11.1电源和电流（知识解读）-2025-2026学年高中物理同步知识点解读与专题训练（人教版2019必修第三册）
11.1电源和电流（知识解读）（原卷版）•知识点1 电源•知识点2 恒定电流•知识点3 电流的微观表达式•作业 巩固训练电源 知识点11、电源的定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源。2、电源的作用（1）使导体两端始终存在电势差。（2）使电路中保持持续电流。（3）把其它形式的能转化为电能。3、电源的种类（1）直流电源：直流电源的电流电压方向不随时间作周期性变化的装置，比如蓄电池、直流发电机、干电池、直流稳压源。（2）交流电源：电流电压方向随时间作周期性变化的装置。如交流发电机。4、电源的原理（1）电源内部：非静电力做功，把其它形式的能转化为电能。（2）电源外部电路：电场力做功，电能转化为别的形式的能。注意：电源的作用是维持电路两端的电压，从而使电路产生持续的电流。【典例1】关于电流和电源，下列说法中正确的是（）A．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率B．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量C．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差【变式1-1】自然界以及生产和生活领域，广泛存在着由电荷流动所引起的效应。关于电流的方向，下列说法正确的是（）A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从负极流向正极B．电源内部，电流的方向是从正极流向负极C．电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动方向相同D．电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动方向相反【变式1-2】（多选）硅光电池已大范围的应用于人造卫星和灯塔、高速公路“电子眼”等设施。其原理如图所示，a、b是硅光电池的两个电极，P、N是两块硅半导体，P、N可在E区形成匀强电场。P的上表面镀有一层膜，当光照射时，P内产生的自由电子经E区电场加速后到达半导体N，由此产生电动势。以下说法中正确的是（）A．a电极为电池的正极B．电源内部的电流方向由Р指向NC．E区匀强电场的方向由N指向РD．硅光电池是一种光能转化为电能的装置【变式1-3】（多选）电源的作用： 保持导体两端的 ，使电路有持续的 。恒定电流 知识点21、外电路中的电场：由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的合电场。2、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。（1）形成原理：当电路达到稳定时，导线中电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。（2）尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。3、恒定电场的特点（1）电荷的分布是稳定的，任何位置的电场强度都不随时间发生明显的变化。（2）导线内的电场线）导线内的电场是沿导线切线）任何位置的电场强度都不随时间发生明显的变化。4、恒定电场与静电场的比较 电场类型 静电场 恒定电场 定义 静止的电荷产生的电场。 由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 共同点 它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电能；对处于其中的电荷都有力的作用；移动电荷是两种电场的电场力一般都要做功。 不同点 导体中要建立恒定电场就必须将导体与电源相连接，形成一个闭合回路，静电场只要有电荷就会存在；静电平衡状态下的导体内部场强为零，此时导体处于静态平衡状态，恒定电场条件下导体内部可以带电，导体内部场强也可以不为零，此时导体处于动态平衡状态；静电场的电场线一般不是电荷运动的轨迹线，而恒定电场的电场线、电流：电荷的定向移动形成电流。反映了电流的强弱程度。用符号I表示，单位是安培，符号为A。常用的电流单位还有mA、μA，换算关系为：1A＝103mA＝106μA。电流是标量，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向。电子向某一方向定向移动等效于正电荷向相反方向定向移动。6、电流的表达式：I＝，该式为定义式。7、电流定义式的理解（1）电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。（2）由定义式求出的电流是在时间t内的平均值对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。（3）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，应用定义式时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。