【高中物理】2018-2019学年最新高中物理人教版选修3-1同步教学PPT第一章第4节：电势能和电势

解析： 电荷量 q＝It，单位体积内的电子数已知，只要求 出 Δt 时间内有多少体积的电子通过截面，即可求出电子数．
(1)根据电流的定义式，可知在 Δt 内通过导线截面的电荷 量 q＝IΔt.
所以在这段时间内通过的自由电子数为 N＝q/e＝IΔt/e. (2)自由电子定向移动的速率是 v，因此在时间 Δt 内位于以 截面 S 为底、长 l＝vΔt 的这段导线内的自由电子都能通过截 面．这段导线的体积 V＝Sl＝SvΔt，所以 Δt 内通过截面 S 的自 由电子数 N＝nV＝nSvΔt，所以 A、C 正确． 答案： AC
思路图解：
解析： (1)10 s 内通过某一横截面的电量是 10 C，则 I＝qt ＝1100Cs ＝1 A (2)正电荷形成的电流 I1＝1100Cs ＝1 A 负电荷形成的电流 I2＝1100Cs ＝1 A 因负电荷形成的电流方向与其定向移动方向相反，所以两 种电荷形成的电流方向相同．故电解液中的电流 I＝I1＋I2＝2 A 答案： (1)1 A (2)2 A
【思一思·判一判】 (1)电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续 电流．( ) (2)电流是矢量，电荷定向移动的方向为电流的方向．( ) (3)电流的方向与电荷定向移动的方向相同．( ) (4)恒定电流的大小、方向均不变．(
答案： (1)√ (2)× (3)× (4)√
要点探究区
对电流的理解 1．电流的形成 电荷的定向移动形成电流．电荷定向移动的动力来源于导 体中的自由电荷受到的电场力． 2．形成电流的两个条件 电路中有电源且电路闭合． 3．电流的方向 (1)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定 向移动的方向与电流的方向相反． (2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与 自由电子定向移动的方向相反．

2 新知识· 预习探索 学习目标 1.知道安培力的概念，会用左手定则判断安培力的方向． 2.理解并掌握安培力的计算公式 F＝BILsinθ. 3.了解磁电式电流表的构造及原理．
新知预习 一、安培力的方向 1．安培力：通电导线在磁场中受的力． 2．决定安培力方向的因素：电流方向和磁感应强度方向． 3． 左手定则： 如图所示， 伸开左手， 使拇指与其余四个手指垂直， 并且都与手掌在同一个平面内．让磁感线从掌心进入，并使四指指向 电流的方向，这时拇指所指的方向就是通电导线在磁场中所受安培力 的方向． 4．安培力的特点 F⊥B，F⊥I，即 F 垂直于 B 和 I 决定的平面． 5．平行通电导线间的作用力：电流方向相同， 两导线相互吸引；电流方向相反，两导线相互排斥．
2．当磁场和电流成 θ 角时，如图所示．
可以将磁感应强度 B 正交分解成 B⊥＝Bsinθ 和 B∥＝Bcosθ， 而 B∥ 对电流没有作用． F＝B⊥IL＝BILsinθ，即 F＝BILsinθ. 特别提醒 为方便对问题的分析和列方程，在受力分析时最好先将立体图画 成平面图，即画成俯视图、剖面图或侧视图等．
二、安培力的大小 1．当通电导线垂直磁场方向放置时所受安培力的大小 F＝IlB. 2．当磁感应强度 B 的方向与通电导线平行时，导线受力 F＝0. 3． 当磁感应强度 B 的方向与通电导线方向成 θ 角时， F＝IlBsinθ， θ 为 B 与 I 的夹角．
三、磁电式电流表 1．原理：通电线圈在磁场中受到安培力而偏转．线圈偏转的角度 越大，被测电流就越大．根据线圈偏转方向，可以知道被测电流的方 向． 2．构造：磁铁、线圈、螺旋弹簧、指针、极靴． 3．特点：两极间的极靴和极靴中间的铁质圆柱，使极靴与圆柱间 的磁场都沿半径方向，保持线圈转动时，安培力的 大小不受磁场影响，电流所受安培力的方向总与 线圈平面垂直．使线圈平面都与磁场方向平行， 使表盘刻度均匀，如图所示． 4．优点：灵敏度高，可以测出很弱的电流． 缺点：线圈导线很细，允许通过的电流很弱．

