第一節導體的I－U特性曲線第三章恒定電流1.知道電流的定義、單位及方向的規定，理解恒定電流。2.會推導電流的微觀表達式，了解表達式中各物理量的含義。3.掌握歐姆定律，理解伏安特性曲線的意義。學習目標目

錄CONTENTS知識點01隨堂對點自測02課后鞏固訓練03知識點1知識點二電流的微觀表達式知識點一電流知識點三歐姆定律與導體的I－U特性曲線知識點一電流

流量Q是描述水流大小的物理量，大小等于單位時間內通過某橫截面積的水的體積，單位時間流出的水的體積越大，水流越大。計算公式Q＝

。同理，電荷定向移動形成電流，類比水流流量，思考如何定義電流的大小。1.電流(1)概念：電流是由電荷______移動形成的。為了表示電流的強弱，物理學中把通過某段導體橫截面的_________與所用時間t之比稱為通過這段導體的電流。定向電量Q(2)定義式：I＝___。(3)單位：在國際單位制中，電流的單位是______，簡稱安，符號是A，1A＝1C/s。常用的電流單位還有毫安(mA)和微安(μA)。(4)方向：規定_________定向移動的方向為電流的方向。注意：電流雖然有方向，但是它遵循代數運算法則，所以電流是標量。安培正電荷 (5)電流形成的條件 ①內因：有自由電荷，比如金屬導體中的自由電子或電解液中的正、負離子等。 ②外因：導體兩端存在電壓。2.恒定電流 (1)直流：導體中的電流方向___隨時間而改變的電流稱為直流。 (2)恒定電流：電流的方向和強弱都不隨時間而______的電流稱為恒定電流。 (3)恒定電流的特點是在任何相等時間內通過導體某橫截面的電量都相等。不改變【思考】1.金屬導體中單位時間內通過導體橫截面的負電荷的電量為總電量，那么電解液中應計算單位時間內流過導體橫截面的正電荷的電量還是負電荷的電量呢？

提示應計算正負電荷的總電量2.判斷正誤 (1)導體中的電流一定是正電荷定向移動形成的。() (2)電子定向移動的方向就是電流的方向。() (3)電流越大，單位時間內通過導體橫截面的電量越多。()×√×例1

(多選)如圖所示，電解池內有一價的電解液，t時間內通過溶液內截面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(

)AD1.金屬導體中的電流是由自由電子定向移動形成的，因此Q為通過導體橫截面的自由電子的電量。2.電解質溶液中電流的方向與正離子定向移動的方向相同，與負離子定向移動的方向相反。3.電解質溶液中的電流是正、負離子同時向相反方向定向移動形成的，因此Q為正、負離子電量的絕對值之和。

訓練1

電路中有一電阻，通過電阻的電流為5A，在通電5分鐘的時間內，通過電阻橫截面的電子數為(e＝1.6×10－19C)(

) A.1500個 B.9.375×1019個 C.9.375×1021個 D.9.375×1020個C知識點二電流的微觀表達式

如圖所示為表示粗細均勻的一段長為l的導體，兩端加一定的電壓，導體中的自由電荷沿導體定向移動的平均速率為v，設導體的橫截面積為S，導體單位體積內的自由電荷數為n，每個自由電荷的電量大小為q。則：3.區別三種速率自由電子定向移動的平均速率金屬導體中的自由電子定向移動形成電流，其中自由電子定向移動的平均速率的數量級一般為10－4m/s自由電子熱運動速率導體內的自由電子在永不停息地做無規則熱運動，由于熱運動，自由電子向各個方向運動的機會相等，故不能形成電流，常溫下自由電子熱運動速率的數量級為105m/s電場傳播速率(或電流傳導速率)等于光速。閉合開關的瞬間，電路中各處以真空中光速c的速度建立恒定電場，在恒定電場的作用下，電路中各處的自由電子幾乎同時開始定向運動，整個電路也就幾乎同時形成了電流【思考判斷】(1)導體內沒有電流時，就說明導體內部的電荷沒有運動。()(2)電子定向移動的平均速率越大，電流就越大。()(3)對一粗細不均勻的同種材料制成的導體通電，粗的地方電荷定向移動速率小，細的地方大。()×√×D例2