计算电流时，要注意定向移动的电荷种类，是正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时存在。8、电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。9、恒定电流：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。【典例2】如图所示是通有恒定电流的某段导体，在5s内有0.5C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（）A．0.1A、向右 B．0.1A、向左 C．2.5A、向右 D．2.5A、向左【变式2-1】在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷做定向移动。若在2 s内有0.32 C的电荷量通过导体某横截面，则导体中电流的大小为（ ）A．0.08 A B．0.32 A C．0.16 A D．0.64 A【变式2-2】（多选）如图所示为通有恒定电流的某段金属导体。在5.0s内有电荷量为20C的负电荷向右通过导体横截面P，则通过导体的电流（）A．方向向右 B．方向向左 C．大小为4.0A D．大小为100A【变式2-3】（多选）判断下列所示的电流－时间图象，不属于恒定电流的是（ ）A． B．C． D．电流的微观表达式 知识点31、柱体微元模型：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，如图所示。2、公式的推导：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，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，电荷定向移动的速率为v，则柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。电荷通过横截面的时间t＝，导体AB中电流为I＝＝＝nqSv，该式即为电流的微观表达式。3、对电流微观表达式的深入理解（1）对nq的理解：放映了导体的导电性能，n越大，q越大，导体的导电性能越强。（2）对v的理解：金属导体中的电子一种在做无规则热运动，不加电场时电子向各个方向运动，宏观上未形成电流。当外加电源后，在导体内形成一个恒定电场，在这个电场作用下电子定向移动，其平均速率正比与该电场。（3）对S的理解：材料相同，电场强度相同时，横截面积越大，单位时间内通过该截面的电荷量就越大。4、三种速率的比较 速率的类型 电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导速率 物理意义 电流是自由电荷定向移动形成的，I＝neSv，其中v就是电子定向移动速率，其大小与导体两端的电压及导体本身的因素相关。 构成导体的电子在永不停息地做无规律运动，由于热运动向各个方向的机会相等，故不能形成电流。温度越高，电子热运动的平均速率越大 闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速建立恒定的电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 大小 一般数量级为10－5m/s 常温下其数量级为105m/s 等于光速，即恒为3×108m/s注意：电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器。5、电流表达式的对比 表达式 I＝ I＝nqSv 性质 定义式 微观式 适合使用的范围 一切电路 物理量的含义 q为时间t内通过导体横截面的电荷量。 n为导体单位体积内自由电荷数；q为每个自由电荷电荷量；S为导体横截面积；v为电荷定向移动速率。 含义 I与q、t无关，I与q/t值相等 微观量n、q、S、v决定I的大小【典例3】一段粗细均匀的金属导体的横截面积为S。导体单位体积内的自由电子数为n，导体内的自由电子电荷量为e，导体中通过的电流为I，以下说法中正确的是（）A．t时间内通过导体某个横截面的电子数B．自由电子定向移动的速率C．自由电子热运动的速率D．自由电子定向移动的速率为线】铜的摩尔质量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子定向移动的平均速率为（）A．光速 B． C． D．【变式3-2】（多选）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n1，导线单位体积内自由电子数为n2，自由电子定向运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为n3。则导线e【变式3-3】导线s内，有多少个电子通过导线的横截面？已知元电荷。(2)设导体每立方米内有个自由电子，则自由电子定向移动的平均速率是多大？一、单选题1．如图为酒店常用的一种送餐服务机器人，为机器人供电的锂电池容量为24A·h，正常工作时的电流为。根据上述信息，下列说法正确的是（）A．24A·h的A·h是能量单位B．充满电后机器人最长连续上班时间为10hC．充满电后机器人最长连续上班时间为24hD．电池充满电后总电量为24C2．某擦窗机器人所用的电池容量为，待机时间为25天，正常工作时长为则该手机（）A．