷才會定向移動，但電荷的無規則運動是不需要條件的(2)電流是描述電流強弱的物理量，它有方向，但是個標量4某電解池中，若在2 s內各有1.01019個二價正離子和2.01019個一價負離子通過某橫截面，那么通過這個截面的電流是()A0 B0.8 A C1.6 A D3.2 A答案D解析電荷的定向移動形成電流，但正、負電荷同時向相反方向定向移動時，通過某截面的電荷量應是兩者絕對值的和故由題意可知，電流由正、負離子定向運動形成，則在2 s內通過某橫截面的總電荷量應為q1.6101921.01019 C1.6101912.01019 C6.4 C由電流的定義式知：I A3.2 A點評電流的大小等于單位時間內通過導體橫截面的電荷量，正電荷定向移動形成的電流與負電荷定向移動形成的電流是等效的，只不過負電荷定向移動形成的電流的方向與負電荷定向移動的方向相反而已知識點三電流的微觀表達式5導體中電流I的表達式為InqSv，其中S為導體的橫截面積，n為導體每單位體積內的自由電荷數，q為每個自由電荷所帶的電荷量，v是()A導體運動的速率B電流傳導的速率C電子熱運動的速率D自由電荷定向移動的速率答案D解析從微觀上看，電流決定于導體中單位體積內的自由電荷數、每個自由電荷的電荷量、定向移動速率，還與導體的橫截面積有關，故選D.電荷的定向移動形成電流，這個定向移動的速率就是電流微觀表達式InqSv中的v.6有一橫截面積為S的銅導線，流經其中的電流為I，設每單位體積的導線中有n個自由電子，每個自由電子的電荷量為q，此時電子定向移動的速率為v，則在t時間內，通過導體橫截面的自由電子數目可表示為()AnvSt Bnvt C. D.答案AC解析此題考查對電流公式Iq/t的理解及電流的微觀表達式InqvS的理解在t時間內，以速度v移動的電子在銅導線中經過的長度為vt，由于銅導線的橫截面積為S，則在t時間內，電子經過的導線體積為vtS.又由于單位體積的導線中有n個自由電子，在t時間內，通過導線橫截面的自由電子數目可表示為nvSt，故A正確由于流經導線的電流為I，則在t時間內，流經導線的電荷量為It，而電子的電荷量為q，則t時間內通過導線橫截面的自由電子數目可表示為，故C也正確點評電流的微觀表達式InqSv，S為導體的橫截面積，v為導體中自由電荷沿導體定向移動的速率，n為導體單位體積內的自由電荷數，從微觀看，電流決定于導體中自由電荷的密度、電荷定向移動的速度，還與導體的橫截面積有關【方法技巧練】用等效法求解電流7半徑為R的橡膠圓環均勻帶正電，總電荷量為Q，現使圓環繞垂直環所在平面且通過圓心的軸以角速度勻速轉動，則由環產生的等效電流判斷正確的是()A若不變而使電荷量Q變為原來的2倍，則等效電流也將變為原來的2倍B若電荷量Q不變而使變為原來的2倍，則等效電流也將變為原來的2倍C若使、Q不變，將橡膠環拉伸，使環半徑增大，等效電流將變大D若使、Q不變，將橡膠環拉伸，使環半徑增大，等效電流將變小答案AB解析截取圓環的任一橫截面S，如右圖所示，在橡膠圓環運動一周的時間T內，通過這個橫截面的電荷量為Q，則有I又T，所以I由上式可知，選項A、B正確8電子繞核運動可等效為一環形電流，設氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運動，用e表示電子的電荷量，則其等效電流為多大？答案解析等效電流為電子沿圓周持續運動時產生的每經一個周期，通過圓周某點的電荷量為e.電子運動的周期T2r/v，由Iq/t得Ie/Tve/(2r)方法點撥電荷的運動可以等效為電流，計算中可以選取一定時間(一般選一個周期)，此時間內通過截面的電荷量與時間的比值即為等效電流1關于電流的說法中正確的是()A根據Iq/t，可知I與q成正比B如果在任何相等的時間內通過導體橫截面的電荷量相等，則導體中的電流是恒定電流C電流有方向，電流是矢量D電流的單位“安培”是國際單位制中的基本單位答案D解析依據電流的定義式可知，電流與q、t皆無關，顯然選項A是錯誤的雖然電流是標量，但是卻有方向，因此在任何相等的時間內通過導體橫截面的電荷量雖然相等，但如果方向變化，電流也不是恒定電流，所以，選項B也是錯誤的電流是標量，故選項