2019人教版必修第三册第十一章电路及其应用第一节电源和电流同步练习（word版含答案）

2019人教版必修第三册 第十一章 电路及其应用 第一节 电源和电流 同步练习
一、多选题
1．原子中的电子绕原子核的圆周运动可以等效为环形电流，设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核转动，周期为T，已知电子的电荷量为e、质量为m，静电力常量为k，则其等效电流大小为（　　）
A． B． C． D．
二、单选题
2．某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子相向通过某截面，那么通过这个截面的电流是
A．3.2 A B．1.6 A C．0.8 A D．6.4A
3．地球表面附近存在一竖直向下的电场，晴天时在电场作用下，大气中的正离子向下运动、负离子向上运动，由此形成的微弱电流称为地空电流。这电流是稳恒的，不随高度变化，全球地空电流的总电流强度为。假设正、负离子带电量均为，则时间内穿过以地心为球心半径略大于地球半径的球壳的电荷个数约为（　　）
A．个 B．个 C．个 D．个
4．以下叙述错误的是（ ）
A．该手机待机电流约15mA
B．静电除尘时空气电离
C．伏打电池φA=φB
D．电解槽内电流朝右
5．关于电流的下列说法中正确的是（　　）
A．因为电流有方向，所以电流是矢量
B．通过导线横截面的电荷量越多，电流越大
C．通电时间越短，电流越大
D．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大
6．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线内有n个自由电子，电子电荷量为e，此时电子的定向移动速率为v，在时间内，通过导体横截面的自由电子数目为（　　）
A． B． C． D．
7．国产某5G手机电池容量为4100mA·h，待机时间为22d（天），用超级快充装置对其充电时的电功率为66W。由此可估算手机电池（　　）
A．待机时的电压 B．待机时的电流
C．快充时的电流 D．快充过程获得的电能
8．如图为智能吸尘器扫地机器人，其额定功率为30W，额定工作电压为12V，该扫地机器人的可充电电池容量为3000mAh，则（　　）
A．额定工作电流为3A B．充满电后最长工作时间为3h
C．电池充满电后总电荷量为C D．以额定电流工作时每秒消耗能量为30J
9．一根长为L、横截面积为S、电阻率为的金属棒，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速度为v，则电子运动时受到的平均阻力大小为（　　）
A． B． C． D．
10．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为的电子束内的电子个数是（ ）
A． B．
C． D．
11．关于电流，下列说法中正确的是 （　　）
A．大小不随时间而改变的电流叫做恒定电流
B．电子运动的速率越大，电流越大
C．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向
D．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位
12．下列单位属于国际单位制中的基本单位的是（　　）
A．牛顿 B．安培 C．伏特 D．焦耳
13．下列说法中正确的是
A．电动势大的电源做功一定快
B．电动势的大小等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功
C．由可知，通过导线截面的电荷量越多，电流越大
D．电动势E的单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质上一样
14．如图所示为示波管的工作示意图，炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束．设电子离开金属丝时初速度为零，已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为ΔL的电子束内的电子个数是（ ）
A． B．
C． D．
15．如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为（　　）
A．qv B． C．qvS D．
16．一段通有恒定电流电解液，若2秒钟有2C的正电荷和2C的负电荷相向运动，同时通过某一横截面，则电流强度是（　　）
A．1A B．2A C．4A D．8A
