11.1电源和电流 课时提升练（word版含答案）

11.1电源和电流 课时提升练（解析版）
一、选择题
1．一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4.0kV电压，如果电容器在2.0ms时间内完成电，这次放电通过人体组织的平均电流强度大小为（　　）
A．3A B．30A C．0.3A D．6A
2．下面是某同学对一些概念及公式的理解正确的是（　　）
A．根据公式可知，电容器的电容与电容器所带电荷量成正比，与两极板间的电压成反比
B．电动势在数值上等于非静电力在电源内部把的正电荷从正极移送到负极所做的功
C．根据公式可知，当两个电荷之间的距离趋近于零时库仑力变得无限大
D．根据公式可知，若将电荷量为的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功，则A、B两点的电势差为
3．2020年，“救命神器”——自动体外除颤仪（AED），被山西省人民政府列为在人流密集场所配置的设备项目之一。AED，是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，刺激患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次除颤器的模拟治疗，该除颤器的电容器电容为15μF，充电至3.0kV的电压，如果电容器在0.9ms的时间内完成放电，则本次实验通过人体的电荷量及放电的平均电流分别为（　　）
A．0.045C，50A B．0.045C，5A
C．45C，5A D．45C，50A
4．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕原子核运动可等效为一环形电流。设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法正确的是（　　）
A．电流大小为，电流方向为顺时针 B．电流大小为，电流方向为顺时针
C．电流大小为，电流方向为逆时针 D．电流大小为，电流方向为逆时针
5．在恒定电场的作用下，金属导体中的自由电子做定向移动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，碰撞阻碍了自由电荷的定向移动，结果是大量自由电子定向运动的平均速率不随时间变化，这种微观上的阻碍因素在宏观上就形成了电阻。关于电流，下列说法正确的是（　　）
A．电流有方向，所以是矢量
B．自由电荷的定向移动形成电流
C．只有正电荷的移动，才能形成电流
D．导体中没有电流时，说明导体内部没有电荷移动
6．如图所示，两片状电极通过滑动变阻器与电源连接，电极间连接一由某种金属材料制成的圆台工件，工件过A、B两点的圆形纵截面半径分别为rA和rB，P为滑动变阻器的滑片。已知电源的电动势及内阻均不变，不计温度对该金属材料电阻率的影响。闭合开关后，下列说法正确的是（　　）
A．滑片P向下滑动时，单位时间内通过截面A的自由电荷个数减少
B．滑片P向下滑动时，单位时间内通过截面B的自由电荷个数不变
C．滑片P保持不动时，A、B两截面处自由电荷定向移动的速率之比
D．滑片P保持不动时，A、B两截面处自由电荷定向移动的速率之比
7．在稳恒电流的电路中，通过导体的某一横截面的电流强度（　　）
A．跟通过横截面的电量成正比
B．跟通电时间成正比
C．跟该横截面积成正比
D．以上说法都不对
8．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是（　　）
A．通过甲、乙两导体的电流相同
B．通过乙导体的电流是甲导体的2倍
C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍
D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等
9．心脏除颤器是通过一个电容器放电时的脉冲电流作用于心脏，实施电击治疗，使患者心脏恢复正常跳动的仪器。一心脏除颤器如图所示，其电容器的电容为20μF，充电后电容器的电压为3000V，如果电容器在2.0ms时间内完成放电，下列说法正确的是（　　）
A．放电之前，电容器存储的电荷量为6×104C B．放电之后，电容器的电容为零
C．放电过程中通过人体的电流平均值为30A D．放电之后，电容器的电压仍为3000V
10．通过一个导体的电流为5A，经过6 min后通过该导体某一横截面的电荷量是（　　）
A．30C B．1200C C．1500 C D．1800 C
11．某电解液如果在1s内共有个二价正离子和个二价负离子通过某横截面，那么通过这个横截面的电流是（　　）
A．0 B． C． D．
12．某手机只播放视频，可以播放约17小时，其说明书的部分内容如右表所示，关于该手机，下列说法正确的是（　　）
……
手机类型 智能手机、4G手机
屏幕分辨率 1990×1080像素
电池容量 4000mA·h
电池类型 不可拆卸式电池
待机时间 约22天
……
A．充满电时电池可储存的最大能量为4J
B．放电时电池可输出的最大电荷量为4C
C．播放视频时平均电流约为待机状态平均电流的1.3倍
D．播放视频时平均电流约为待机状态平均电流的30倍
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．如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是（　　）
A．该电池的容量为60A·h
B．该电池以6A的电流放电，可以工作10h
C．该电池以6A的电流放电，可以工作60h
D．该电池充完电可贮存的电荷量为60C
15．两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆，串联后接在某一直流电源两端，如图所示。已知杆a的质量小于杆b的质量，杆a金属的摩尔质量大于杆b金属的摩尔质量，杆a的电阻大于杆b的电阻，假设两种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子(载流子)。当电流达到不变时，若a、b内存在电场，则该电场可视为均匀电场。下列结论中正确的是（ ）
