11.1电源和电流同步练习

11.1 电源和电流 同步练习
一、单选题
1．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置．充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60-0.70之间（包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗）．如图为某一款移动充电宝，其参数见下表，则（ ）
A．充电宝充电时将化学能转化为电能
B．该充电宝最多能储存能量为1.8×105J
C．该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为3h
D．该充电宝给电量为零、容量为2000mAh的手机充电，则理论上能充满5次
2．一横截面积为S的铜导线，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电荷量为e，在时间t内通过导线横截面的自由电子数目为N，则自由电子定向移动速率为（ ）
A． B． C． D．
3．关于电流的概念，下列说法中正确的是（ ）
A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大
B．电子的定向移动速率越大，电流越大
C．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
D．横截面积越大，电流越大
4．物理学中常用两个物理量的比值定义一个新的物理量，如速度是用位移与时间的比值来定义的，即．下面四个物理量的表达式不属于比值定义的是
A．电流 B．电势
C．电容 D．电阻
5．电解池的主要应用是工业制纯度高的金属，它能将电能转化为化学能。如图所示，某电解池接入电路后，在t时间内有个一价正离子和个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则下列说法正确的是
A．正离子定向移动形成的电流方向是从A指向B，负离子定向移动形成的电流方向是从B指向A
B．当时，电流大小为零
C．电流
D．电流
6．下列说法中正确的是（ ）
A．电动势在数值上为电源将正电荷从正极移送到负极时非静电力所做的功
B．电动势就是路端电压
C．电流的定义式，适用于任何电荷定向移动形成的电流
D．由欧姆定律可知，在任何电路中电流与电压成正比，与电阻成反比
7．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Δt时间内,通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为( )
A． B． C． D．
8．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
9．下列说法正确的是（ ）
A．电源的电动势在数值上等于电源在搬运单位电荷时非静电力所做的功
B．电阻率是反映材料导电性能的物理量，仅与材料种类有关，与温度、压力和磁场等外界因素无关
C．电流的方向就是电荷定向移动的方向
D．电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，由可知电容的大小是由Q(带电量)或U(电压)决定的
10．关于电源和电流，下述说法正确的是（　　）
A．电源的电动势在数值上始终等于电源正、负极之间的电压
B．电流的方向就是电荷定向移动的方向，导线中自由电荷定向运动的速率接近光速
C．从能量转化的角度看，电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能
D．电动势公式E=中W与电压公式U=中的W都是电场力做的功
11．下列关于电流的说法中，错误的是（　　）
A．导体中没有电流时，说明导体内部的电荷没有移动
B．电源的作用不是使电路中产生电荷，而是使电路中的电荷发生定向移动
C．由可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多
D．恒定电流是由恒定电场产生的
12．下列说法正确的是（ ）
A．根据公式可知，I与q成正比，I与t成反比
B．公式适用任何电路，适用纯电阻电路
C．电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能越多
D．把小量程的电流表改装成电压表要串联一个阻值较大的电阻
13．以下说法正确的是（ ）
A．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
B．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率
C．导体中没有电流，就说明导体内部的电荷没有移动
D．有电压就一定有电流
14．新冠病毒肆虐期间，我们用手机或平板上网课，经常用充电宝作为备用电源。某品牌充电宝上标有（毫安时），关于的说法正确的是（　　）
A．是电功单位 B．是电流单位 C．是电量单位 D．是电压单位
15．下列说法正确的是（ ）
A．电路中的电流越大，表示通过的导体横截面的电荷量越多
B．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量
C．导体中有电流通过时，电子定向移动速率很小
D．在金属导体中，自由电子的无规则热运动就会形成电流