C也不對2下列有關電源的電路中，導線內部的電場強度的說法中正確的是()A導線內部的電場就是電源所形成的電場B在靜電平衡時，導體內部的場強為零，而導體外部的場強不為零，所以導體內部的電場不是穩定的C因為導體處于電源的電場中，所以導體內部的場強處處為零D導線內的電場是由電源、導線等電路元件所積累的電荷共同形成的，導體內的電荷處于平衡狀態，電荷分布是穩定的，電場也是穩定的答案D解析導線內部的電場是電源和導線堆積電荷所形成的兩部分電場的矢量和，穩定后不同于靜電平衡(內部場強處處為零)，而是場強大小恒定，方向與導線切線一致，是一種動態的平衡，故A、B、C錯3關于電源的作用，下列說法正確的是()A電源的作用是能為電路持續地提供自由電荷B電源的作用是能直接釋放電能C電源的作用就是保持導體兩端的電壓，使電路中有持續的電流D電源的作用就是使自由電荷運動起來答案BC解析電源的作用是能直接釋放電能，就是保持導體兩端的電壓，使電路中有持續的電流，選項B、C正確4關于電流的方向，下列說法中正確的是()A電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端B電源內部，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端C電子運動形成的等效電流方向與電子運動方向相同D電容器充電時，電流從負極板流出，流入正極板答案AD解析在電源的外部電路中，電流從正極流向負極，在電源的內部，電流從負極流向正極，電源正極電勢高于負極電勢，所以A正確，B錯誤電子帶負電，電子運動形成的電流方向與電子運動的方向相反，C錯誤電容器充電時，電子流入負極板，所以電流從負極板流出，流入正極板5關于電流，下列說法中正確的是()A通過導體截面的電荷量越多，電流越大B電子運動速率越大，電流越大C單位時間內通過導線橫截面的電荷量越多，導體中的電流就越大D因為電流有方向，所以電流是矢量答案C解析由I知q大，I不一定大，還要看t的大小，故A錯由InqSv知，電子運動的速率v大，電流不一定大，電流還與n、S有關，另外電子無規則熱運動速度很大，不能形成電流，故B錯單位時間通過導線橫截面的電荷量越多，電流越大，C對電流雖有方向但不是矢量，因合成遵循代數法則，故D錯6計數器因射線照射，內部氣體電離，在時間t內有n個二價正離子到達陰極，有2n個電子到達陽極，則計數器中的電流為()A0 B2ne/t C3ne/t D4ne/t答案D解析I，故選D.7北京正負離子對撞機的儲存環是周長為240 m的近似圓形軌道當環中的電流為10 mA時，若電子的速率為十分之一光速則在整個環中運行的電子數目為()A51011 個 B51019 個C1.01013 個 D1.0103 個答案A解析由公式I，qNe，t得I，N51011個8有甲、乙兩個由同種金屬材料制成的導體，甲的橫截面積是乙的兩倍，而單位時間內通過導體橫截面的電荷量，乙是甲的兩倍，以下說法中正確的是()A甲、乙兩導體的電流相同B乙導體的電流是甲導體的兩倍C乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的兩倍D甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率大小相等答案B9示波管中，電子槍兩秒內發射了61013個電子，則示波管中電流強度的大小為()A9.6106 A B31013 AC4.8106 A D3106 A答案C10如圖1所示，電解池內有一價離子的電解液，時間t內通過溶液內截面S的正離子數是n1，負離子數是n2，設元電荷為e，以下解釋中正確的是()圖1A正離子定向移動形成電流方向從AB，負離子定向移動形成電流方向從BAB溶液內正負離子向相反方向移動，電流抵消C溶液內電流方向從A到B，電流ID溶液內電流方向從A到B，電流I 答案D解析正電荷定向移動方向就是電流方向，負電荷定向移動的反方向也是電流方向，有正、負電荷反向經過同一截面時，I公式中q應該是正、負電荷電荷量絕對值之和故I，電流方向由A指向B，故選項D正確11一電子沿一圓周順時針高速轉動，周期為1010 s，則等效