选修3-1 2.1 电源和电流 同步练习(word含答案)
文档属性
| 名称 | 选修3-1 2.1 电源和电流 同步练习(word含答案) |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 112.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-01-22 04:58:00 | ||
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文档简介
选修3-1 2.1 电源和电流 同步练习
一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 有甲、乙两导体，甲的横截面是乙的 倍，而单位时间内通过横截面的电荷量，乙是甲的 倍，以下说法中正确的是
A. 甲、乙两导体的电流相同
B. 乙导体的电流是甲导体的 倍
C. 乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的 倍
D. 甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速度大小相等
2. 如图所示，一根截面积为 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，单位体积内的电荷量为 ，当此棒沿轴线方向做速度为 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. B. C. D.
3. 气体放电管中，每时每刻有大量的气体分子被电离成电子和正离子。若每秒有 个电子和 个氢离子（质子）经过管的某个横截面，基元电荷的大小记为 。则放电管中的电流强度在数值上等于
A. B. C. D.
4. 下列关于电流的说法中正确的是
A. 只要导体中有电荷运动，就有电流
B. 导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的
C. 导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的
D. 电流可能是由正电荷定向移动形成的，也可能是负电荷定向移动形成的
5. 如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知两导线横截面积满足 ，在铜导线上取一截面 ，在铝导线上取截面 ，若在 内垂直通过它们的电子数相等，那么通过这两截面的电流的大小关系是
A. B. C. D. 不能确定
6. 如图所示，在 溶液中，正、负电荷定向移动，其中 水平向右移动。若测得 内分别有 个 和 通过溶液内部的横截面 ，那么溶液中的电流方向和大小为
A. 水平向左 B. 水平向右
C. 水平向左 D. 水平向右
7. 一根横截面积为 的铜导线，通过电流为 。已经知道铜的密度为 ，铜的摩尔质量为 ，电子电荷量为 ，阿伏加德罗常数为 ，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率为
A. B. C. D.
8. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关 与 端相连，电源向电容器充电；然后把开关 掷向 端，电容器放电。电流传感器中的电流 随时间 变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是
A. 在 时间内，电容器两极板间电压逐渐减小
B. 在 时间内，电容器的电容逐渐减小
C. 曲线 与横轴所围面积等于曲线 与横轴所围面积
D. 接 端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势
9. 铜的摩尔质量为 ，密度为 ，每摩尔铜原子中有 个自由电子，今有一根横截面积为 的铜导线，当通过的电流为 时，电子平均定向移动的速率为
A. 光速 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 ，电流为 的电子束。已知电子的电量为 、质量为 ，则在刚射出加速电场时，一小段长为 的电子束内电子个数是
A. B. C. D.
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 图中①、 ②分别为锂离子电池充电过程中充电电流 、电池电压 随时间 变化的图线。此过程中充电功率最大为 ，若图中时间轴上 分钟， 小时，则在这 小时内，充电电量为 。
12. 设金属导体的横截面积为 ，单位体积内的自由电子数为 ，自由电子定向移动速度为 ，那么在时间 内通过某一横截面积的自由电子数为 ；若电子的电荷量为 ，那么在时间 内，通过某一横截面积的电荷量为 ；若导体中的电流为 ，则电子定向移动的速率为 。
13. 一个半径为 的绝缘圆盘，绕垂直圆盘的转动轴以角速度 沿逆时针方向做匀速转动，圆盘边缘上均匀地分布着一圈电荷，电性均为负，单位圆弧上所带的电荷量为 ，当圆盘转动时，这些电荷所形成的电流大小 ，电流的方向为 。
14. 有一条横截面积为 的铜导线通以大小为 的电流。已知铜的密度为 ，铜的摩尔质量为 ，阿伏加德罗常数为 ，电子的电量为 ，如果每个铜原子只贡献一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率为
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 北京正负电子对撞机的储存环是周长为 的近似圆形轨道。当环中电子以光速的 的速度流动而形成的电流是 时，求环中运行的电子数目（已知光速 ，电子电荷量 ）。
16. 导线中的电流是 ，导线的横截面积为 。
（1）在 内，有多少个电子通过导线的横截面 （电子电荷量 ）
（2）自由电子的平均移动速率是多大 （设导体每立方米内有 个自由电子）
（3）自由电子沿导线移动 ，平均需要多少时间
17. 一根铜导线的橫截面积为 ，其中的自由电子数密度为 ，当此铜导线通过 的电流时，求：
（1） 内有多少个电子通过铜导线的横截面 （电子电荷量 ）