16．下列物理量的表达式中不属于比值定义法的是（　　）
A．电场强度E = B．电动势E =
C．电流I = D．磁感应强度B =
二、多选题
17．氢原子核外只有一个电子，它绕氢原子核运动一周的时间约为，则下列说法正确的是（　　）
A．电子绕核运动的等效电流为
B．电子绕核运动的等效电流为
C．等效电流的方向与电子的运动方向相反
D．等效电流的方向与电子的运动方向相同
三、填空题
18．夏季某日，某地区距地面一定高度的空中有两块相距3 km的足够大的云团，受湿气流影响，两块云团正在以5 m/s的相对速度靠近，不断与空气摩擦带电．设两云团之间电势差保持V不变，已知空气电离的电场强度（即发生放电时的电场强度）为V/m，云团间的电场可视为匀强电场，则大约经过______秒，将会发生放电现象；在这次放电中，若从一块云团移到另一块云团的电量为500 C，闪电历时0. 01 s，则此过程中的平均电流强度为________A．
19．不同类型的电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的，物理学中把这种本领叫作______，电荷的______形成电流，物理学中把______的方向规定为电流方向。
四、解答题
20．电流的方向如何规定的？
21．设电子以速率v绕某原子核做匀速圆周运动，形成一大小为I的等效环形电流。已知电子的电荷量为e，质量为m，静电力常量为k，求：
（1）电子做圆周运动的轨道半径r；
（2）原子核所带电荷量q。
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）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；
（2）如图，AD表示一段粗细均匀的一段导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为s，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷所带的电荷量为e．试证明导体中电流强度I=nesv；
（3）有一圆柱形的纯净半导体硅，其横截面积为2.5cm2，通有电流2mA时，其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5m/s，空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5m/s．已知硅的密度2.4×103kg/m3，摩尔质量是28．电子的电荷量e=－1.6×10-19C，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=6.02×1023mol-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．已知在t=40s内通过导线某一横截面的电子数n=4.0×1030，电子的电荷量e=1.6×10-19 C，求通过该导线的电流I．
24．两根完全相同的金属裸导线A和B，如果把导线A均匀拉长到原来的3倍，电阻为，把导线B对折后合并起来，电阻为。求：
（1）它们的电阻之比；
（2）分别加上相同的电压，相同时间内通过导线横截面积的电荷量之比。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
A．充电宝充电时将电能转化为化学能，故A错误；
B．该充电宝的容量为：
q=10000mAh=10000×10-3×3600=3.6×104 C
该电池的电动势为5 V，所以充电宝储存的能量：
E=E电动势 q=5×3.6×104 J=1.8×105 J
故B正确；
C．以2 A的电流为用电器供电则供电时间
=5h
故C错误；
D．由于充电宝的转化率是0.6，所以可以释放的电能为：10000 mA h×0.6=6000 mAh，给容量为2 000 mAh的手机充电的次数： 次，故D错误．
故选B.
2．A
【解析】
【详解】
从微观角度来说，在t时间内能通过某一横截面的自由电子处于长度为vt的圆柱体内，此圆柱体内的电子数目为，所以 ．
A. 与计算结果相符，故A正确．
B. 与计算结果不符，故B错误．
C. 与计算结果不符，故C错误．
D. 与计算结果不符，故D错误．
3．C
【解析】
【详解】
根据可知，通过导体横截面的电荷量越多，电流不一定越大，选项A错误；根据I=neSv可知，电子的定向移动速率越大，电流不一定越大，选项B错误；根据可知，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，选项C正确；根据I=neSv可知，横截面积越大，电流不一定越大，选项D错误；故选C.
4．D
【解析】
【详解】
A：是电流的定义式，属于用比值来定义物理量的表达式．故A项不选．
B：是电势的定义式，属于用比值来定义物理量的表达式．故B项不选．
C：是电容的定义式，属于用比值来定义物理量的表达式．故C项不选．
D：是电阻的决定式，不属于用比值来定义物理量的表达式．故选择D项．
点睛：注意区分定义式和决定式．
5．D
【解析】
【详解】
A．正离子定向移动形成的电流方向是从A指向B，负离子定向移动形成的电流方向也是从A指向B，选项A错误；
B．因负离子定向移动的反方向等效于正电荷定向移动的方向，则当时，电流大小不为零，选项B错误；
CD．由题意可知，流过溶器截面上的电量q=（n1+2n2）e；则根据 电流
选项C错误，D正确；
故选D.