正常工作时的电流为240 mA B．待机时的电流为3000 mAC．正常工作时的电流是待机时电流的倍 D．正常工作时的电流是待机时电流的300倍3．某品牌新能源车使用闪充技术，时间充电，则平均充电电流约为（）A． B． C． D．4．如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有个一价正离子通过溶液内某截面S，有个一价负离子通过溶液内某截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是（）A．当时，电流为零B．当时，电流方向从A→B，电流为C．当时，电流方向从B→A，电流为D．无论大小如何，电流方向都从A→B，电流都为5．以下说法正确的是（）A．“克（g）”是国际单位制中的导出单位B．“电子伏特（eV）”表示的是电势的单位C．“毫安时”表示的是能量的单位D．“引力常量（G）”用国际单位制中的基本单位表示为6．下列各表达式中，不属于比值法定义物理量的是（ ）A．加速度 B．场强 C．电容 D．电流7．霍尔推进器的工作原理是通过产生高速离子流来产生推力。2021年，我国空间站核心舱首次使用了霍尔推进器，其工作原理可简化为电离后的氙离子在电场力作用下被高速喷出，霍尔推进器由于反冲获得推进动力。设某次核心舱进行姿态调整，开启霍尔推进器，电离后的氙离子从静止开始，经电压为的电场加速后高速喷出，产生大小为的推力。已知氙离子的比荷为，忽略离子间的相互作用力，不计离子受到的重力，则氙离子形成的等效电流为（ ）A． B． C． D．8．一质子源沿电场方向均匀发射质子（初速度视为零），经电场加速后形成细柱形质子流，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子流中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，则其中的电流之比x与质子数之比y分别为（）A．1∶11∶2 B．1∶21∶1C．1∶12∶1 D．1∶42∶1二、多选题9．下列说法正确的是（）A．电流的强弱程度用电流这个物理量表示B．大小不随时间变化的电流叫作恒定电流C．通电电路中，由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场D．在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中并不适用10．如图所示，半径为R（远大于圆环横截面半径）的橡胶圆环带均匀正电荷，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。下列说法正确的是（）A．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不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C．若、Q不变，使环的半径增大，电流将变大D．若、Q不变，使环的半径增大，电流将变小11．氢原子中原子核带电量为，核外电子质量为，带电量的绝对值也为，设核外电子绕核做匀速圆周运动的半径为，静电力常量为，则（ ）A．电子绕核的运动周期为B．电子绕核半径增大时，电子的电势能增大C．电子绕核半径增大时，电子的动能增大D．当电子轨道半径增为原来的4倍时，等效电流减为原来的12．“质子疗法”治疗肿瘤，就是让高速运动的质子进入肿瘤并杀死癌细胞，该过程需要一种被称为“粒子加速器”的装置来实现。如图所示，来自质子源的质子（初速度可视为零），经加速电场加速后获得的动量为，并形成均匀细柱形的质子流。已知细柱形质子流的横截面积为，其等效电流为，质子的质量为、带电荷量为，下列说法正确的是（ ）A．单位时间进入肿瘤的质子数为 B．质子加速后获得的动能为C．加速电场的加速电压为 D．质子流单位体积内的质子数为三、解答题13．如图所示，一根均匀带电的细橡胶棒被弯成一个半径为R的圆环，圆环绕过环心O的转轴以角速度ω逆时针匀速转动，已知橡胶棒单位长度所带的电荷量为。（1）试判断环中等效电流的方向；（2）求环中等效电流的大小I。14．如图所示，质量，长为2m的绝缘滑板，均匀带电，放在光滑的水平面上，给木板一个水平向右的初速度。(1)求滑板经过的竖直平面产生的等效电流I为多大？(2)一个上表面带电量为，质量的绝缘小滑块从滑板的右端以的速度向左冲上滑板，同时给滑板施加一个力维持滑板保持的速度匀速运动，小滑块与滑板间的动摩擦因数，若不考虑滑块与滑板间的静电力，求经过多长时间滑块与滑板同时经过的竖直平面等效电流恒定？(3)在上述时间内，滑块在滑板上擦过的痕迹多长？ 1 / 1学科网（北京）股份有限公司$$ 11.1电源和电流（知识解读）（解析版）•知识点1 电源•知识点2 恒定电流•知识点3 电流的微观表达式•作业 巩固训练电源 知识点11、电源的定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源。2、电源的作用（1）使导体两端始终存在电势差。（2）使电路中保持持续电流。（3）把其它形式的能转化为电能。3、电源的种类（1）直流电源：直流电源的电流电压方向不随时间作周期性变化的装置，比如蓄电池、直流发电机、干电池、直流稳压源。（2）交流电源：电流电压方向随时间作周期性变化的装置。如交流发电机。4、电源的原理（1）电源内部：非静电力做功，把其它形式的能转化为电能。