11.1电源和电能基础巩固（word版含答案）

11.1电源和电能基础巩固2021—2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册
一、选择题（共15题）
1．随着智能手机耗电的增加，充电宝成了手机及时充电的一种重要选择。现有某一产品的充电宝，上面标有一参数“10000mA·h”，这里与“mA·h”相对应的物理量是（　　）
A．电量 B．能量 C．功率 D．时间
2．如图所示的四种电学元器件中，电流表是（　　）
A． B． C． D．
3．电荷量的单位C用基本单位可表示为（　　）
A．N·m/s B．A·s C．J/V D．V/A
4．已知在内通过导线某一横截面的电荷量为，则通过该导线的电流为（　　）
A． B． C． D．
5．物理学中规定的电流方向是 （ ）
A．正电荷的定向移动的方向 B．负电荷的定向移动的方向
C．自由电荷的定向移动的方向 D．正负离子的定向移动的方向
6．2020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
7．如图所示，电解池接入电路后，在t秒内有n个一价正离子通过溶液内某截面S，有n个一价负离子通过S，设e为元电荷，以下说法正确的是　　
A．电流为零 B．电流为
C．电流为 D．电流方向从
8．以下有关电流的说法中正确的是（　　）
A．导体中的电流一定是自由电子的定向移动而形成的
B．导体中的电流一定是正电荷的定向移动而形成的
C．电流强度是一个矢量，其方向就是正电荷定向运动的方向
D．通过导线横截面的自由电子数越多，导线中的电流不一定越大
9．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△t内通过导线截面的自由电子数是（）
A．Sv△t B．nv△t C． D．
10．下列各组物理量中均属于矢量的是
A．速率和速度 B．电势和电场强度
C．电流和电压 D．位移和加速度
11．对电流的理解，下列说法正确的是（　　）
A．电流的方向总是从电源的正极流向负极
B．通过导体横截面的电荷量的多少就是电流的大小
C．恒定电流是由恒定电场产生的
D．在电解液中有自由的正离子和负离子，电流的方向不能确定
12．如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I；质子的质量为m，其电量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是（　　）
A． B． C． D．
13．下列说法中正确是（　　）
A．电流的方向就是电荷的移动方向
B．电场线是从正电荷出发，终止于负电荷的曲线
C．体积较大的带电体不能看成是点电荷
D．电荷周围分布的电场线就是电场
14．电源、开关、小灯泡、电压表等连接成如图所示的电路，小灯泡上标有“0.6A1.5W”字样，电源的电动势为3V，电压表为理想表，导线电阻不计。闭合开关，小灯泡恰好正常发光。小灯泡正常发光时，一分钟内通过灯泡的电荷量为（　　）
A．0.6C B．3.6C C．36C D．360C
15．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在时间内，通过导线横截面积的自由电子数目可表示为（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题（共4题）
16．一次雷电中，在0.5s时间内有60C电荷从一个云层移到另一个云层，平均电流为_____A．
17．在某次闪电中，持续的时间约0.005s，所形成的平均电流约 6×104A．若闪电过程中流动的电量以 0.5A的电流通过电灯，可供灯照明的时间为________s
18．一个元电荷的电荷量是___C，若电子手表的工作电流是20μA,则在一分钟内通过导体横截面的电子有____个．
19．如图甲所示是一种测量电容的实验电路图，实验是通过对高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压U时所带电量Q，从而求出电容器的电容C。某同学在一次实验时的情况如下：接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是，电压表的示数，I、U分别是电容器放电时的初始电压和电流。断开开关S，同时开始计时，每隔5s测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标在图乙坐标纸上（时间t为横坐标、电流i为纵坐标），结果如图中小黑点“·”所示。
(1)在图乙中画出图线____，图线与坐标轴所围成面积的物理意义是_______。
(2)该电容器电容为________F（结果保留两位有效数字）。
(3)若某同学实验时把电压表接在F、D两端，则电容的测量值比它的真实值______（填大“小”或“相等”）。
三、综合题（共4题）
20．电池的容量也是电池的一个重要参数，电池的容量就是电池放电时能输出的总电荷量，通常用安培小时(A·h)或毫安小时(mA·h)做单位．一节新的普通国产5号干电池，电动势为1.5 V．作放电实验时，用0.3 A的放电电流，每天放电5 min，累计可放电15天，此后基本失效，上述干电池用于石英电子钟，可使钟走动一年时间．试估算该干电池的容量及石英电子钟的平均工作电流．
21．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）
22．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）有一圆柱形的纯净半导体硅，其横截面积为2.5 cm2，通有电流2 mA时，其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5 m/s，空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5 m/s．已知硅的密度2.4×103 kg/m3，摩尔质量是28．电子的电荷量e=－1.6×10-19 C，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=6.02×1023 mol-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？