（2）电子定向移动的速率多大
答案
第一部分
1. B
【解析】单位时间内通过横截面的电荷量，乙是甲的 倍，所以乙的电流是甲电流的两倍，故A错误，B正确；
根据电流的微观表达式 可知，，则导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的 倍，故CD错误。
2. C
【解析】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 。
3. C
4. D
【解析】由电荷的定向移动形成电流，A错；导体中没有电流时，导体内的电荷不发生定向移动，但导体内的电荷做热运动，不是静止的，B错；电流可能是由正电荷定向移动形成的，如电解液导电，可能是负电荷定向移动形成的，如金属导电，C错，D对。
5. A
【解析】根据公式 可知，电流的大小与导体横截面积的大小无关，而是取决于单位时间内通过导体横截面电荷量，选项A正确。
6. B
【解析】 内通过横截面 的正、负电荷的电荷量 ，则溶液中电流大小 ，方向与正电荷定向移动的方向相同，水平向右。故选B。
7. A
【解析】设自由电子定向移动的速率为 ，导线中自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为 ，因每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，电子数 ， 时间内通过导体横截面的电荷量 ，则电流 ，解得 ，A正确。
8. C
【解析】A.在 时间内，电容器充电，所带电量在增加，电容不变，根据 ，可知，极板间的电压增大，A错误；
B.在 时间内，电容器在放电，在放电过程中，电容器电荷量在减小，但电容是反应电容器本身的特性，与电压和电量无关，保持不变，B错误；
C. 图象与时间轴围成的面积表示电荷量，由于电容器充电和放电的电量相等，所以曲线 与横轴所围成的面积等于曲线 与横轴所围成的面积，C正确；
D. 接 端，只要时间足够长，电容器充电完毕，电路中没有电流，电源内电压为零，电容器极板间的电压等于电源的电动势，D错误。
9. D
【解析】每摩尔铜的体积为 ，单位体积内铜原子个数为 ，由电流的微观表达式 得，，故选项D正确。
10. B
【解析】设加速后电子的速度为 ，则 。又 ， 为单位体积内的电子数目，故 长内的电子数目 。
第二部分
11. ；
12. ；；
13. ；顺时针方向
【解析】设周期为 ，，。由于电荷电性为负，所以电流的方向为顺时针方向。
14.
【解析】设铜导线中自由电子定向移动的速率为 ，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为 ，则导线的长度为 ，体积为 ，在 时间内这些电子都能通过下一截面，则电流 ，其中 ，联立解得 ，可得电子定向移动的速率 。
第三部分
15. 环中电子数目 个 个。
【解析】设单位长度上电子数目为 ，则单位长度上电子带的电荷量 ，
秒内电子通过的距离 ，
秒内通过某截面的电荷量 ，
由 得 ，。
环中电子数目 个 个。
16. （1）
【解析】（个）（个）。
（2）
【解析】由公式 ，得 。
（3）
【解析】自由电子沿导线移动 需用时 。
17. （1）
【解析】 内通过铜导线横截面的电荷量 ，所以 内通过铜导线横截面的电子数 个。
（2）
【解析】由电流的微观表达式 得 。
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一、单项选择题（共10小题；共40分）
1. 有甲、乙两导体，甲的横截面是乙的 倍，而单位时间内通过横截面的电荷量，乙是甲的 倍，以下说法中正确的是
A. 甲、乙两导体的电流相同
B. 乙导体的电流是甲导体的 倍
C. 乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的 倍
D. 甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速度大小相等
2. 如图所示，一根截面积为 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，单位体积内的电荷量为 ，当此棒沿轴线方向做速度为 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. B. C. D.
3. 气体放电管中，每时每刻有大量的气体分子被电离成电子和正离子。若每秒有 个电子和 个氢离子（质子）经过管的某个横截面，基元电荷的大小记为 。则放电管中的电流强度在数值上等于
A. B. C. D.
4. 下列关于电流的说法中正确的是
A. 只要导体中有电荷运动，就有电流
B. 导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的
C. 导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的
D. 电流可能是由正电荷定向移动形成的，也可能是负电荷定向移动形成的
5. 如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知两导线横截面积满足 ，在铜导线上取一截面 ，在铝导线上取截面 ，若在 内垂直通过它们的电子数相等，那么通过这两截面的电流的大小关系是
A. B. C. D. 不能确定
6. 如图所示，在 溶液中，正、负电荷定向移动，其中 水平向右移动。若测得 内分别有 个 和 通过溶液内部的横截面 ，那么溶液中的电流方向和大小为
A. 水平向左 B. 水平向右
C. 水平向左 D. 水平向右
7. 一根横截面积为 的铜导线，通过电流为 。已经知道铜的密度为 ，铜的摩尔质量为 ，电子电荷量为 ，阿伏加德罗常数为 ，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率为
A. B. C. D.
8. 把电容器、电流传感器、电阻、电源、单刀双掷开关按图甲所示连接。先使开关 与 端相连，电源向电容器充电；然后把开关 掷向 端，电容器放电。电流传感器中的电流 随时间 变化的关系如图乙所示。下列说法正确的是