（2）电源外部电路：电场力做功，电能转化为别的形式的能。注意：电源的作用是维持电路两端的电压，从而使电路产生持续的电流。【典例1】关于电流和电源，下列说法中正确的是（）A．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率B．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量C．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大D．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差【答案】C【详解】A．电流的传导速率不是导体内自由电子的定向移动速率，电流的传导速率是电场移动的速率，A错误；B．电源实质上不是用电器，电源是给用电器提供能量的装置，B错误；C．根据 ，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，C正确；D．电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差，D错误。故选C。【变式1-1】自然界以及生产和生活领域，广泛存在着由电荷流动所引起的效应。关于电流的方向，下列说法正确的是（）A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从负极流向正极B．电源内部，电流的方向是从正极流向负极C．电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动方向相同D．电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动方向相反【答案】D【详解】A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从正极流向负极，故A错误；B．电源内部，电流的方向是从负极流向正极，故B错误；CD．电子带负电，电子定向移动形成的电流方向与电子定向移动方向相反，故C错误，D正确。故选D。【变式1-2】（多选）硅光电池已大范围的应用于人造卫星和灯塔、高速公路“电子眼”等设施。其原理如图所示，a、b是硅光电池的两个电极，P、N是两块硅半导体，P、N可在E区形成匀强电场。P的上表面镀有一层膜，当光照射时，P内产生的自由电子经E区电场加速后到达半导体N，由此产生电动势。以下说法中正确的是（）A．a电极为电池的正极B．电源内部的电流方向由Р指向NC．E区匀强电场的方向由N指向РD．硅光电池是一种光能转化为电能的装置【答案】ACD【详解】AB．根据题意，E区电场能使P逸出的自由电子向N运动，因负电荷受到的电场力与电场方向相反，所以电场方向由N指向P，由于电流的方向与负电荷的运动方向相反，所以电源内部的电流方向由N指向P，B错误A正确；C．由题意可知，电子在E区加速，故电场方向应为N到P，C正确；D．该电池是将光能转化为电能的装置，D正确。故选ACD。【变式1-3】（多选）电源的作用： 保持导体两端的 ，使电路有持续的 。【答案】 电压 电流【详解】[1][2]电源的作用是使电路两端存在电压，电压是使电荷定向移动的原因，即使电路中有持续电流。恒定电流 知识点21、外电路中的电场：由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的合电场。2、恒定电场：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。（1）形成原理：当电路达到稳定时，导线中电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。（2）尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也不会随时间变化。3、恒定电场的特点（1）电荷的分布是稳定的，任何位置的电场强度都不随时间发生明显的变化。（2）导线内的电场线）导线内的电场是沿导线切线）任何位置的电场强度都不随时间发生明显的变化。4、恒定电场与静电场的比较 电场类型 静电场 恒定电场 定义 静止的电荷产生的电场。 由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 共同点 它们都是物质的一种客观存在形式，都储存着电能；对处于其中的电荷都有力的作用；移动电荷是两种电场的电场力一般都要做功。 不同点 导体中要建立恒定电场就必须将导体与电源相连接，形成一个闭合回路，静电场只要有电荷就会存在；静电平衡状态下的导体内部场强为零，此时导体处于静态平衡状态，恒定电场条件下导体内部可以带电，导体内部场强也可以不为零，此时导体处于动态平衡状态；静电场的电场线一般不是电荷运动的轨迹线，而恒定电场的电场线、电流：电荷的定向移动形成电流。反映了电流的强弱程度。用符号I表示，单位是安培，符号为A。常用的电流单位还有mA、μA，换算关系为：1A＝103mA＝106μA。电流是标量，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向。电子向某一方向定向移动等效于正电荷向相反方向定向移动。6、电流的表达式：I＝，该式为定义式。