鲁科版（2019）高二物理必修第三册寒假复习主观题知识点专项练习：3.1电流

高二物理鲁科版（2019）必修第三册寒假复习主观题知识点专项练习：3.1电流
1．真空中，一电子绕固定点电荷+Q做半径为r的匀速圆周运动，设电子等效环形电流为，如图甲所示；带电量均为+Q的点电荷相距r，在它们连线的中垂线上取一点A，A点到两电荷的距离也为r，电子在A点获得一垂直纸面的初速度后可绕两电荷连线的中点O做匀速圆周运动，设电子等效环形电流为，如图乙所示，求与的比值。
2．如图所示的电解槽中，如果在4
s内各有10C的正、负电荷通过面积为0.8
m2的横截面AB，那么：
(1)指出正、负离子定向移动的方向？
(2)电解槽中的电流为多大？
3．在示波器的示波管中，当电子枪射出的电流达到6.4时，每秒内从电子枪发射的电子数目有多少?电流的方向如何?（已知e=1.60×10－19C）
4．氢原子核外电子在与核的库仑力下做匀速圆周运动，若氢原子核外电子的轨道半径为，电子质量为，电量为，求电子绕核运动的形成的电流的大小。（静电力常量为）
5．在某次闪电中，持续时间为0.5
s，所形成的平均电流为6.0×104A，若闪电过程中电荷以0.5A的电流通过电灯，试求该次闪电产生的电流可供电灯照明时间为多少？
6．随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经有相当大的市场份额，如图所示的是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明．
(1)该电池的电动势是多少？
(2)该手机待机状态下的平均工作电流是多少？
(3)每次完全放电过程中，该电池将多少其他形式的能转化为电能？
7．在一段粗细均匀的金属导体两端加上恒定电压U，已知金属导体长为L，电阻率为ρ0，密度为ρ，每摩尔导体中的电子数为n，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，求导体内自由电子的定向移动速率。
8．氢原子核外只有一个电子，该电子在库仑力作用下绕核做半径为R的匀速圆周运动，假想我们在电子的轨道上取一个横截面，则该电子每周期内通过该截面一次。用k表示静电力常量，e表示元电荷，m表示电子的质量。求该电子绕核运动而形成的环形电流的电流强度。
9．一根长为2m、横截面积为的铜棒，两端电势差为，铜棒的电阻为，铜内自由电子密度为，电子的电荷量为。求：
(1)通过铜棒的电流（保留三位有效数字）；
(2)铜棒内的电场强度；
(3)自由电子定向移动的速率（保留两位有效数字）。
10．如表所示，是某一手机电池上的铭牌，仔细阅读铭牌上的数据，回答以下问题：
(1)该电池的电动势是多少？
(2)该手机待机状态下的平均工作电流是多少？
11．电荷的定向移动形成电流，电流是物理量中的基本量之一．电流载体称为载流子，大自然有很多种承载电荷的载流子，例如，金属导体内可自由移动的电子、电解液内的离子、等离子体内的正负离子，半导体中的空穴，这些载流子的定向移动，都可形成电流．
（1）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，已知静电力常量为k，电子的电荷量为e，质量为m，电子在半径为r的轨道上做圆周运动．试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小；
（2）如图，AD表示一段粗细均匀的一段导体，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，设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为e．试证明导体中电流强度I=nesv；
（3）有一圆柱形的纯净半导体硅，其横截面积为2.5cm2，通有电流2mA时，其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5m/s，空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5m/s．已知硅的密度2.4×103kg/m3，摩尔质量是28．电子的电荷量e=－1.6×10-19C，空穴和电子总是成对出现，它们所带电荷量相等，但电性相反，阿伏伽德罗常数为N0=6.02×1023mol-1．若一个硅原子至多只释放一个自由电子，试估算此半导体材料平均多少个硅原子才有一个硅原子释放出自由电子？
12．建立理想化的物理模型既是物理学的基本思想方法，也是物理学在应用中解决实际问题的重要途径．
