11.1电源和电流 学科素养提升练-2021—2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（word含答案）

11.1电源和电流 学科素养提升练（解析版）
一、选择题
1．下列各组物理量均为矢量的是（　　）
A．位移、速率、平均速度
B．速度的变化、加速度、摩擦力
C．重力、时刻、温度
D．电流、速度、加速度
2．已知在20s内通过导线某一横截面的电子数为2×1020个，电子的电荷量为1.6×10-19C，则通过该导线的电流为（　　）
A．0.4A B．0.8A C．1.2A D．1.6A
3．以下说法正确的是（　　）
A．有电压就一定有电流
B．导体中没有电流，就说明导体内部的电荷没有移动
C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
D．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
4．下列说法中正确的是（　　）
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．电流的单位安培不是国际单位制中的基本单位
C．电流有方向，物理学中规定负电荷定向移动的方向为电流的方向
D．对于金属导体，只要其两端电压为零，则电流就为零
5．关于电流的形成，下列说法中正确的是（　　）
A．电荷的运动形成电流 B．电子的定向移动不能形成电流
C．只有正电荷的定向移动才能形成电流 D．电荷的定向移动形成电流
6．电路中每分钟有 60万亿个自由电子通过横截面积为m2的导线，那么电路中的电流是（　　）
A．0.016 A B．0 .16 A C．16 A D．1.6mA
7．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
8．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
9．随着环境污染越来越严重，国家开始大力推动新能源汽车的发展。镍氢电池具有高容量、大功率、无污染、安全性高等特点，目前被广泛应用在混合动力汽车中。若一节镍氢电池的容量为，则一节镍氢电池放电时能输出的总电荷量为（　　）
A．55C B．1320C C．3300C D．
10．2021年11月22日，我国首台具有完整自主知识产权的雪蜡车近日在新疆温泉县首次投入使用。下列是雪蜡车在工作过程中涉及的一些物理量，其中是矢量的（　　）
A．位移 B．转速 C．速率 D．电流
11．某次闪电击中了一棵大树，某瞬间在树周围地面的电势分布情况如下方的俯视图.A、B两车按图中方式停放在树下，若车的橡胶轮胎始终对地绝缘.则下列相关说法正确的是（　　）
A．由右图可知，本次闪电地面电流的方向是大树流向小车
B．由右图可知，本次闪电电流的方向是由云层流向被击中的大树
C．B车右侧车轮处的电势比左侧车轮处的电势高
D．B车左侧两轮间的电压比A车左侧两轮间的电压大
12．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中不断放出的电子进入加速电场，设电子的初速度为零，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，则单位时间内由金属丝放出的电子数为（　　）
A． B． C． D．
13．以下说法中正确的是( )
A．通过导体横截面的电量越多，电流就越大
B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的
C．单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大
D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了
14．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中有n个自由电子，电子的电荷量为q。此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为（　　）
A．nvSt B．nqvt C． D．
15．现有一根横截面积为S的金属导线，通过的电流为I，设每个金属原子可贡献一个自由电子．已知该金属的密度为，摩尔质量为M，电子的电荷量绝对值为e，阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是（ ）
A．单位体积的导电的电子数为
B．单位质量的导电的电子数为
C．该导线中自由电子定向移动的平均速率为
D．该导线中自由电子定向移动的平均速率为
E.该导线中自由电子热运动的平均速率约为真空中光速大小
二、解答题
16．导线中的电流是1A，导线的横截面积为1mm2。
(1)在1s内，有多少个电子通过导线的横截面（电子电荷量e=1.6×10–19C）
(2)自由电子的平均定向移动速率是多大（设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子）
(3)自由电子沿导线移动1m，平均要多少时间？
17．有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流I。铜的密度ρ，铜的摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，电子的电量e。