17．随着中国电信业的发展，国产手机在手机市场上已经占有了相当大的市场份额．如图所示是中国科健股份有限公司生产的一块手机电池外壳上的文字说明（BL-528M 700mAh 标准型3.7伏锂离子电池 充电限制电压4.2V，待机时间48小时），由此可知此电池的电动势待机状态下平均工作电流分别是（　　）
A．4.2V，14.58mA B．4.2V，700mA
C．3.7V，14.58mA D．3.7V，700mA
三、解答题
18．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）电子绕氢原子核做圆周运动时，可等效为环形电流，已知静电力常量为k，电子的电荷量为e，质量为m，电子在半径为r的轨道上做圆周运动．试计算电子绕氢原子核在该轨道上做圆周运动形成的等效电流大小；
19．某个导体两端加电压16 V时，20 s内通过它的电荷量为32 C．求导体的电阻；20 s内通过导体截面的电子数；若导体两端的电压为20 V时，求通过导体的电流．
20．一盏功率为200W的白炽灯泡在300s内有Q=3.0×102C的电荷通过灯丝，求（1）通过灯丝的电流I
（2）灯丝的电阻R；
21．如图所示，如何让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？
22．有一条横截面积S=1mm2的铜导线，通过的电流I=1A，已知铜的密度=8.9×103kg/m3、摩尔质量M=6.4×10－2kg/mol，阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol－1，电子的电量e=1.6×10－19C。在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子。
（1）求铜导线中自由电子定向移动的速率；（保留2位有效数字）
（2）由上述计算结果可知：自由电子靠定向移动通过一条1m长的导线需要很长时间。可是电灯开关闭合时，电灯瞬间就亮了，感觉不到延迟。如何解释这个现象？
四、填空题
23．(1)原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以某一速率在一圆周轨道上绕核运动，已知运动周期为T，电子的电荷量为e，等效电流为_____。
(2)手电筒中的干电池给某小灯泡供电时，电流为，在某次接通开关的10s时间内，一节干电池中有_____焦耳化学能转化为电能。
24．一个电子表工作时的电流大小是2μA．在10min内通过电子表内导体截面的电荷量是_____，通过的电子个数是_____．
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案
1．BD
【详解】
AB．电子做匀速圆周运动的周期
其等效电流大小为
故B正确，A错误；
CD．电子做匀速圆周运动的向心力由库仑力提供，由向心力公式得
解得，电子做匀速圆周运动的周期
其等效电流大小为
故D正确，C错误。
故选BD。
2．A
【解析】根据电流的定义式可知： 可知通过这个横截面的电流为： ，选项A正确，BCD错误；
故选：A。
3．C
【详解】
时间内，通过球壳的电荷量为
电荷个数约为
个
故选C。
4．C
【详解】
A.电池容量700，待机时间48h，所以待机电流
故A正确不符合题意。
B. 静电除尘时将空气电离，电离后的带电粒子在烟囱空腔的电场中运动时被烟气中的煤粉俘获，使煤粉被吸附到带电的电极上，因此排出的烟就比较清洁了，故B正确不符合题意。
C.根据题意可知，伏打电池A、B为电源两极，故两点电势不等，故C错误符合题意。
D.电流从正极出发回到负极，所以电解槽内电流朝右，故D正确不符合题意。
5．D
【详解】
A．电流有大小和方向，但是标量，因为其合成法则是代数运算法则，而不是矢量合成的平行四边形定则，故A错误；
B．由电流定义式
I=
通过导线截面的电量多，如果时间长，电流不一定大，故B错误；
C．由电流定义式
I=
通电时间越短，如果通过导线截面的电量不是很多，电流不一定大，故C错误；
D．由电流定义式
I=
这是个比值定义式，故单位时间内通过导体横截面的电量越多，导体中电流越大，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】
根据电流的微观表达式I=nqvS，在△t时间内通过导体横截面的自由电子的电量
则在△t时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为
将I=nevS，代入解得
故选C。
7．B
【详解】
AB．根据手机电池容量为4100mA·h以及待机时间为22d，根据
可求解待机时的电流，但是无法求解待机时的电压，选项A错误，B正确；
CD．根据题中条件无法求解快充时的电流，也不能求解快充过程获得的电能，选项CD错误。
故选B。
8．D
【分析】
由题意可知考查电流强度、电荷量、能量的有关计算，根据相关公式计算可得．
