1、目标定位 1.知道形成电流的条件，理解电流的定义式 I ，并能分析相关问题.2.掌握欧qt姆定律的内容及其适用范围.3.知道导体的伏安特性和 IU 图像，并通过描绘小灯泡的伏安特性曲线掌握利用分压电路改变电压的技巧一、电流1自由电荷：导体中可自由运动的电荷，称为自由电荷金属中的自由电荷是自由电子；电解质溶液中自由电荷是可自由运动的正负离子2形成电流的条件：导体中有自由电荷、导体内存在电场3电流(1)定义：通过导体横截面的电荷量 q 跟通过这些电荷所用时间 t 的比值(2)定义式：I .qt(3)单位：国际单位是安培(A)；常用单位还有毫安(mA)和微安( A)等，1 mA10 3 A，1 A1
2、0 6 A.(4)方向：电流是标量，但有方向导体内正电荷定向移动的方向为电流方向，即电流方向与负电荷定向移动的方向相反(5)电流强度的微观解释如图 1 所示，导体长为 l，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为 v，导体的横截面积为 S，导体每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.图 1导体 AD 中的自由电荷总数： NnlS 总电荷量 QNqnlSq 这些电荷都通过横截面 D所需要的时间：t 由 q It 可得，导体 AD 中的电流为 I nqSv，即导体中电流取决lv Qt于 n、q、S、v.4直流和恒定电流方向不随时间改变的电流叫做直流，方向和强弱都
3、不随时间改变的电流叫做恒定电流深度思考判断下列说法是否正确，并说 明理由(1)电流有方向，所以说电流是矢量(2)由于 I ，所以说 I 与 q 成正比，与 t 成反比qt答案 (1)不正确，电流的计算遵循代数运算法则，所以是标量(2) I 是电流的定义式，qt电流与 q 无正比关系，与 t 无反比关系例 1 在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图 2 所示如果测得 2 s 内分别有 1.01018 个正离子和 1.01018 个负离子通过溶液内部的横截面 M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？图 2解析 水溶液中导电的是自由移动的正、 负离子，它 们在电场 的作用下向相
4、反方向定向移动电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由 A 指向 B.每个离子的电荷量是 e1.6010 19 C该水溶液导电时负离子由 B 向 A 运动，负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动所以，一定时间内通过横截面 M 的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的 绝对值之和I qt |q1| |q2|t A1.010181.610 19 1.010181.610 1920.16 A.答案 由 A 指向 B 0.16 A对金属来讲，是自由电子的定向移 动， q 为通过横截面的自由 电子的电荷量对电解质溶液来讲，是正、负离子同
5、时向相反方向定向移动， q 为正、 负离子电荷量的绝对值之和例 2 铜的摩尔质量为 m，密度为 ，每摩尔铜原子有 n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为 e，今有一根横截面积为 S 的铜导线，通过电流为 I 时，电子定向移动的平均速率为( )A光速 c B.IneSC. D. IneSm mIneS解析 设电子定向移动的速率为 v，那么在 t 秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积 vtS 中的自由电子数，而体积为 vtS 的铜的质量为 vtS，摩 尔数为 ，自由电子数为 ，vtSm vtSnm所以电荷量 q ，由 I 得 v ，故 D 对， A、B、C 错vtSnem qt vSnem
