3.1电流 课后练习（word解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-1
3.1电流
课后练习（解析版）
1．关于电源，下列理解正确的是（　　）
A．电源电动势就是电源两极间电压
B．电源接入电路工作时，电源内部电流从正极流向负极
C．同样的电池，小电流、间断性放电比大电流、持续放电的容量大
D．一节干电池电动势为1.5V，这表示将1C的电子由负极移送到正极过程中，非静电力做了1.5J的功
2．一段导体横截面积为S，导体单位体积上的自由电荷数为n，设其中单个自由电荷所带电量为q，定向移动速率为v，则导体中电流强度的表达式为（　　）
A．nqSv
B．nqv
C．Sqv
D．Snq
3．在炎热的夏天我们可以经常看到，有的小朋友的太阳帽前有一小风扇（如图所示），该小风扇与一小型的太阳能电池板相接，对其供电。经测量该电池能产生的电动势为，则关于该电池的描述正确的是（　　）
A．通过电荷量该电池能把的太阳能转化为电能
B．单位时间内可把的太阳能转化为电能
C．把该电池接入闭合电路后，电动势减少
D．该电源比电动势为的干电池做功少
4．在一段横截面积为0.5cm2的导体材料中，每秒钟有0.2C的正电荷和0.3C的负电荷相向运动，则通过导体的电流是（　　）
A．0.5A
B．1.0A
C．0.2A
D．104A
5．物理学中用电动势来描述电源没有接入电路时两极间的电压。所有干电池的电源电动势都是（　　）
A．1.2V
B．1.5V
C．2V
D．220V
6．如图所示，A、B两个导体分别带等量正、负电荷，如果在它们之间连接一根导线，则（　　）
A．导线上不会产生电流
B．导线上会产生从A到B的瞬间电流
C．导线上会产生从B到A的瞬间电流
D．导线上会产生从A到B的持续电流
7．铜的摩尔质量为M，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一横截面积为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．
B．
C．
D．
8．下列说法中正确的是（　　）
A．导体中只要电荷运动就形成电流
B．在国际单位制中，电流的基本单位是mA
C．电流有方向，它是一个矢量
D．闭合回路下任何导体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在
9．金属导体中的电流是导体的自由电子在电场作用下做定向运动形成的。已知一段粗细均匀的铜线中通过的电流为20A，设每个铜原子提供一个自由电子为载流子，电子的电量为1.6×10﹣19C。另外还有一些可供选择的物理量：阿伏伽德罗常数N0，铜的摩尔质量μ，铜线的长度L，铜线的电阻R，铜线的质量m，铜线两端的电压U。则为估算出电子定向运动的速度，从以上物理量中应该选用的是（　　）
A．N0、μ、m、R
B．μ、m、U、R
C．N0、μ、m、L
D．μ、m、L、R
10．一由不同材料制成的导体，沿电流方向左右部分分别为和
，已知两部分横截面积之比为，单位体积内自由电子数之比。现将这段导体接入电路中，则、两段导体中自由电子定向移动的平均速率和之比为（　　）
A．
B．
C．
D．
11．关于电流强度的概念，下列叙述正确的是（　　）
A．因为电流有方向，所以电流强度是矢量
B．电流强度越大，通过导线横截面的电荷量越多
C．电子定向移动的平均速率越大，电流强度一定越大
D．单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，电流强度一定越大
12．电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子沿半径为r的圆形轨道运动,已知电子的质量为m，电子的电荷量为e，则其等效电流的大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
13．有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流为，设每单位体积的导线中有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速度为，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　）
A．
B．
C．
D．
14．关于电的电动势，下列说法中正确的是（　　）
A．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化
B．1号干电池比7号干电池的体积大，但电动势相同
C．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同
D．电动势表征了电把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大
15．下列关于电流的说法正确的是（　　）
A．电路接通后，各处的自由电子几乎同时开始定向移动
B．金属导体中，自由电子定向移动的速率就是建立恒定电场的速率
C．电路接通后，自由电子从电源负极经外电路移动到正极的时间是极短的
D．金属导体通电时，建立电场的速率等于光速
16．如图所示，医学上心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15μF，充电至8.0kV电压，如果电容器在2.0ms时间内完成放电，求：
(1)这次放电有多少电荷量通过人体组织？
(2)这次放电的平均电流大小？
17．已知电子质量为9.1×10－31
kg，带电荷量为－1.6×10－19
C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10
m，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流。
18．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）