A．两杆内的电场强度都不等于零，且a内的电场强度大于b内的电场强度
B．两杆内的电场强度都等于零
C．两杆内载流子定向运动的速度一定相等
D．a内载流子定向运动的速度一定大于b内载流子定向运动的速度
二、解答题
16．一根长为、横截面积的铜棒，两端电势差为，铜棒的电阻，铜内自由电子密度为。求：
（1）铜棒内的电场强度的大小；
（2）自由电子定向移动的速率。
17．经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生分布不随时间变化的恒定电场。恒定电场中，任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化，它的基本性质与静电场相同。在恒定电场的作用下，金属中的自由电子做定向加速运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断碰撞，每次碰撞后定向移动的速度减为0。碰撞阻碍了自由电子的定向运动，结果是大量自由电子定向移动的平均速度不随时间变化。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，所带电荷量为e。如图所示，由该种金属制成的长为L，横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U。为了简化问题，假设自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为t0。
(1)自由电子从静止开始加速时间为t0时的速度v；
(2)求金属导体中的电流I。
参考答案
1．B
【详解】
电容器储存的电荷量为
Q=CU=15×10-6×4×103C=0.06C
放电过程中通过人体组织的平均电流为
故B正确，ACD错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．公式是电容器电容的定义式，电容与电容器所带电荷量及两极板间的电压无关，是由电容器本身的构造决定的，A错误；
B．电动势在数值上等于非静电力在电源内部把的正电荷从负极移送到正极所做的功，B错误；
C．公式，当两个电荷之间的距离趋近于零时，电荷已经不能看成点电荷了，库仑定律也就不适用了，C错误；
D．根据公式可知，若将电荷量为的正电荷，从A点移动到B点克服电场力做功，则A、B两点的电势差为，D正确。
故选D。
3．A
【详解】
本次实验通过人体的电荷量
放电的平均电流为
故选A。
4．C
【详解】
根据题中所给信息，可求得电流大小为
其方向与电子运动方向相反，即电流方向为逆时针。
故选C。
5．B
【详解】
A．电流虽然有方向，但是电流的叠加符合代数加减，所以电流是标量，选项A错误；
B．电荷的定向移动形成电流，选项B正确；
C．无论正电荷或负电荷，只要做定向运动就能形成电流，选项C错误；
D．导体中没有电流时，导体内部电荷没有做定向运动，但是电荷还会做热运动，选项D错误。
故选B。
6．D
【详解】
AB．滑片P向下滑动时，滑动变阻器的电阻减小，根据闭合电路欧姆定律
电路中电流增大，单位时间内通过截面A和截面B的自由电荷个数增大，故AB错误；·
CD．根据电流的微观表达式
自由电荷定向移动的速率与横截面积成反比
故C错误D正确。
故D。
7．D
【详解】
AB．在稳恒电流的电路中，通过导体的某一横截面的电流强度是由电路本身的结构决定的，
只是电流强度的量度公式，不能说与通过横截面的电量成正比、与通电时间成反比，选项AB错误；
C．由
I=neSv
可知电流与跟变量n S v 这三者之积成正比，故C错误；
D．由以上分析可知，D正确；
故选D。
8．B
【详解】
AB．由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错误，B正确；
CD．由于
所以
由于不知道甲、乙两导体的性质（n、q不知道），所以无法判断v，故CD错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．根据
Q=CU=20×10-6×3.0×103C=0.06C
可知放电前，电容器储存的电量为0.06C，故A错误；
B．电容是表征电容器储存电荷本领大小的物理量，放电之后，电容器的电容大小是不变的，故B错误；
C．根据
故C正确；
D．放电之后，电容器的电压为0，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
由
得
故D正确，ABC错误。
故选D。
11．C
【详解】
由题，1s内通过截面正离子的电量为
q1=2n1e
负离子的电量绝对值为
q2=2n2e
则电流为
将n1=5×1018个，n2=1.0×1019个，e=1.6×10-19C
代入解得
I=4.8A
故选C。
12．D
【详解】
A．无法求出充满电时电池可储存的最大能量，A错误；
B．放电时电池可输出的最大电荷量为
B错误；
CD．播放视频时平均电流约为
待机状态平均电流为
电流之比为
C错误，D正确。
故选D。
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．AB
【详解】
ABC．从题图标识牌可知电池的容量为60A·h，即以6A的电流放电可工作10h，故A、B正确，C错误；
D．该电池充完电可贮存的电荷量
q=60×3600C=2.16×105C
故D错误。
故选AB。
15．AD
【详解】
AB.两杆串联，所以电流相等，因为，由欧姆定律可知，根据匀强电场关系式可知，两杆内电场强度都不为零，且a内的电场强度大于b内的电场强度，故A正确，B错误；
CD.根据电流的微观表达式可知，载流子的定向运动速率，由题意可知杆内单位体积内的自由电荷数，则 ，故C错误，D正确。
16．（1） ；（2）
【详解】
（1）铜棒内的电场强度
（2）通过铜棒的电流
由
得
17．(1) ；(2)
【详解】
(1)恒定电场的场强
则自由电子所受电场力

加速度为
设电子在恒定电场中由静止加速的时间为t0时的速度为v，则
v=at0
解得
(2) 电子定向移动的平均速率
金属导体中产生的电流
则可得