2021-2022学年鲁科版选修3-1 3.1电流 课后作业（解析版）

2021-2022学年鲁科版选修3-1
3.1电流
课后作业（解析版）
1．一节干电池的电动势为1.5V，这表示（　　）
A．该电池存储的电能一定比电动势为1.2V电池存储的电能多
B．该电池接入电路工作时，电池两极间的电压恒为1.5V
C．电池中每通过1C的电荷量，该电池能将1.5J的化学能转变成电能
D．在电池外部，将1C的电子由该电池负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5J的功
2．截面积为S的导线中通有电流I。已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt内通过导线截面的自由电子数是（　　）
A．nSvΔt
B．nvΔt
C．I
Δt
D．
3．关于电流和电流的方向，下列说法正确的是（　　）
A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大
B．电子运动速率越大，电流越大
C．单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流越大
D．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
4．某同学在用电解槽在做电解实验时，在时间t内有n个二价正离子到达电解槽的阴极，同时有2n个电子到达电解槽的阳极，元电荷用e表示，则电解槽电路中的电流强度为（　　）
A．
B．
C．
D．
5．关于电流的大小，下列说法正确的是(　　)
A．通过导体的横截面的电量越多，电流越大
B．导体的横截面越大，电流越大
C．单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大
D．导体中的自由电荷越多，电流越大
6．关于电源的电动势和内阻，下列说法正确的是（　　）
A．电源电动势越大，储存的电能越多
B．电源内部非静电力做功越多，电动势越大
C．电源的电动势与电源的形状大小有关
D．电源电动势大小与内阻无关
7．“520
暖手充电宝”集暖手与移动充电两大功能而受热捧，下列表格列出了这种产品的几个主要参数：
产品名称
520
暖手充电宝
重量
285
g
尺寸
74×68.5×33.8(mm)
电池容量
5000
mAh
输入
DC5V/2.5A（最大）
输出
DC5V/2A（最大）
发热温度
52
℃
发热功率
2.0W
根据上述信息，下列说法正确的是（　　）
A．5000
mAh的mAh是能量的单位
B．参数“DC
5V”中“DC”指交流电的意思
C．以最大电流给手机充电，充电宝最多能连续工作
2个小时
D．该产品仅用作暖手，理论上可持续工作约12小时
8．如图所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为I。已知金属导体的横截面积是S，导体单位长度的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，则下列说法中正确的是（　　）
A．自由电子定向移动的速率为v0
B．自由电子定向移动的速率为v＝
C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c
D．自由电子定向移动的速率为v＝
9．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，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动速率为（　　）
A．光速c
B．
C．
D．
10．关于电动势，下列说法正确的是（　　）
A．在电源内部把正电荷从负极移到正极，非静电力做功，电能增加
B．电动势越大，说明非静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量做功越多
C．对于给定的电源，移动正电荷，非静电力做功越多，电动势就越大
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极移送到正极的电荷量越多
11．一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位体积内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I，则下列说法中正确的有（　　）
A．自由电子定向移动的速率为v0
B．自由电子定向移动的速率为v＝
C．电流的速率为电场传播的速率，即为真空中的光速c
D．自由电子定向移动的速率为v＝
12．以下说法中正确的是（　　）
A．电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流
B．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部存在非静电力和静电力
C．静电力与非静电力都可以使电荷移动，所以本质上都是使电荷的电势能减少
D．静电力移动电荷做功电荷电势能减少，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加
13．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）
14．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？
15．北京正、负电子对撞机的储存环为周长的圆形轨道，当环中电流为时，若电子的速度是光速的，求在整个环中运动的电子数。
16．夏季某日午后，某地区距地面约1km的空中有两块乌云，相距3km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109V不变．已知空气的电场击穿场强为3×106V/m．请对以下问题进行估算．
(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？