A. 在 时间内，电容器两极板间电压逐渐减小
B. 在 时间内，电容器的电容逐渐减小
C. 曲线 与横轴所围面积等于曲线 与横轴所围面积
D. 接 端，只要时间足够长，电容器两极板间的电压就能大于电源电动势
9. 铜的摩尔质量为 ，密度为 ，每摩尔铜原子中有 个自由电子，今有一根横截面积为 的铜导线，当通过的电流为 时，电子平均定向移动的速率为
A. 光速 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 ，电流为 的电子束。已知电子的电量为 、质量为 ，则在刚射出加速电场时，一小段长为 的电子束内电子个数是
A. B. C. D.
二、填空题（共4小题；共14分）
11. 图中①、 ②分别为锂离子电池充电过程中充电电流 、电池电压 随时间 变化的图线。此过程中充电功率最大为 ，若图中时间轴上 分钟， 小时，则在这 小时内，充电电量为 。
12. 设金属导体的横截面积为 ，单位体积内的自由电子数为 ，自由电子定向移动速度为 ，那么在时间 内通过某一横截面积的自由电子数为 ；若电子的电荷量为 ，那么在时间 内，通过某一横截面积的电荷量为 ；若导体中的电流为 ，则电子定向移动的速率为 。
13. 一个半径为 的绝缘圆盘，绕垂直圆盘的转动轴以角速度 沿逆时针方向做匀速转动，圆盘边缘上均匀地分布着一圈电荷，电性均为负，单位圆弧上所带的电荷量为 ，当圆盘转动时，这些电荷所形成的电流大小 ，电流的方向为 。
14. 有一条横截面积为 的铜导线通以大小为 的电流。已知铜的密度为 ，铜的摩尔质量为 ，阿伏加德罗常数为 ，电子的电量为 ，如果每个铜原子只贡献一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率为
三、解答题（共3小题；共39分）
15. 北京正负电子对撞机的储存环是周长为 的近似圆形轨道。当环中电子以光速的 的速度流动而形成的电流是 时，求环中运行的电子数目（已知光速 ，电子电荷量 ）。
16. 导线中的电流是 ，导线的横截面积为 。
（1）在 内，有多少个电子通过导线的横截面 （电子电荷量 ）
（2）自由电子的平均移动速率是多大 （设导体每立方米内有 个自由电子）
（3）自由电子沿导线移动 ，平均需要多少时间
17. 一根铜导线的橫截面积为 ，其中的自由电子数密度为 ，当此铜导线通过 的电流时，求：
（1） 内有多少个电子通过铜导线的横截面 （电子电荷量 ）
（2）电子定向移动的速率多大
答案
第一部分
1. B
【解析】单位时间内通过横截面的电荷量，乙是甲的 倍，所以乙的电流是甲电流的两倍，故A错误，B正确；
根据电流的微观表达式 可知，，则导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的 倍，故CD错误。
2. C
【解析】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 。
3. C
4. D
【解析】由电荷的定向移动形成电流，A错；导体中没有电流时，导体内的电荷不发生定向移动，但导体内的电荷做热运动，不是静止的，B错；电流可能是由正电荷定向移动形成的，如电解液导电，可能是负电荷定向移动形成的，如金属导电，C错，D对。
5. A
【解析】根据公式 可知，电流的大小与导体横截面积的大小无关，而是取决于单位时间内通过导体横截面电荷量，选项A正确。
6. B
【解析】 内通过横截面 的正、负电荷的电荷量 ，则溶液中电流大小 ，方向与正电荷定向移动的方向相同，水平向右。故选B。
7. A
【解析】设自由电子定向移动的速率为 ，导线中自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为 ，因每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，电子数 ， 时间内通过导体横截面的电荷量 ，则电流 ，解得 ，A正确。
8. C
【解析】A.在 时间内，电容器充电，所带电量在增加，电容不变，根据 ，可知，极板间的电压增大，A错误；
B.在 时间内，电容器在放电，在放电过程中，电容器电荷量在减小，但电容是反应电容器本身的特性，与电压和电量无关，保持不变，B错误；
C. 图象与时间轴围成的面积表示电荷量，由于电容器充电和放电的电量相等，所以曲线 与横轴所围成的面积等于曲线 与横轴所围成的面积，C正确；
D. 接 端，只要时间足够长，电容器充电完毕，电路中没有电流，电源内电压为零，电容器极板间的电压等于电源的电动势，D错误。
9. D
【解析】每摩尔铜的体积为 ，单位体积内铜原子个数为 ，由电流的微观表达式 得，，故选项D正确。
10. B
【解析】设加速后电子的速度为 ，则 。又 ， 为单位体积内的电子数目，故 长内的电子数目 。
第二部分
11. ；
12. ；；
13. ；顺时针方向
【解析】设周期为 ，，。由于电荷电性为负，所以电流的方向为顺时针方向。
14.
【解析】设铜导线中自由电子定向移动的速率为 ，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为 ，则导线的长度为 ，体积为 ，在 时间内这些电子都能通过下一截面，则电流 ，其中 ，联立解得 ，可得电子定向移动的速率 。
第三部分
15. 环中电子数目 个 个。
【解析】设单位长度上电子数目为 ，则单位长度上电子带的电荷量 ，
秒内电子通过的距离 ，
秒内通过某截面的电荷量 ，
由 得 ，。
环中电子数目 个 个。
16. （1）
【解析】（个）（个）。
（2）
【解析】由公式 ，得 。
（3）
【解析】自由电子沿导线移动 需用时 。
17. （1）
【解析】 内通过铜导线横截面的电荷量 ，所以 内通过铜导线横截面的电子数 个。
（2）
【解析】由电流的微观表达式 得 。
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