(2024·佛山市高二月考)如圖所示，金屬導體的長為l、高為a、寬為b，導體單位體積內的自由電子數為n，自由電子的電量為e，當金屬導體C、D兩端電壓為U時，流過導體的電流為I。下列說法正確的是(

)A知識點三歐姆定律與導體的I－U特性曲線1.歐姆定律(1)內容：導體中的電流與導體兩端的電壓成______，與導體的電阻成______。正比反比(2)表達式：I＝___。(3)計算電阻的表達式：R＝___。3.導體的I－U特性曲線(1)導體的I－U特性曲線：以縱坐標表示電流I、橫坐標表示電壓U畫出的I－U圖像。(2)導電器件分類①線性元件：導體的I－U特性曲線是通過坐標原點的______，其電阻為定值，具有這種I－U特性曲線的電學元件稱為線性元件。②非線性元件：I－U特性曲線不是______的電學元件稱為非線性元件。直線直線4.I－U圖像與U－I圖像的比較圖線

比較內容I－U圖線U－I圖線坐標軸U為橫軸，I為縱軸I為橫軸，U為縱軸斜率圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體電阻的倒數圖線上的點與坐標原點連線的斜率表示導體的電阻線性元件圖線的形狀R1＞R2R3＞R4非線性元件圖線的形狀電阻隨U的增大而增大電阻隨I的增大而減小【思考】1.甲、乙兩個電學元件的I－U圖像如圖所示，試分析它們的電阻如何變化。提示甲為非線性元件，電阻隨電壓升高而變小；乙為線性元件，電阻恒定。2.在I－U曲線上，A、B兩點的電阻怎么計算？那么A的切線與B點和原點連線的斜率又代表什么呢？BC例3

(多選)(2024·汕頭市期中)已知兩個導體的電阻之比R1∶R2＝2∶1，那么(

)A.若兩導體兩端電壓相等，則I1∶I2＝2∶1B.若兩導體兩端電壓相等，則I1∶I2＝1∶2C.若兩導體中電流相等，則U1∶U2＝2∶1D.若兩導體中電流相等，則U1∶U2＝1∶2AB例4

(多選)導體的I－U特性曲線表示導體的導電特性。如圖是A、B兩個導體的伏安特性曲線，其中圖線A的斜率為k，并且圖線A與橫軸成α角。關于這兩個導體的伏安特性曲線，下列說法正確的是(

)非線性元件電阻的確定A例5

(粵教版教材P59練習2改編)一研究小組通過實驗畫額定電壓為3V的小燈泡的伏安特性曲線，在(a)、(b)兩電路中，最好選用(b)電路進行實驗，理由是(

)A.能夠使小燈泡兩端的電壓從零開始增大B.能夠控制電路的電流和電壓C.能夠使通過小燈泡的電流更大D.能夠使小燈泡兩端的電壓更高解析滑動變阻器在電路中的接法有分壓式和限流式兩種接法，“測繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，小燈泡電壓或電流需要從零調節，所以滑動變阻器的接法采用分壓式，所以選用(b)電路進行實驗，理由是能夠使小燈泡兩端的電壓從零開始增大，故A正確，B、C、D錯誤。總結提升

滑動變阻器的兩種接法及其應用

限流式接法分壓式接法電路圖閉合開關前滑片位置滑片在最左端，以保證滑動變阻器接入電路中的阻值最大，電路電流最小滑片在最左端，開始時R兩端的電壓為零負載R兩端的電壓調節范圍0～U隨堂對點自測2B1.(電流的理解與計算)雷擊，指打雷時電流通過人、畜、樹木、建筑物等而造成殺傷或破壞，其中一種雷擊形式是帶電的云層與大地上某點之間發生迅猛的放電現象，叫作“直擊雷”。若某次發生“直擊雷”前瞬間云層所帶的電量為8C，雷擊時放電時間為200μs，則此次雷擊時的平均電流為(