6、ImneS答案 D(1)电流的微观表达式 InqS v，其中 n 为单位体积内的自由电荷数，q 为每个自由电荷的电荷量，S 为导体的横截面积，v 为自由电荷定向移动的速率即从微观上看，电流取决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、自由 电 荷定向移动速率的大小，还与导体的横截面积有关(2)区别三种速率：电子定向移动的速率：电流就是由电荷的定向移动形成的电流 InqSv 中的 v 就是电荷定向移动的速率，大小约为 105 m/s.电子 热运动 的速率：导体内部电子在不停地做无规则运动，不能形成电流，大小 约为 105 m/s.电流 传导的速率：等于光速二、欧姆定律 电阻1电阻(
7、1)定义：电压 U 和电流 I 的比值是一个跟导体本身性质有关的量，我们称之为电阻(2)定义式：R UI(3)单位：国际单位制：欧姆，简称欧，符号是 .常用单位还有千欧和兆欧等， 1 k10 3 ；1 M10 6 .2欧姆定律(1)通过电流 I 跟导体两端的 电压 U 成正比，跟导体的电阻 R 成反比(2)公式：I .UR(3)适用条件：适用于金属和电解质溶液导电，不适于气体 和半导体深度思考导体两端的电压为零时，导体的 电阻也为零吗？导体两端的 电压增大时， 电阻也会增大吗？答案 电阻是导体本身的固有属性，利用电压和电流计算电阻只是一种比值定义法，电压为零时，导体的电阻不为零；同理，电压增大
8、时，电阻不变例 3 对于欧姆定律的理解，下列说法中正确的是( )A由 I ，通过电阻的电流跟它两端的电压成正比，跟它的电阻成反比URB由 UIR，对一定的导体，通过它的电流越大，它两端的电压也越大C由 R ，导体的电阻跟它两端的电压成正比，跟通过它的电流成反比UID对一定的导体，它两端的电压与通过它的电流的比值保持不变解析 根据欧姆定律可知，通 过电阻的电流跟它两端的电压 成正比，跟它的 电阻成反比，A 正确；对一定的导体，它两端的电压 与通过它的电流的比值保持不 变，即 电阻不变，电流与电压成正比，通过它的电流越大，它两端的电压也越大，B 、D 正确；导体的电阻与电压的大小无关，是由导体本身
9、决定的，C 错误故选 A、B、D.答案 ABD(1)R 是电阻的定 义式，适用于任何电阻的计算，给出了量度电阻大小的一种方法而导体UI的电阻由导体本身的性质决定，与外加的 电压和通过的电 流大小无关(2)使用 I 、R 计算时要注意 I、U、R 三个量必须是对应同一导体在同种情况下的物理UR UI量三、伏安特性曲线1伏安特性曲线：通过某种电学元件的电流随电压变化的图线叫做这种元件的伏安特性曲线2线性元件：伏安特性曲线是通过坐标原点的直线的元件，其电阻为定值，这种元件叫线性元件3非线性元件：伏安特性曲线不是直线的元件，叫非线性元件深度思考金属导体的电阻随温度的升高会增大，它的伏安特性曲线 是向上
10、弯曲还是向下弯曲？答案 金属导体的电阻随温度升高而增大，所以它的电阻增大，根据 IU 图像上各点与原点连线的斜率可以反映出电阻的倒数，所以图线向下弯曲例 4 如图 3 所示的图像所对应的两个导体：图 3(1)电阻 R1R 2 为多少？(2)若两个导体中的电流相等( 不为零)时，电压之比 U1U 2 为多少？(3)若两个导体中的电压相等( 不为零)时，电流之比 I1I 2 为多少？解析 (1)因为在 IU 图像中， R ，1k UI所以 R1 2 ，1010 3510 3R2 ，1010 31510 3 23所以 R1R22 31.23(2)由欧姆定律得U1I 1R1，U2I 2R2，由于 I1
11、I 2，则 U1U2R 1R2 31.(3)由欧姆定律得I1 ，I2 ，U1R1 U2R2由于 U1U 2，则 I1I2R 2R1 13.答案 (1)31 (2)3 1 (3)13IU 图像与 UI 图像的区别(1)坐标轴的意义不同：IU 图像中，横坐 标表示电压 U、纵坐标表示电流 I；UI 图像中，横坐标表示电流 I，纵坐标表示电压 U.(2)图线斜率的意义不同 IU 图像中，若 图像为直线斜率表示 电阻的倒数，若图像是曲线，则曲线上各点与原点的连线的斜率表示电阻的倒数，曲 线 上各点切线的斜率无意义 UI 图像中，若图像是直线，斜率表示电阻，若图像是曲线，曲线上各点与原点的连线的斜率表示
12、电阻1(公式 I 的理解与应用)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qt过电阻横截面的电子数为( )A1 500 个 B9.37510 19 个C9.37510 21 个 D9.37510 20 个答案 C解析 qIt，n 9.37510 21 个qe Ite2(电流的微观意义)如图 4 所示，一根横截面积为 S 的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为 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( )图 4Aqv B.qvCqvS D.qvS答案 A解析 t 秒内棒运动的距离为 lvt， 总电荷量 Qqlq