(1)一段直导线，单位长度内有n个自由电子，电子电荷量为e．该导线通有电流时，自由电子定向移动的平均速率为v，求导线中的电流I．
(2)一水平放置的细水管，距地面的高度为h，有水从管口处以不变的速度源源不断地沿水平方向射出，水流稳定后落地的位置到管口的水平距离为．已知管口处水柱的横截面积为S，水的密度为ρ，重力加速度为g．水流在空中不散开，不计空气阻力．求：
a．水从管口水平射出速度v0的大小；
b．水流稳定后，空中水的总质量m．
(3)现有一个点光源以功率P均匀地向各个方向发射波长为λ的光，如果每秒有n个光子射入人的瞳孔，就能引起人眼的视觉效应．已知人眼瞳孔的直径为d，普朗克常量为h，光在空气中速度为c，不计空气对光的吸收．求人眼能看到这个光源的最大距离Lm．
13．某个导体两端加电压16
V时，20
s内通过它的电荷量为32
C．求导体的电阻；20
s内通过导体截面的电子数；若导体两端的电压为20
V时，求通过导体的电流．
14．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？
15．一横截面积为的均匀电阻丝，通以大小、方向均不变的电流，若在时间内通过该电阻丝某横截面的电荷量为，已知该电阻丝单位体积内的自由电子数为，电子电荷量为。求：
(1)通过该电阻丝的电流；
(2)该电阻丝内自由电子定向移动的平均速率。
16．如图甲所示，一正方形线圈的匝数为240匝，边长为a=0.5
m，对应的总电阻为2Ω，电阻R=1Ω并通过导线与线圈相连，线圈平面与匀强磁场垂直且固定，且一半处在磁场中，磁场方向垂直纸面向里，大小随时间变化的关系如图乙所示，求：
（1）判断线圈中产生的感应电流的方向是顺时针还是逆时针；
（2）6s内通过电阻R的电荷量；
（3）t=4s时线圈受到的安培力。
17．一段铜导线与MgCl2溶液串联在恒定电压源两端，在MgCl2溶液中，阴、阳离子定向移动产生电流，测得20秒内有1.0×1018个Mg2＋和2.0×1018个Cl－通过溶液内部某一横截面。铜导线的直径为2mm，单位体积内自由电子的个数为8.4×1028个。π≈3，元电荷e＝1.6×10－19C。求：
(1)通过铜导线的电流大小；
(2)铜导线内自由电子定向移动的速率(计算结果保留1位有效数字)。
18．实验表明，一些金属受到紫外线照射时会有电子射出．如图甲所示，真空中一对平行金属板A和B正对放置，用紫外线持续照射A板时，A板持续射出速度大小不同的电子，且电子的最大速度为定值．为了简化问题，假设射出的电子都垂直于A板向B板运动，忽略电子之间的相互作用以及电子所受的重力．电子的电荷量为e．
（1）如图甲所示，在A、B板之间接一灵敏电流计．当电流计示数为I时，求每秒钟到达B板的电子个数N．
（2）将两金属板、电压可调的电源、灵敏电流计连接成如图乙所示的电路，A板接电源正极，B板接电源负极．逐渐增大两板间的电压，发现电流计示数会随着电压的增大而减小，当电压为U0时电流计示数刚好为零．
a．求从A板射出的电子具有的最大动能Ekm；
b．有同学认为，断开开关，将B板向左平移一段距离，使其靠近A板后，维持电压U0不变，再次闭合开关，则电路中将再次出现电流．你认为这种说法是否正确，请说明理由．
19．在一次闪电过程中，流动的电荷量大约为300C，持续的时间大约是0.005s，所形成的平均电流强度为多大？
20．导线中带点粒子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识，一段通电直导线的横截面积为S，单位体积的带电粒子数为n，导线中每个带电粒子定向移动的速率为v，粒子的电荷量为q，并认为做定向运动的电荷时正电荷
(1)试推导出电流的微观表达式I=nvSq
(2)如图所示，电荷定向运动时所受洛伦磁力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力．按照这个思路请你尝试由安培的表达式推导出洛伦磁力的表达式
参考答案
1．
2．(1)正离子向右运动，负离子向左运动；(2)5A
3．(1)4×1013，与电子运动的方向相反
4．
5．6×104s
6．(1)3.7V　(2)14.58mA　(3)9324J
7．
8．
9．(1)22.8A；(2)；(3)
10．(1)E=3.7V；(2)14.58mA
11．（1）（2）见解析（3）1×105
12．（1）（2）a．；b．（3）
13．10
Ω　2×1020个　2
A
14．
15．(1)；(2)
16．（1）逆时针方向；（2）6C；（3）144N。
17．（1）0.032A
（2）8×10-7m/s
18．（1）；（2）a、eU0；b、这种说法不正确．理由见解析．
19．
20．(1)见解析(2)见解析