7、电流定义式的理解（1）电流的大小与通过导体横截面的电荷量以及通电时间无关。（2）由定义式求出的电流是在时间t内的平均值对于恒定电流其瞬时值与平均值相等。（3）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，应用定义式时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和。计算电流时，要注意定向移动的电荷种类，是正电荷或负电荷，还是正、负电荷同时存在。8、电流形成的条件：导体中有自由电荷；导体两端存在电压。形成持续电流的条件：导体两端有持续电压。9、恒定电流：在恒定电场的作用下，自由电荷定向加速运动，但在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞的结果是大量自由电荷定向移动的平移速率不随时间变化。把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流。【典例2】如图所示是通有恒定电流的某段导体，在5s内有0.5C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（）A．0.1A、向右 B．0.1A、向左 C．2.5A、向右 D．2.5A、向左【答案】B【详解】根据电流的定义式，可得电流的大小为电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与定向移动的方向相反，故电流向左。故选B。【变式2-1】在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷做定向移动。若在2 s内有0.32 C的电荷量通过导体某横截面，则导体中电流的大小为（ ）A．0.08 A B．0.32 A C．0.16 A D．0.64 A【答案】C【详解】根据电流的定义式可得故选C。【变式2-2】（多选）如图所示为通有恒定电流的某段金属导体。在5.0s内有电荷量为20C的负电荷向右通过导体横截面P，则通过导体的电流（）A．方向向右 B．方向向左C．大小为4.0A D．大小为100A【答案】BC【详解】据根据电流的定义式电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与定向移动的方向相反，故电流方向向左。故选BC。【变式2-3】（多选）判断下列所示的电流－时间图象，不属于恒定电流的是（ ）A．B．C．D．【答案】BCD【详解】恒定电流是指大小和方向都不变的电流，所以A属于恒定电流，BCD不是恒定电流。故选BCD．电流的微观表达式 知识点31、柱体微元模型：带电粒子在外加电场的作用下，形成定向移动的粒子流，从中取一圆柱形粒子流作为研究对象，如图所示。2、公式的推导：设柱体微元的长度为L，横截面积为S，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，电荷定向移动的速率为v，则柱体微元中的总电荷量为Q＝nLSq。电荷通过横截面的时间t＝，导体AB中电流为I＝＝＝nqSv，该式即为电流的微观表达式。3、对电流微观表达式的深入理解（1）对nq的理解：放映了导体的导电性能，n越大，q越大，导体的导电性能越强。（2）对v的理解：金属导体中的电子一种在做无规则热运动，不加电场时电子向各个方向运动，宏观上未形成电流。当外加电源后，在导体内形成一个恒定电场，在这个电场作用下电子定向移动，其平均速率正比与该电场。（3）对S的理解：材料相同，电场强度相同时，横截面积越大，单位时间内通过该截面的电荷量就越大。4、三种速率的比较 速率的类型 电子定向移动的速率 电子热运动的速率 电流传导速率 物理意义 电流是自由电荷定向移动形成的，I＝neSv，其中v就是电子定向移动速率，其大小与导体两端的电压及导体本身的因素相关。 构成导体的电子在永不停息地做无规律运动，由于热运动向各个方向的机会相等，故不能形成电流。温度越高，电子热运动的平均速率越大 闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速建立恒定的电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也几乎同时形成了电流。 大小 一般数量级为10－5m/s 常温下其数量级为105m/s 等于光速，即恒为3×108m/s注意：电流的形成是电子在速率很大的无规则热运动上附加一个速率很小的定向移动，电路闭合时，瞬间在系统中形成电场，使导体中所有自由电荷同时定向移动，并不是电荷瞬间从电源运动到用电器。5、电流表达式的对比 表达式 I＝ I＝nqSv 性质 定义式 微观式 适合使用的范围 一切电路 物理量的含义 q为时间t内通过导体横截面的电荷量。 n为导体单位体积内自由电荷数；q为每个自由电荷电荷量；S为导体横截面积；v为电荷定向移动速率。 含义 I与q、t无关，I与q/t值相等 微观量n、q、S、v决定I的大小【典例3】一段粗细均匀的金属导体的横截面积为S。导体单位体积内的自由电子数为n，导体内的自由电子电荷量为e，导体中通过的电流为I，以下说法中正确的是（）A．t时间内通过导体某个横截面的电子数B．自由电子定向移动的速率C．自由电子热运动的速率D．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c【答案】A【详解】A．