参考答案
1．C
【详解】
A．电源电动势是反应电源将其他形式的能转化为电能的本领大小，故A错误；
B．电源接入电路工作时，电源内部电流从负极流向正极，故B错误；
C．电池的容量与放电状态有关，小电流、间断性放电比大电流、持续放电容量大，故C正确；
D．1.5V电动势表示将1C正电荷由负极移送到正极过程中，非静电力做功1.5J，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
时间内通过导体横截面的电荷量为
根据电流强度定义式可得，电流强度微观表达式为
I＝nqvS
故选A。
3．A
【详解】
A．根据电动势的定义式
可知，通过电荷量该电池能把的太阳能转化为电能，A正确；
B．根据电功公式
可知，由于电流未知，所以单位时间内转化为电能未知，B错误；
C．电动势是电源自身的参数，与是否接入电路无关，C错误；
D．该电源比电动势为的干电池做功能力小，不代表做功少。D错误。
故选A。
4．A
【详解】
根据电流的定义式
q指正负电荷绝对值的和，所以
故A正确，BCD错误。
故选A。
5．B
【详解】
常用干电池的电动势约为1.5V，故B正确。
故选B。
6．B
【详解】
用导线连接A、B两个分别带等量正、负电荷的导体时，自由电子在电场力的作用下，发生定向移动，从电势低处向电势高处定向移动，带正电的导体得到电子，带负电的导体失去电子，所以导线上会产生从A到B的瞬间电流，故B正确，ACD错误。
故选B。
7．D
【详解】
设铜导线中自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t。则导线的长度为l=vt，体积为V=Sl=Svt，质量为
这段导线中自由电子的数目为
在t时间内这些电子都能通过下一截面，则电流
代入解得
所以
故D正确，ABC错误。
故选D。
8．D
【详解】
A．导体中只有电荷定向移动时才能形成电流，在没有电流时，导体中电荷也是在不停的运动的，只不过此时电荷的运动是杂乱无章的，故A错误；
B．在国际单位制中，电流的基本单位是A，故B错误；
C．电流有方向，但电流的计算不能用平行四边形定则，故是标量，故C错误；
D．闭合回路下任何导体，只要其两端电势差不为零，根据公式，可知就有电流存在，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
设自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，则
对铜导体研究：每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，为
t时间内通过导体截面的电荷量为
q＝ne
则电流强度为
解得
由于电流I是已知的，所以不需要使用计算。故ABD错误，C正确。
故选C。
10．B
【详解】
因两段串联，通过两棒的电流相等，又
I=neSv
故
nAeSAvA=nBeSBvB
得
vA：vB=3：1
故选B。
11．D
【详解】
A．电流强度是标量，故A错误；
B．电流强度越大时，由于时间不确定，不能确定通过导线的电荷量是否越多，故B错误；
C．通过金属导体的电流强度，所以电子速率大，电流强度不一定大，故C错误；
D．物理学中把每秒通过导体任一横截面的电荷量（简称电量）叫做电流强度，即单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流强度越大，故D正确。
故选D。
12．A
【详解】
电子做绕核运动，由库仑定律和牛顿第二定律，可知
根据电流定义式，可知
联立，解得
故选A。
13．AC
【详解】
根据电流的微观表达式
在时间内通过导体横截面的自由电子的电量
则在时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为
将
代入得
故选AC。
14．BD
【详解】
A．同一电源接入不同的电路，电动势不会发生变化，故A错误；
B、1号干电池比7号干电池的体积大，但电动势相同，故B正确；
C．电动势、电压和电势差不但名称不同，物理意义也不相同，电动势表征电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，反映了电源内部非静电力做功的本领，电压和电势差是两点之间电势的差，它们只是单位也相同，故C错误；
D．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能本领越大，电动势就越大，故D正确。
故选BD。
15．AD
【详解】
AD．金属导体通电时，建立电场的速率等于光速，各处的自由电子几乎同时开始定向移动，AD正确；
B．电流的传播速率是电场形成的速度，但不是电子定向移动的速率，B错误；
C．电路接通后，自由电子并没有从电源负极经电路移动正极，只要在其平衡位置附近振动，C错误；
故选AD。
16．(1)；(2)
【详解】
(1)根据电容器的定义公式
解得
(2)放电的平均电流
17．2.19×106
m/s；2.18×10－18
J；
1.52×10－16
s；1.05×10－3
A
【详解】
由卢瑟福的原子模型可知：电子绕核做圆周运动所需的向心力由核对电子的库仑引力来提供。
根据
＝k
得
v＝e＝1.6×10－19×m/s≈2.19×106
m/s
其动能
Ek＝mv2＝×9.1×10－31×（2.19×106）2
J≈2.18×10－18
J
运动周期
T＝＝s≈1.52×10－16
s
电子绕核运动形成的等效电流
I＝＝＝A≈1.05×10－3
A
18．(1)4×1013，与电子运动的方向相反
【详解】
由于电流
I=6.4μA=6.4×10－6A
所以电子枪每秒内发射出的电荷量
Q=It=6.4×10－6C
因为每个电子的电荷量为e，所以每秒发射的电子数目为
n==4×1013(个)
由于规定正电荷定向移动的方向是电流的方向，所以示波管内电流的方向与电子运动的方向相反