23．根据I=neSv还可估算电子定向移动的平均速率。有一横截面积为1mm2的铜导线，每立方米体积内的自由电子数为8.4×1028个，电子的电荷量大小为1.6×10-19C。若通过该导线的电流为1A，导线中自由电子定向移动的平均速率为多大？
参考答案
1．A
【详解】
由公式可知，“mA·h”相对应的物理量是电荷量。故A正确，BCD错误。
故选A。
2．D
【详解】
A．图中为灯泡，故A错误；
B．图中为开关，故B错误；
C．图中为电源，故C错误；
D．图中为电流表，故D正确。
故选D。
3．B
【详解】
ABCD．由电流的定义式可得
由该式可知，电荷量的单位为电流单位与时间单位的乘积，即A·s，故B正确。
应选B。
4．B
【详解】
通过该导线的电流为
故选B。
5．A
【详解】
物理学中规定正电荷的定向移动方向为电流方向，与负电荷移动方向相反，故A正确，BCD错误。
6．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。
7．C
【详解】
根据电路可知，B端与电源正极相连，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B到A．t时间内通过通过溶液截面s的电荷量
则根据电流的定义式
故选C
8．D
【详解】
AB．电荷的定向移动形成电流，可以是正电荷，也可以是负电荷，故AB错误；
C．电流的方向就是正电荷定向运动的方向，但电流运算时遵守的代数加减法则，所以电流不是矢量，是标量，C错误；
D．根据公式可知，通过导体横截面的自由电子数越多，若时间比较长，则导体中的电流不一定就越大，故D正确。
故选D。
9．C
【详解】
电流可以表示为：
，
解得：
，
根据：
，
可得
，
A．或，A错误；
B．或，B错误；
C．或，C正确；
D．或，D错误；
10．D
【解析】
【详解】
A．速率是标量，速度是矢量，故A错误；
B．电势是标量，电场强度是矢量，故B错误；
C．电流虽有方向，但电流运算不遵守矢量运算法则：平行四边形定则，所以电流是标量，电压有正负值表示大小属于标量，故C错误；
D．位移和加速度都有大小和方向，是矢量，故D正确。
11．C
【详解】
A．在电源外部电流的方向总是从电源的正极流向负极，在电源内部，电流的方向总是从电源的负极流向正极，故A错误；
B．根据电流的概念：单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少就是电流的大小，知B错误；
C．恒定电流是由导体两端稳定的电压形成的，电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部形成恒定电场而产生恒定电流，故C正确；
D．电流是有方向的，电流的方向是人为规定的，物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向一定的方向一定与电流方向相反，故A错误。
故选C。
12．D
【详解】
质子在电场力作用下加速，加速后的速度为v，根据动能定理，则有
解得
等效电流为I，单位体积的质子数为n，根据微观表达式可得
I=neSv
解得
故选D。
13．B
【详解】
A．电流方向与正电荷移动的方向相同，与负电荷移动的方向相反，A错误；
B．根据电场线的分布特点可知，电场线是从正电荷出发，终止于负电荷的曲线，B正确；
C．点电荷的模型是重要的物理模型之一，它的条件是带电体的大小远小于电荷间的距离，可看成点电荷，与带电体的大小、带电体所带的电量都无直接的关系，C错误；
D．电荷的周围存在电场，而电场线是假想的曲线，实际上不存在，D错误。
故选B。
14．C
【详解】
闭合开关，小灯泡恰好正常发光，说明小灯泡中的电流达到额定电流，即0.6A，因此在一分钟内通过小灯泡的电荷量是
q=It=0.6×60C=36C
ABD错误，C正确。
故选C。
15．B
【详解】
AC．将电流强度的微观表达式
代入
，
可得
故AC错误。
BD．设自由电子数目为N，
故B正确，D错误。
故选择B选项。
16．120
【详解】
[1]根据电流的定义式
得平均电流为
17．600s
【详解】
闪电闪过的电荷总量为,这些电荷量以0.5A的电流通过电灯，可供照明的时间为
18．1.6×10－19 7.5×1015
【详解】
试题分析：一个元电荷的电荷量是1.6×10－19 C，由q=ne=It得在一分钟内通过导体横截面的电子有7.5×1015个．
考点：元电荷、电流
19． 电容器在开始放电时所带的电荷量 偏小
【详解】
(1)[1]由知，电荷量为图像与坐标轴所包围的面积，则面积为电容器在开始放电时所带的电荷量。
[2]查出格子数，由总格子数乘以每个格子的“面积”值求
(2)[3]电容器的电容
(3)[4]电容的测量值比它的真实值偏小，原因是若把电压表接在F、D两端，则电容器放电电流会从电压表中分流一部分，从而使得通过电流表中的电量小于电容器所带电量，从而使电容的测量值比它的真实值偏小。
20．0.375 A·h；4.3×10－5 A
【详解】
干电池用0.3 A放电的时间共为75 min＝1.25 h
电池的容量为
q＝It＝0.3×1.25 A·h＝0.375 A·h
石英电子钟的平均工作电流为
21．
【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
22．1×105
【详解】
设此半导体单位体积内有n个自由电子，同时也将有n个空穴；以S表示截面积体积，v1，v2分别表示半导体中空穴和自由电子的定向移动速率，I1和I2分别表示半导体中空穴和自由电子形成的电流，则有：
总电流
I=I1+I2
由此可得：
设单位体积内有n个硅原子放出一个自由电子；单位体积内硅原子的个数
则：
，
代入数据解得
=1×10-5
说明每1×105个原子才放出一个自由电子.
23．
【详解】
根据电流微观表达式
I=neSv
可得