【详解】
额定工作电流为
，
故A错误；
充满电后最长工作时间为
，
故B错误．
电池充满电后总电荷量为
，
故C错误；
D．智能吸尘器扫地机器人，其额定功率为30W，以额定电流工作时每秒消耗能量为30J，故D正确．
【点睛】
mAh是电量的单位，电量除以电流强度等于放电时间．
9．C
【详解】
金属棒内的电场类似一个匀强电场，其电场强度大小
由欧姆定律可知，金属棒两端的电压
由电流微观定义式可知
联立解得，金属棒内的电场强度大小为
则电子运动时受到的平均阻力大小为
故选C。
10．C
【详解】
根据动能定理得：
得到：
在刚射出加速电场时，一小段长为的电子束内电子电量为：
电子数为：
联立解得：
故选C。
11．D
【详解】
A．大小和方向不随时间而改变的电流叫做恒定电流，A错误；
B．电子运动的速率和电流的大小是两回事，B错误；
C．电流是标量，C错误；
D．电流是一个基本物理量，其单位是安培是基本单位，D正确。
故选D。
12．B
【详解】
国际单位制的基本物理量有长度、时间、质量、热力学温度、物质的量、电流强度、光强度。对应的基本单位：m、s、kg；K；mol；A；cd。
故选B。
13．B
【详解】
A.电动势大的移动相同电量时做功多，并不是电动势大电源做功就多，做功也并不一定快；故A错误；
B.电动势的大小等于非静电力把1C的正电荷在电源内从负极移到正极所做的功，故B正确；
C.单位时间通过导体横截面的电荷量越大，电流越大，故C错误；
D.电动势E的的单位与电势差的单位相同，但两者物理意义不同，电动势表征电源把其他形式能转化成电能的本领大小（即生电本领大小），而电势差反应的是用电器耗电本领的大小，两者的本质不同，故D错误．
14．C
【详解】
试题分析：在加速电场中根据动能定理得：eU=mv2
得到： ①
在刚射出加速电场时，一小段长为△l的电子束内电子电量为： ②
电子数 ③
联立①②③得：，所以C正确，ABD错误；故选C．
考点：带电粒子在电场中的运动
【名师点睛】本题关键是建立物理模型，对电子束运动情况进行简化，利用动能定理和电荷量的计算公式进行分析解答．
15．A
【详解】
1 s内棒通过的长度
l＝vt
总电荷量
Q＝ql＝qvt
则
故选A。
16．B
【详解】
因为有2C的正电荷和2C的负电荷相向运动，故通过截面的电量为4C，电流的定义式是
故B正确ACD错误。
故选B。
17．C
【详解】
AB．由标准型3.7伏锂离子电池知此电池的电动势是3.7V，故AB错误；
CD．待机状态下平均工作电流
故C正确，D错误。
故选C。
18．
【解析】
【详解】
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:
又
解得：
19．10 Ω　2×1020个　2 A
【详解】
由电流的定义式I=q/t，得：
I==1.6A
而U=IR，所以：
R=U/I=16/1.6=10Ω．
20s内通过它的电荷量为32C，通过导体横截面的电子数为：
n=q/e＝＝2×1020个
若导体两端的电压为20 V时，通过导体的电流
．
【点睛】
该题考查球电阻的方法，解决本题的关键熟练掌握电流的定义式I=q/t 和欧姆定律I=U/R．基础题目．
20．（1）1A（2）200Ω
【详解】
（1）据I=Q/t=1A 4分
（2）灯泡两端的电压为U=P/I=200V
灯丝的电阻R=U/I=200Ω
考点：考查了欧姆定律，电流宏观表达式
【名师点睛】本题的关键是理解电流的宏观表达式以及欧姆定律
21．见解析
【详解】
产生持续电流的条件是导体两端始终存在电势差，电源的作用就是移送电荷，保持导体两端的电势差
22．（1）；（2）见解析
【详解】
（1）设自由电子在导线内定向移动的速率为v，单位体积内自由电子数目n，对导线某截面，设Δt时间内通过导体截面的电量为Δq，由电流强度定义有
由题意，自由电子数目为
联立代入解得
v=7.5×10－5m/s
（2）闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向移动，整个电路也就几乎同时形成了电流，所以电灯瞬间就亮，感觉不到延迟。
23． 4.5
【详解】
(1)[1]根据电流强度定义
由于每隔时间T，就有一个电子通过某个截面，因此等效电流强度
(2)[2]一节干电池的电动势为1.5V，根据能量守恒，化学能转化成电能，最终通过电源对小灯泡做功，由于10s时间内，电源对小灯泡做功
因此有焦耳化学能转化为电能
24．1.2×10-3C 7.5×1015
【解析】
【详解】
根据电流的定义可知，10min内通过的电量q=It=2×10-6×600=1.2×10-3C；
通过电子的数目为个；
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