11.1电源和电流同步练习（Word版含答案）

11.1电源和电流
一、选择题
1．在国际单位制中，“安培”是下列哪个物理量的单位( )
A．电荷量 B．电流 C．电容 D．电动势
2．一横截面积为S的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电荷量为e，此时电子定向移动的速度为v，则以下关系正确的是（　　）
A． B． C． D．
3．电路中每分钟有个自由电子通过横截面积为的导线，那么电路中的电流是（　　）
A． B． C． D．
4．通过一根金属导线的电流为16mA．则10s内通过这根导线横截面的自由电子数为（ ）
A．1.0×1017
B．1.0×1018
C．1.0×1019
D．1.0×1020
5．某金属导线，如果在10s时间内有5.0×1019个自由电子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流强度是（　　）
A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A
6．如图所示为一款手机锂电池背面印有的符号。下列说法中正确的是
A．锂电池是通过静电力做功把化学能转化为电能的装置
B．无论是否接入外电路，锂电池两端的电压都是3.6V
C．该锂电池每有1C的负电荷从负极运动到正极，就有3.6J的化学能转化为电能
D．该锂电池充满电后以25mA电流为手机供电，可以工作20h
7．有研究发现，某神经细胞传递信号时，离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流，若将该细胞膜视为的电容器，在内细胞膜两侧的电势差从变为，则该过程中跨膜电流的平均值为（　　）
A． B． C． D．
8．下列说法正确的是（　　）
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．在国际单位制中，电流的单位是安培
C．电流有方向，它始终从高电势处流向低电势处
D．导体两端只要有电势差就可以产生持续的电流
9．现代生活离不开电源，电子表、照相机、手机、计算器及许多电子产品都需要配备各式各样的电源。关于电源，以下说法正确的是（　　）
A．电源的作用是在电源内部把自由电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差
B．电源内部电流的方向是从低电势一端流向高电势一端
C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流
D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量
10．一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过导体截面的电荷量q与通电时间t的图象如图所示。此图线的斜率等于(　 　)
A．U B．R C． D．
11．一根横截面积为S的均匀长直导体，该导体中单位体积内的电荷量为q，带电粒子定向移动的速率是v，则导体中形成的电流大小为（　　）
A． B． C． D．
12．关于电流，下列说法正确的是（　　）
A．金属导体中自由电子定向移动速率增大时，电流变小
B．电流既有大小又有方向，所以是矢量
C．通过导体横截面积的电荷量越多，导体中电流就越大
D．电流的方向就是正电荷定向移动的方向
13．导体中电流I的表达式，其中S为导体的横截面积，n为导体单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v表示的是（　　）
A．导体运动的速率 B．导体传导的速率
C．电子热运动的速率 D．自由电荷定向移动的速率
14．某电解池，如果在2s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流是（e＝1.6×10－19 C）（　　）
A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A
15．如图所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间t内通过溶液截面S的正离子数为，负离子数为，设元电荷电荷量为e，则以下说法正确的是( )
A．溶液内电流方向从A到B，电流为
B．溶液内电流方向从B到A，电流为
C．当时，电流方向从A到B，电流为
D．溶液内电流方向从A到B，电流为
二、综合题
16．电子和质子所带电荷量即为元电荷（用e表示），其电荷量大小为______C。电荷在空间中会激发______，场是物质的另一种客观存在形式。电荷定向移动形成电流，物理学规定______电荷定向移动的方向为电流方向。
17．某电解池，如果在1s时间内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流强度为______。
18．来自质子源的质子（初速度为零）经一加速电压为的直线加速器加速，形成电流大小为的细柱形质子流，已知质子电荷量。
(1)这束质子流每秒打到靶上的个数为______。
(2)假定分布在质子源和靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为和，则______。
19．氢原子核外只有一个电子，它绕氢原子核运动一周的时间约为2.4×10-16 s，则电子绕核运动的等效电流多大。
20．如图是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了，已知每千克煤粉会吸附m mol电子，每昼夜能除尘n kg，计算高压电源的电流强度I，电子电量设为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t.
21．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质．
（1）一段横截面积为S、长为L的直导线，将该导线放在磁感应强度为B的匀强磁场中，电流方向与磁场方向垂直．若导线内单位体积内有n个自由电子，电子电量为-e，形成电流的自由电子定向移动的速率均为v．试根据通电导线在匀强磁场中受到的安培力，推导电子在磁场中受到的洛伦兹力的表达式．
（2）带电粒子可以在电场或磁场中做匀速圆周运动．已知电子质量为m，电荷量为-e．
a. 电子绕氢原子核做匀速圆周运动，已知半径为r，氢原子核的电量为+e，静电力常量为k，则电子绕核转动的等效电流多大
b. 电子在磁感应强度为B的匀强磁场中做匀速圆周运动，则电子做圆周运动的等效电流多大
参考答案
1．B
【详解】
A. 电荷量的单位是库仑，故A错误；
B. 电流的单位是安培，故B正确；
C. 电容的单位是法拉，故C错误；
D. 电动势的单位是伏特，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
单位时间内电子移动的长度为
该长度导线的体积为
该体积内含有电子数目为
该体积内带电量为
所以根据公式可知单位时间内通过的电荷量即等于电流强度大小
故选C。
3．D
【详解】
每分钟通过的电量为
1分钟等于60s，则电路中的电流为
故选D。
4．B
【详解】
由电流的定义：单位时间内通过横截面的电量可得
1.0×1018个
A．1.0×1017，与结论不相符，选项A错误；
B．1.0×1018，与结论相符，选项B正确；
C．1.0×1019 ，与结论不相符，选项C错误；
D．1.0×1020，与结论不相符，选项D错误；
故选B.