根据电流的定义式有则t时间内通过导体某个横截面的电子数故A正确；BD．一小段时间内，流过导线横截面的电子个数为电荷量为根据电流的定义有解得故BD错误；C．自由电子热运动的速率是无规则的，故C错误；故选A。【变式3-1】铜的摩尔质量为m，密度为，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子定向移动的平均速率为（）A．光速 B． C． D．【答案】D【详解】单位体积的电子数为根据可得电子定向移动的平均速率为故选D。【变式3-2】（多选）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n1，导线单位体积内自由电子数为n2，自由电子定向运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为n3。则导线e【答案】BCD【详解】根据电流定义式可得根据电流微观表达式可得根据电流定义式可得故选BCD。【变式3-3】导线s内，有多少个电子通过导线的横截面？已知元电荷。(2)设导体每立方米内有个自由电子，则自由电子定向移动的平均速率是多大？【答案】(1) (2)【详解】（1）1s内，通过导线）根据电流的微观表达式解得一、单选题1．如图为酒店常用的一种送餐服务机器人，为机器人供电的锂电池容量为24A·h，正常工作时的电流为。根据上述信息，下列说法正确的是（）A．24A·h的A·h是能量单位B．充满电后机器人最长连续上班时间为10hC．充满电后机器人最长连续上班时间为24hD．电池充满电后总电量为24C【答案】B【详解】A．24A·h的A是电流单位，h是时间单位，A·h是电荷量单位，故A错误；BC．充满电后机器人最长连续上班时间为故B正确，C错误；D．电池充满电后总电量为故D错误。故选B。2．某擦窗机器人所用的电池容量为，待机时间为25天，正常工作时长为则该手机（）A．正常工作时的电流为240 mA B．待机时的电流为3000 mAC．正常工作时的电流是待机时电流的倍 D．正常工作时的电流是待机时电流的300倍【答案】D【详解】A．电池容量为，正常工作时长为，正常工作时的电流，故A错误；B．由题可知待机时间为，待机时的电流，B错误；CD．正常工作时的电流是待机时电流的倍，故C错误，D正确。故选D。3．某品牌新能源车使用闪充技术，时间充电，则平均充电电流约为（）A． B． C． D．【答案】D【详解】根据电流的定义式可得各选项中985A最为接近计算结果。故选D。4．如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有个一价正离子通过溶液内某截面S，有个一价负离子通过溶液内某截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是（）A．当时，电流为零B．当时，电流方向从A→B，电流为C．当时，电流方向从B→A，电流为D．无论大小如何，电流方向都从A→B，电流都为【答案】D【详解】由题意可知，在t秒内通过溶液内截面的电荷量为则电流为电流的方向与正电荷的运动方向相同，故由A到B，D正确。故选D。5．以下说法正确的是（）A．“克（g）”是国际单位制中的导出单位B．“电子伏特（eV）”表示的是电势的单位C．“毫安时”表示的是能量的单位D．“引力常量（G）”用国际单位制中的基本单位表示为【答案】D【详解】A．“克（g）”不是国际单位制中的单位，“千克（kg）”才是国际单位制中的单位，故A错误；B．“电子伏特（eV）”表示的是能量的单位，故B错误；C．“毫安时”表示的是电荷量的单位，故C错误；D．根据，可知“引力常量（G）”用国际单位制中的基本单位表示为，故D正确。故选D。6．下列各表达式中，不属于比值法定义物理量的是（ ）A．加速度 B．场强 C．电容 D．电流【答案】D【详解】A．加速度a等于速度变化量与所用时间的比值，加速度与速度变化量无关，所以加速度公式a= 属于比值定义法，故A错误；B．电场强度是电荷所受的电场力与电荷量的比值，与所受的电场力和电量无关，所以场强属于比值定义法，故B错误；C．电容在数值上等于电容器所带的电荷量与两板间电压的比值，由电容器的本身结构决定的与两板间电压和所带的电荷量无关，所以电容属于比值定义法，故C错误；D．电流与导体两端的电压成正比，跟导体两端的电阻成反比，不属于比值定义法，故D正确。故选D。7．霍尔推进器的工作原理是通过产生高速离子流来产生推力。2021年，我国空间站核心舱首次使用了霍尔推进器，其工作原理可简化为电离后的氙离子在电场力作用下被高速喷出，霍尔推进器由于反冲获得推进动力。设某次核心舱进行姿态调整，开启霍尔推进器，电离后的氙离子从静止开始，经电压为的电场加速后高速喷出，产生大小为的推力。已知氙离子的比荷为，忽略离子间的相互作用力，不计离子受到的重力，则氙离子形成的等效电流为（ ）A． B． C． D．【答案】A【详解】在离子流中，设时间内有个质量为、电荷量为的离子被喷出，电场力对离子做功，有电流根据动量定理有可得故选A。8．一质子源沿电场方向均匀发射质子（初速度视为零），经电场加速后形成细柱形质子流，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子流中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，则其中的电流之比x与质子数之比y分别为（）A．