（1）求导线单位长度中铜原子的个数；
（2）若导线中每个铜原子贡献一个自由电子，求导线中自由电子定向移动的速率；
（3）通常情况下，导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速率约为10-4m/s。一个电子通过一条1m长的导体需要几个小时！这与闭合开关电灯马上发光明显不符。请你用自由电子定向移动解释闭合开关电灯马上发光的原因。
参考答案
1．B
【详解】
A．位移、平均速度是矢量，速率是标量，故A错误；
B．速度的变化、加速度、摩擦力均为矢量，故B正确；
C．重力是矢量，时刻、温度是标量，故C错误；
D．电流是标量，速度、加速度是矢量，故D错误。
故选B。
2．D
【详解】
根据电流的定义可知，电流为
故选D。
3．D
【详解】
A．若电压加在绝缘体两端，有电压也不会产生电流，A错误；
B．导体中没有电流但有电荷的热运动，B错误；
C．电流的传导速度等于光速，电子定向移动的速率很小，C错误；
D．电流单位安培是国际单位制中七个基本单位之一，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．只有导体中电荷的定向移动才能形成电流，故A错误；
B．国际制单位中电流的单位是安培，安培是国际单位制中的基本单位，故B错误；
C．电流有方向，物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故C错误；
D．形成电流的条件是导体两端有电势差（即电压），对于金属导体，只要其两端电压为零，则电流就为零，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
电荷的定向移动形成电流，形成电流的可以是正电荷也可以是负电荷。故D正确，ABC错误。
故选D。
6．B
【详解】
根据电流强度的定义式
可知电路中的电流大小
故选B。
7．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。
8．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。
9．D
【详解】
电池放电时输出的电荷量
故选D。
10．A
【详解】
A．位移既有大小，又有方向，是矢量。故A正确；
B．转速只有大小，没有方向，是标量。故B错误；
C．速率只有大小，没有方向，是标量。故C错误；
D．电流虽然既有大小，又有方向，但不遵循矢量合成法则，所以属于标量。故D错误。
故选A。
11．C
【详解】
AB．由右图可知，本次闪电是由空中云层向大树放电产生的，放电时有自由电子向大树转移，所以电流的方向应是由被击中的大树流向云层流，地面电流由高电势流向低电势，因此是小车流向大树，AB错误；
C．由右图可知，虚线圆是等势线，由大树向小车方向电势逐渐升高，因此B车右侧车轮处的电势比左侧车轮处的电势高，C正确；
D． B车左侧两轮的电势相等， A车左侧前轮电势比后轮电势低，所以B车左侧两轮间的电压比A车左侧两轮间的电压小，D错误。
故选C。
12．C
【详解】
根据电流的定义式
可知，单位时间通过金属丝的电荷量在数值上等于I，故单位时间内从金属丝放出的电子数
故选C。
13．BC
【详解】
只有电荷形成定向移动，才会形成电流，A错误．当导体内有电流时，是因为导体内部的自由电子在电场的作用下形成了定向移动，所以B正确．根据公式可知单位时间内通过导体的横截面积的电荷量越大，导体中的电流就越大，C正确．在金属导体内当自由电荷定向移动时，粒子的热运动只与温度有关．只要温度不降低到绝对零度（实际上也不可能达到绝对零度-273.15℃），热运动就始终存在．D错误．
14．AC
【详解】
AB．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为单位体积的自由电子数乘以体积，即
A正确，B错误；
CD．根据电流的定义式
则通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为
C正确，D错误。
故选AC。
15．ABD
【详解】
A.金属的摩尔体积：
单位体积的物质的量：
每个金属原子可贡献一个自由电子，自由电子为：
A正确．
B.单位质量的物质的量：
每个金属原子可贡献一个自由电子，自由电子为：
B正确．
CDE.设自由电子定向移动的速率为v，根据电流：
I=NeSv
得：
又：
则有：
CE错误，D正确．
E. 由上式可得，小于真空中光速大小，E错误．
16．(1)6.25×1018；(2)7.4×10－5m/s；(3)3.8h
【详解】
(1)1s内，通过导体截面的电子数为
(2)根据电流的微观表达式得
(3)据电子定向匀速移动得，传播1m所需时间为
17．（1）；（2）；（3）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形成了电流
【详解】
（1）单位长度中铜原子的个数为
（2）设自由电子定向移动速率为v，移动时间为t，则
联立解得
（3）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形成了电流。