5．B
【详解】
解：由电流的定义可知：；故ACD错误，B正确．
6．D
【详解】
A．根据电源的特点可知，锂电池是通过非静电力做功把化学能转化为电能的装置，故A错误；
B．由图可知，该电池的电动势为，当接入电路后锂电池两端的电压小于，故B错误；
C．锂电池每有的负电荷从正极运动到负极，就有的化学能转化为电能，故C错误；
D．由图可知，该电池的总电量为，为电池的容量由可知，以的电流为用电器供电则供电时间为：
故D正确。
7．D
【详解】
根据
Q=CU
可知
Q=C U=10-8×(30+70)×10-3C=10-9C
则该过程中跨膜电流的平均值为
故选D。
8．B
【详解】
A．自由电荷定向移动才能形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流，故选项A错误；
BC．在国际单位制中，电流的单位是安培；电流有方向，在外电路中电流从高电势处流向低电势处，在电源内部电流从低电势处流向高电势处，故B正确，C错误；
D．形成持续电流的条件是导体两端有持续的电压，即电路中要有电源，故D错误。
故选B。
9．B
【详解】
A．电源能把正极上的电子搬运到负极，从而保持两极间稳定的电势差，故A错误；
B．在闭合电路中，电流的方向：电源外部由正极流向负极，电源内部由负极流向正极，则电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端，内部电流的方向是从低电势一端流向高电势一端，故B正确；
C．有电源和闭合回路才能形成电流，故C错误；
D．电源是提供电能的装置，不再需要外界提供能量，故D错误。
故选B。
10．C
【详解】
根据
则q-t线的斜率等于.
故选C。
11．C
【详解】
棒沿轴线方向以速度做匀速直线运动时，每秒通过的距离为米，每秒米长的橡胶棒上电荷都通过直棒的横截面，每秒内通过横截面的电量
根据电流的定义式
得到等效电流为
故选C。
12．D
【详解】
A.金属导体中自由电子定向移动速率增大时，电流增大，A错误
B. 电流是标量，B错误；
C.根据
可知，在相等时间内，通过导体横截面积的电荷量越多，导体中电流才会越大，C错误；
D.规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，D正确。
故选D。
13．D
【详解】
导体中电流大小
时内所完成的长度为
则其体积为
通过导体某一截面的自由电子数为
该时间内通过导体该截面的电量
则
所以表示自由电荷定向移动的速率。
故ABC错，D对。
故选D。
14．C
【详解】
由于正电荷受力的方向沿着电场线，负电荷受力的方向逆着电场线，而负电荷逆着电场线运动等效为正电荷顺着电场线运动，因此电流强度
故选C。
15．D
【详解】
电流的方向与正离子定向移动方向相同，则溶液内电流方向从A到B，t时间内通过通过溶液截面s的电荷量为，则根据电流的定义式，则D正确，ABC错误；故选D．
16．1.6×10-19C 电场 正
【详解】
[1] 电子和质子带一个单位的元电荷，电量为
[2]电荷周围存在电场，场是物质的另一种客观存在形式；
[3] 物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，与负电荷运动方向相反。
17．3.2A
【详解】
由电流强度的定义式可知，通过这个截面的电流强度为
18． 2:1
【详解】
（1）[1]设每秒打到靶上的质子数为n，由得
个
（2）[2]解法1：:建立如图3-1-6所示的“柱体微元”模型，设质子在距质子源L和4L处的速率分别为、，在L和4L处作两个长为（极短）的柱体微元.因极短，故L和4L处的两个柱体微元中的质子的平均速率可分别视为、.对于这两个柱体微元，设单位体积内的质子数分别为和，由电流的微观表达式可知，，，作为串联电路，各处的电流相等，即
所以
①
设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为E，根据动能定理，分别有
②
③
由①②③式得
即
.
解法2：设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为E，则质子源和与质子源相距L、4L两处间的电势差分别为:和.设质子在这两处的速率分别为和，根据电场力做的功与电荷动能变化的关系，有，得.在这两处极短的相等长度内，质子数
可见
又两段长度相等，所以有
故
即
19．6.7×10-4A
【详解】
根据电流的定义式
得等效电流为
20．
【详解】
根据电流强度的定义：
每昼夜煤粉吸附的电量
q＝mnNAe，Q＝2q，
21．（1）见解析；（2），
【详解】
(1)导体中电流大小：I=q/t
t时内电子运动的长度为vt，则其体积为svt，通过导体某一截面的自由电子数为：N=nSvt
该时间内通过导体该截面的电量：q=nSvte
联立可得：I=nesv
这段导线受到的安培力：F安=BIL=BnesvL
导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和等于安培力：NF洛=nSLF洛=BnesvL
故F洛=Bev
（2）a、电子绕氢原子核做匀速圆周运动，库仑力充当向心力： ,
t时间内通过截面的电量为：
联立得，等效电流：
b、电子在匀强磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力充当向心力：
t时间内通过截面的电量为：
联立得，等效电流：