解析： 设总电流为 I，则通过 R2 和 R3 的电流均为2I，故 U1＝U2，P1＝10I2，P2＝5I2，P3＝5I2，故 P1∶P2∶P3＝2∶1∶1， C 项正确．
答案： C
焦耳定律的应用
1．纯电阻电路和非纯电阻电路的区别
纯电阻电路
非纯电阻电路
元件 电路中只有电 除电阻外还包括能把电能转化为其
额定电压都是 110 V，额定功率分别为 PA＝100 W、 PB＝40 W 的两盏电灯，若接在电压是 220 V 的电路上，使两 盏电灯均能正常发光，且电路中消耗功率最小的电路是( )
思路图解：
解析： 判断灯泡能否正常发光，就要判断电压是否是额 定电压，或电流是否是额定电流，对灯泡有 P＝UI＝UR2，可知 RA<RB.
答案： BC
2．不考虑温度对电阻的影响，关于一个“220 V,40 W”规格 的灯泡，下列说法正确的是( )
A．接在 110 V 的电路上时的功率为 20 W B．接在 110 V 的电路上时的功率为 10 W C．接在 440 V 的电路上时的功率为 160 W D．接在 220 V 的电路上时的功率为 40 W 答案： BD
焦耳定律 1．焦耳定律 (1)理论推导：对白炽灯、电炉等电热元件，电流做功时将 电能__全__部___转化为导体的__内__能___，所以有 Q＝W＝__U_I_t_，根 据欧姆定律得__U_＝__I_R__，代入上式后有 Q＝I2Rt. (2)内容：电流通过导体产生的热量跟_电__流__的__二__次__方___成正 比，跟__导__体__的__电__阻__及__通__电__时__间___成正比． (3)表达式：__Q_＝__I_2_R_t_____.
对于 A 电路，由于 RA<RB，则 UB>UA，且有 UB>110 V，B 灯被烧毁，UA<110 V 不能正常发光，A 错误．

要点探究区
洛伦兹力的方向 1．遵守法则 同安培力一样，洛伦兹力的方向遵守左手定则． 2．F、B、v 三者方向间关系 洛伦兹力的方向总是与电荷运动方向和磁场方向垂直，即 洛伦兹力的方向总是垂直于电荷运动方向和磁场方向所决定 的平面，F、B、v 三者的方向关系是：F⊥B，F⊥v，但 B 与 v 不一定垂直．
【思一思·判一判】 (1)带电粒子在磁场中一定会受到磁场力的作用．( ) (2)运动电荷在某处不受洛伦兹力的作用，则该处的磁感应 强度一定为零．( ) (3)用左手定则判断洛伦兹力方向时，“四指的指向”与电 荷定向移动方向相同．( ) (4)洛伦兹力的方向在特殊情况下可能与带电粒子的速度 方向不垂直．( ) (5)洛伦兹力不做功，但安培力却可以做功．( 答案： (1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
A．一定不存在电场 B．一定不存在磁场 C．一定存在磁场 D．可以既存在磁场，又存在电场 解析： 运动电荷没有发生偏转，说明速度方向没变， 此空间可以存在电场，如运动方向与电场方向在同一直线上 ，也可以存在磁场，如v平行B，也可能既有电场又有磁场， 如正交的电磁场，qE＝qvB时． 答案： D
4．带电粒子垂直匀强磁场方向运动时，会受到洛伦兹力 的作用．下列表述正确的是( )
3．特点 洛伦兹力的方向随电荷运动方向的变化而变化．但无论怎 么变化，洛伦兹力都与运动方向垂直，故洛伦兹力永不做功， 它只改变电荷运动方向，不改变电荷速度大小．
关于电荷在磁场中运动速度、磁场和电荷受到洛伦 兹力三者之间的方向关系如图所示，其中正确的是( )
解题必备： 解答本题可按以下思路分析： (1)明确磁场的方向、电荷的电性及其运动方向． (2)运用左手定则判断洛伦兹力的方向．
解析： 如图所示，运动电荷在磁场中