(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电量为500C，可释放多少能量？
(3)这次放电现象历时约0.01s，则其平均电流约为多大？
17．某金属导体两端所加电压为8V时，10s内通过某一横截面的电荷量为0.16C。求：
(1)通过导体的电流及导体的电阻；
(2)若导体内自由电子电量e=1.6×10-19C，自由电子定向移动的速率为10-5m/s，导体的横截面积为10-5m2，求导体单位体积的自由电子数目。
18．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。
参考答案
1．C
【详解】
A．电动势表示电源是把其他形式的能转化为电能的本领的物理量，电动势大储存的电能不一定多，故A错误；
B．接入电路后，两极电压为路端电压，若外电路正常工作，则路端电压小于电动势，故B错误；
C．电源是把其他形式的能转化为电能的装置，电路中每通过1C的电量，该电池能将1.5J的化学能转变成电能，故C正确；
D．一节干电池的电动势为1.5V，表示该电池在电池内部将1C电量的正电荷由负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5J的功，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
在时间Δt内通过导线截面的总电量
每个自由电子的电荷量是e，则有
电流的微观表达式
联立可得
故选A。
3．C
【详解】
AC．根据电流的定义式，可知单位时间内通过导体某横载面的电荷量越多，导体中的电流就越大，而通过导体某一横载面的电荷量越多，电流不一定越多，还与时间有关，故A错误，C正确；
B．电子运动的速率越大，根据电流的微观表达式I=nvqS，可知，电流不一定越大，还与单位体积内电子数目n、横截面积S有关，故B错误；
D．电源内部，电流的方向是从低电势一端流向高电势一端，故D错误；
故选C。
4．B
【详解】
由题意可知，电离时通过导体截面的电量为
q=2ne
由电流强度定义式
可知电解槽电路中的电流强度为
故B正确，ACD错误。
故选B。
5．C
【详解】
根据
可知，单位时间内通过导体的横截面的电量越多，电流越大；与导体的横截面积以及导体中的自由电荷多少无关，选项C正确，ABD错误。
故选C。
6．D
【详解】
A．电源电动势是表示电源把其他形式能转化为电能本领大小的物理量，不是表示储存电能多少的物理量，故A错误；
B．电源内部非静电力移送单位正电荷做功越多，电动势越大，故B错误；
C．电源的电动势与非静电力的性质有关，而与电源的形状无关，故C错误；
D．电源电动势大小与内阻无关，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．5000mAh的mAh是容量，其单位是电量的单位。故A错误；
B．参数
DC5V中DC指直流电的意思，故B错误；
C．以最大电流给手机充电，充电宝最多能连续工作时间为
故C错误；
D．由该产品仅用作暖手时发热功率
输出电压是5V，可知发热电流是
理论上可持续工作
故D正确。
故选D。
8．D
【详解】
本题考查的是对电流微观表达式I=nqSv的理解，关键是理解v和n的物理意义，式中n为单位体积内自由电子数，而本题n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数是长度为vt内的自由电子，其数量为nvt，则电荷量
Q=nvte
所以电流
I==nev
所以
v=
选项D正确。
故选D。
9．D
【详解】
单位体积的电子数为
根据
可得
故选D。
10．AB
【详解】
A．在电源内部非静电力把正电荷从负极移到正极而做功，其他形式的能转化为电能，电能增加，故A正确；
BCD．根据
W=qE
可知电动势越大，说明非静电力在电源内部把单位正电荷从负极向正极移送做功越多，而不是电荷量越多，故B正确，CD错误。
故选AB。
11．BC
【详解】
ABD．由电流的微观表达式，可得自由电子定向移动的速率为v＝，故B正确，AD错误；
C．电流的速率为电场传播的速率，即为真空中的光速c，故C正确。
故选BC。
12．ABD
【详解】
A．电源的作用是维持导体两端的电压，使电路中有持续的电流，故A正确；
B．在电源内部正电荷能从负极到正极是因为电源内部既存在非静电力，又存在静电力，故B正确；
CD．静电力与非静电力都可以使电荷移动，静电力移动电荷做功电荷电势能减少，非静电力移动电荷做功电荷电势能增加，故C错误，D正确；
故选ABD。
13．
【详解】
依据题意，库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，即有
由电流的定义式，两式联立解得
14．6×104s
【详解】
该次闪电过程中产生的电荷量为
q=I1t1=6.0×104×0.5C=3×104C
若流过电灯，可供照明的时间
t2==6×104s
15．5×1011
【详解】
电子运动一周所需要的时间
在圆形轨道上取一个横截面，则在时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有的电子的总电荷量为
环中具有电子数
（个）
16．(1)1000m　(2)1.5×1012J　(3)5×104A
【解析】
(1)由E＝得d＝＝m＝1000m.
(2)释放的能量E能＝qU＝500×3×109J＝1.5×1012J．
(3)由电流的定义得I＝＝A＝5×104A．
17．(1)0.016A，500Ω；(2)
1027
【详解】
(1)根据电流强度的定义，通过导体的电流为
根据欧姆定律，导体的电阻为
(2)由电流强度的微观表达式得
代入数值得
18．
【详解】
设导体的横截面积为S，则导体的电阻为
电流
设导体内自由电子定向移动的速率为v，则时间t内电子定向移动的距离为
取长为x的这段导体，该段导体的质量为
该段导体内的自由电子数为
时间t内通过导体横截面的电量为
电流
联立以上式子解得