) A.0.04A B.4×104A C.0.08AD.8×104AAD2.(電流的微觀表達式)(多選)一段材料、截面均勻的導線中，通過的電流為I，導線的橫截面積為S，單位長度導線內的電子數量為n，電子的電量為e，單位時間內通過導線中某橫截面的電子數為N。則導線中電子運動的速率v為(

)AB3.(歐姆定律的理解)(多選)對于歐姆定律的理解，下列說法中正確的是(

)C4.(歐姆定律與導體的I－U特性曲線)(2024·廣東中山高二期末)圖甲為測繪小燈泡伏安特性曲線實驗電路圖，圖乙為實驗所得伏安特性曲線，小燈泡額定電壓為3V。以下說法正確的是(

)A.開關閉合前滑動變阻器的滑片應該置于最右端B.圖線表明小燈泡的電阻隨溫度的升高而減小C.小燈泡正常工作時的電阻為15.0ΩD.電流表的分壓作用導致該實驗有誤差課后鞏固訓練3C對點題組練題組一電流C2.如圖所示某電解池中，若在2s內有5.0×1015個二價正離子和1.0×1016個一價負離子通過某截面M，其中正離子水平向右移動，那么通過這個截面的電流的大小和方向是(

)A.0.8mA，水平向左

B.0.08mA，水平向左C.1.6mA，水平向右

D.0.16mA，水平向右B3.重離子腫瘤治療裝置中可發射＋5價重離子束，其電流為1.2×10－5A，則在1s內發射的重離子個數為(e＝1.6×10－19C)(

) A.3.0×1012 B.1.5×1013 C.7.5×1013 D.3.75×1014BD題組二電流的微觀表達式4.(多選)如圖所示，一金屬導體的橫截面積為S，單位體積內有n個自由電子，每個自由電子的電量是e，自由電子做無規則運動的平均速率為v0，定向移動的速率是v，則(

)A.導體中電流為neSv0B.導體中電流為neSvC.時間t內流過導體某一橫截面的電量為neSv0tD.時間t內流過導體某一橫截面的電量為neSvtB5.(2024·廣東茂名期中)如圖所示為一長方形金屬導體，其長為l、高為a、寬為b。當從左右兩面或者上下兩面流過的電流均為I時，金屬導體內自由電子定向移動的平均速率之比v甲∶v乙等于(

)A.a∶bB.l∶aC.l∶bD.a∶l解析

根據電流的微觀表達式可知I＝neabv甲，I＝nelbv乙，則v甲∶v乙＝l∶a，故B正確。D題組三歐姆定律與導體的I－U特性曲線A.跟導體兩端的電壓成正比B.與導體中的電流成反比C.決定于通過導體的電流和導體兩端的電壓D.可以利用導體兩端的電壓和通過的電流來計算AD7.(多選)如圖所示是電阻R的I－U圖像，圖中α＝45°，由此得出(

)AD8.(多選)由鎢合金制成的導體的I－U特性曲線如圖所示，根據該圖線及相應坐標可知(

)A.流過導體的電流為1A時，導體的電阻是5ΩB.加在導體兩端的電壓為12V時，導體的電阻是14ΩC.該導體是線性元件D.該導體是非線性元件D9.半徑為R的均勻帶電圓環，橫截面積為S，所帶電量為Q，現使圓環繞垂直圓環所在平面且過圓心的軸以角速度ω勻速轉動，則由環產生的等效電流為(

)綜合提升練C10.如圖所示，A、B間電壓恒為U，在滑動變阻器的滑片P逐漸向上端移動的過程中燈泡兩端的電壓數值