13、vt，所以 I qv，故选项 A 正Qt qvtt确3(对欧姆定律的理解)已知用电器 A 的电阻是用电器 B 的电阻的 2 倍，加在 A 上的电压是加在 B 上的电压的一半，那么通过 A 和 B 的电流 IA和 IB的关系是( )AI A 2IB BI AIB2CI AI B DI AIB4答案 D解析 由 I 得：I AIB U ARBUBRA14，即 IA IB，应选 D.UR UARAUBRB 144(对伏安特性曲线的认识)(多选)假设某同学研究白炽灯得到某白炽灯的伏安特性曲线如图5 所示图像上 A 点与原点的连线与横轴成 角，A 点的切线与横轴成 角，则( )图 5A白炽灯的电阻随电压
14、的增大而减小B在 A 点，白炽灯的电阻可表示为 tan C在 A 点，白炽灯的电功率可表示为 U0I0D在 A 点，白炽灯的电阻可表示为U0I0答案 CD解析 白炽灯的电阻随电压的增大而增大， 选项 A 错误；在 A 点，白炽灯的电阻可表示为 ，U0I0或表示为 tan ，选项 B 错误， D 正确；在 A 点，白炽灯的电功率可表示为 U0I0，选项 C 正确.题组一 对电流的理解及有关计算1关于电流的说法中正确的是( )A根据 I ，可知 I 与 q 成正比qtB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
15、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2如图 1 所示，福娃欢欢带正电，福娃贝贝带负电，用导体棒连接的瞬间，就一系列问题两人发生争执，你认为下列说法不正确的是( )图 1A福娃欢欢说，电流计指针偏转，有瞬时电流B福娃贝贝说，电流计指针不偏转，无电流C福娃欢欢说，最终我们是等势体D福娃贝贝说，最终导体棒内的电场强度等于零答案 B解析 带正电荷的福娃欢欢的 电势高于带负电荷的福
16、娃贝贝的电势，用 导体棒连接的瞬间，电流计指针偏转，有瞬时电流，A 正确、 B 错误；最终达到静电平衡，成为等势体，导体棒内的电场强度等于零，C、D 正确3如图 2 所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积 S 铝 2S 铜 在铜导线上取一截面 A，在铝导线上取一截面 B，若在 1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个截面的电流的大小关系是( )图 2AI A IB BI A2I B CI B2I A D不能确定答案 A解析 这个题目中有很多干扰项 ，例如两个截面的面 积不相等、导线的组成材料不同等但解题关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据 I 可知电流相等
17、qt4.如图 3 所示是静电除尘器示意图，A 接高压电源的正极，B 接高压电源的负极，A、B 之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极 A 的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电荷，吸附到正极 A 上，排出的烟就成为清洁的了已知每千克煤粉会吸附 m mol 电子，每昼夜能除尘 n kg，试计算高压电源的电流 I.设电子电荷量为 e，阿伏加德罗常数为 NA，一昼夜时间为 t.图 3答案 2mneNAt解析 根据电流的定义式 I ，只要 计算出一昼夜时间内通 过的电荷量 Q，就可以求出 电流QtI，需要注意的是，流过电源的电荷量 Q 跟煤粉吸附的电荷量 Q并不相等，由于电离出的气体
18、中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的 电荷量 Q Q.12Q mneNA，QIt，从而 mneNA It，12解得 I .2mneNAt题组二 对欧姆定律的理解5(多选) 欧姆定律适用于( )A金属导电 B气体导电C电解质溶液导电 D所有导电物质答案 AC解析 欧姆定律适用于金属导电、 电解质溶液导电，对气体导电、半 导体导电不适用，故A、C 正确， B、D 错误，故选 A、C.6(多选) 由欧姆定律 I 导出 UIR 和 R ，下列叙述中正确的是( )UR UIA由 R 知，导体的电阻由两端的电压和通过的电流决定UIB导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关C