1∶11∶2 B．1∶21∶1C．1∶12∶1 D．1∶42∶1【答案】C【详解】设电流横截面积为S，质子速度为v，单位体积内的质子数为n，则时间内通过横截面的质子数为电荷量为电流为根据电荷守恒，两处电荷量相同，则即根据动能定理得故选C。二、多选题9．下列说法正确的是（）A．电流的强弱程度用电流这个物理量表示B．大小不随时间变化的电流叫作恒定电流C．通电电路中，由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，叫作恒定电场D．在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系等，在恒定电场中并不适用【答案】AC【详解】A．电流的强弱程度用电流这个物理量表示，电流越大，单位时间内通过导体横截面积的电荷量越多，故A正确；B．恒定电流指大小、方向都不随时间变化的电流，故B错误；C．恒定电场是指由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场，其电荷分布和电场强度不随时间变化，故C正确；D．恒定电场中的电荷分布、电场强度不随时间变化，与静电荷产生的电场规律一致，静电场中的电势、电势差、电场强度等关系，在恒定电场依然适用，故D错误。故选AC。10．如图所示，半径为R（远大于圆环横截面半径）的橡胶圆环带均匀正电荷，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。下列说法正确的是（）A．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不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C．若、Q不变，使环的半径增大，电流将变大D．若、Q不变，使环的半径增大，电流将变小【答案】AB【详解】在圆环上取很小的一段长度，根据电流的定义可得等效环形电流为所以使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，若电荷量Q不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，而I与R无关，所以若、Q不变，使环的半径增大，电流不变。故选AB。11．氢原子中原子核带电量为，核外电子质量为，带电量的绝对值也为，设核外电子绕核做匀速圆周运动的半径为，静电力常量为，则（ ）A．电子绕核的运动周期为B．电子绕核半径增大时，电子的电势能增大C．电子绕核半径增大时，电子的动能增大D．当电子轨道半径增为原来的4倍时，等效电流减为原来的【答案】ABD【详解】A．根据可得选项A正确；B．电子绕核半径增大时，静电力做负功，电势能增大，选项B正确；C．根据当电子绕核半径增大时，电子的动能减小，选项C错误；D．当电子轨道半径增大为原来的4倍时，根据电子的周期变为原来的8倍，等效电流等效电流减为原来的，选项D正确。故选ABD。12．“质子疗法”治疗肿瘤，就是让高速运动的质子进入肿瘤并杀死癌细胞，该过程需要一种被称为“粒子加速器”的装置来实现。如图所示，来自质子源的质子（初速度可视为零），经加速电场加速后获得的动量为，并形成均匀细柱形的质子流。已知细柱形质子流的横截面积为，其等效电流为，质子的质量为、带电荷量为，下列说法正确的是（ ）A．单位时间进入肿瘤的质子数为 B．质子加速后获得的动能为C．加速电场的加速电压为 D．质子流单位体积内的质子数为【答案】AD【详解】A．题意可知质子流等效电流为I，则单位时间进入肿瘤的质子数为故A正确；B．题意可知经加速电场加速后质子获得的动量为动能联立整理得故B错误；C．设加速度电压为U，由动能定理得解得故C错误；D．设质子流单位体积内的质子数为N，则根据电流微观表达式因为联立解得故D正确。故选 AD。三、解答题13．如图所示，一根均匀带电的细橡胶棒被弯成一个半径为R的圆环，圆环绕过环心O的转轴以角速度ω逆时针匀速转动，已知橡胶棒单位长度所带的电荷量为。（1）试判断环中等效电流的方向；（2）求环中等效电流的大小I。【答案】（1）顺时针方向；（2）【详解】（1）橡胶棒带负电，圆环O的转轴逆时针匀速转动，电流方向与负电荷定向移动方向相反，则环中等效电流的方向为顺时针方向。（2）根据角速度与周期的关系有根据电流的定义式有其中解得14．如图所示，质量，长为2m的绝缘滑板，均匀带电，放在光滑的水平面上，给木板一个水平向右的初速度。(1)求滑板经过的竖直平面产生的等效电流I为多大？(2)一个上表面带电量为，质量的绝缘小滑块从滑板的右端以的速度向左冲上滑板，同时给滑板施加一个力维持滑板保持的速度匀速运动，小滑块与滑板间的动摩擦因数，若不考虑滑块与滑板间的静电力，求经过多长时间滑块与滑板同时经过的竖直平面等效电流恒定？(3)在上述时间内，滑块在滑板上擦过的痕迹多长？【答案】(1) (2) (3)【详解】（1）滑板匀速直线运动的时间为等效电流为（2）滑块减速时相对木板的加速度大小为当二者相对静止时，二者同时经过的竖直平面等效电流相等，以小滑块为参考系，则时间为（3）以小滑块为参考系，滑块在滑板上擦过的痕迹为 1 / 1学科网（北京）股份有限公司$$
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