19、对于确定的导体，其两端的电压和流过它的电流的比值等于它的电阻值D电流相同时，电阻越大，其电压越大答案 BCD7在电阻为 4 的导体中通以恒定电流， 5 min 内通过导体横截面的电荷量是 45 C，这时加在导体两端的电压是( )A60 V B6 V C0.6 V D3.6 V答案 C解析 通过导体的电流为 I A0.15 A；根据欧姆定律得，加在导体两端的电压qt 45560是 UIR0.154 V0.6 V，故 选 C.8有甲、乙两导体，甲的电阻是乙的一半，而单位时间内通过导体乙横截面的电荷量是甲导体中的两倍，则以下说法中正确的是( )A甲、乙两导体中的电流相同B乙导体中的电流是甲导体中的
20、2 倍C甲、乙两导体两端的电压相同D乙导体两端的电压是甲的 2 倍答案 B解析 由电流的定义式 I 可知乙 导体中的电流是甲的两倍由 I 得 UIR，因 R 乙 qt UR2R 甲 ，可知乙两端的电压是甲两端电压的 4 倍，所以 A、C、D 错误题组三 对伏安特性曲线的理解9(多选) 将阻值为 R 的电阻接在电压为 U 的电源两端，则描述其电压 U、电阻 R 及流过 R的电流 I 间的关系图像中正确的是 ( )答案 CD解析 电阻的阻值 R 不随 U、I 的变化而改变，但电压 U 与电流 I 成正比， C、D 正确10(多选) 某同学在探究通过导体的电流与其两端电压的关系时，将记录的实验数据通
21、过整理作出了如图 4 所示的图像，根据图像，下列说法正确的是( )图 4A导体甲的电阻大于导体乙的电阻B在导体乙的两端加 1 V 的电压时，通过导体乙的电流为 0.1 AC当通过导体甲的电流为 0.9 A 时，导体甲两端的电压为 4 VD将导体乙连接到电压为 5 V 的电源上时，通过导体乙的电流为 0.5 A答案 BD解析 IU 图像的斜率表示电阻的倒数， 则 R 甲 5 ，R 乙 10 ，A 错UI 20.4 20.2误；由 I ，得当导体乙两端的 电压为 1 V 时， I1 A0.1 A，选项 B 正确；乙连接到UR U1R乙 110电压为 5 V 的电源上时，I 2 A0.5 A，选项
22、D 正确；由 UIR，得当通过导体甲的U2R乙 510电流为 0.9 A 时，导体甲两端的电压 UIR 甲 0.95 V4.5 V，选项 C 错误图 511(多选) 某导体中的电流随其两端电压的变化如图 5 所示，则下列说法中正确的是 ( )A该元件是非线性元件，不能用欧姆定律计算导体在某状态下的电阻B加 5 V 电压时，导体的电阻约是 0.2 C加 12 V 电压时，导体的电阻约是 8 D由图可知，随着电压的增大，导体的电阻不断增大答案 CD解析 该元件是非线性元件，但仍能用欧姆定律 计算导体在某状 态下的电阻，故 A 错误；由题图可知，当加 5 V 电压时，通 过导体的电流为 1.0 A，
23、根据欧姆定律可得导体此时电阻 R5 ，所以 B 错误；同理当加 12 V 电压时， 电流为 1.5 A，电阻等于 8 ，所以 C 正确；由题UI图知，随着电压的增大，图像上的点与原点连线的斜率减小，此斜率等于电阻的倒数，则知导体的电阻不断增大，故 D 正确题组四 综合应用12小灯泡灯丝的电阻随温度的升高而增大，加在灯泡两端的电压较小时，通过灯泡的电流也较小，灯丝的温度较低加在灯泡两端的电压较大时，通过灯泡的电流也较大，灯丝的温度较高已知一只灯泡两端的电压为 1 V 时，通过灯泡的电流为 0.5 A，灯泡两端的电压为3 V 时，通过灯泡的电流是 1 A，则灯泡两端电压为 2 V 时，通过灯泡的电流可能是( )A0.5 A B0.6 A C0.8 A D1 A答案 C13加在某导体上的电压变为原来的 3 倍时，导体中的电流增加了 0.9 A，如果所加电压变为原来的 时，导体中的电流变为多少？12答案 0.225 A解析 设导体电阻为 R，导体上原来的电压为 U0，通过的电流为 I0，则当电压变为原来的 3倍时，由欧姆定律得：I 0 ，I00.9U0R 3U0R由以上两式解得： 0.45 A.U0R当电压为 U0时，I 0.45 A0.225 A.12 U02R 12