6．C
【解析】
【详解】
A．电动势在数值上为电源将单位正电荷从负极移送到正极时非静电力所做的功，选项A错误；
B．电动势等于外电路断路时的路端电压，选项B错误；
C．电流的定义式，适用于任何电荷定向移动形成的电流，选项C正确；
D．由欧姆定律可知，在纯电阻电路中电流与电压成正比，与电阻成反比，选项D错误。
故选C。
7．C
【解析】
【详解】
在时间内，流经导线的电荷量为，而电子的电荷量为，则时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为：
A. 与分析不符，故A错误；
B. 与分析不符，故B错误；
C. 与分析相符，故C正确；
D. 与分析不符，故D错误．
8．B
【解析】
【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。
9．A
【解析】
【详解】
A．电源的电动势在数值上等于电源在把单位正电荷从负极到正极时非静电力所做的功，选项A正确；
B．电阻率是反映材料导电性能的物理量，仅与材料种类有关，与温度、压力和磁场等外界因素也有关，选项B错误；
C．电流的方向就是正电荷定向移动的方向，选项C错误；
D．电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，其大小由电容器本身决定，与电容器的带电量Q以及两端的电压U无关，选项D错误．
10．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据闭合电路欧姆定律E=U+Ir，电源正负极之间的电压指的是路端电压U，小于电源电动势，故A错误；
B．电流的方向即为正电荷定向移动的方向，与负电荷移动的方向相反，导线中电场传播的速度接近光速，而不是自由电荷定向运动的速率接近光速，故B错误；
C．从能量转化的角度看，电源通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能，故C正确；
D．电动势公式E=中W是非静电力做功，电压公式U=中的W是电场力做的功，故D错误；
故选C。
11．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．导体内自由移动的电子仍然在做无规则热运动，A错误。
B．电荷的定向移动形成电流，电源使电路中的电荷发生定向移动，B正确。
C．根据公式可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，电流越大，C正确。
D．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D正确；。
本题选错误的，故选A。
12．D
【解析】
【详解】
A．公式是电流的定义式，I与q、t无关，故A错误；
B．公式适用任何电路，用于求解焦耳热，适用于任何电路，故B错误；
C．电动势越大，电源把其他形式的能转化为电能的本领越大，但不能说明电源把其他形式的能转化为电能越多，与电荷量也有关系，故C错误；
D．把小量程的电流表改装成电压表要串联一个阻值较大的电阻，用来分到更大的电压，达到改装电压表的目的，故D正确。
故选D．
13．A
【解析】
【详解】
A．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，A正确；
B．电流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而电子的定向移动速率远小于光速，B错误；
C．导体内部没有电流时，电荷也在热运动，只不过无法形成电流，C错误；
D．若有电压，但是电路没有接通，有电压也不会产生电流，D错误。
故选A。
14．C
【解析】
【详解】
充电宝上标的（毫安时），其中的（毫安时）是电量单位，表示电池所储存的电能多少的物理量；如果电池以1mA的电流放电，能持续放电10400h。
故选C。
15．C
【解析】
【详解】
A．电流大说明单位时间内流过导体横截面的电荷量多，但若不确定时间，则电荷量无法确定，故A错误；
B．电流既有大小又有方向，但电流不是矢量，是标量，因为电流的运算遵守代数加减法则，不是平行四边形定则，故B错误；
C．在电路中电子定向移动速率与电场传导速率不同，电子定向移动速率远小于电场传导速率，故C正确；
D．金属导体中，自由电子定向移动形成了电流，故D错误．
16．C
【解析】
【详解】
比值法定义的基本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。
A．电场强度与电场力及校验电荷无关，反映的是电场的本身性质，故
属于比值定义法，故A错误；
B．电源的电动势是电源将其它形式的能转化为电能的本领，反映电源本身的性质；在数值上等于非静电力将单位正电荷从电源的负极通过电源内部移送到正极时所做的功，故
属于比值定义法，故B错误；
C．电流与电压成正比，与电阻成反比，因此
不属于比值定义法，故C正确；
D．磁感应强度为磁场的本身性质，与安培力、电流大小及导线长度无关，故
属于比值定义法，故D错误。
故选C。
17．AC
【解析】
【详解】
根据电流的定义式
得等效电流为
等效电流的方向与电子的运动方向相反。
故选AC。
18． 400s 50000A
【解析】
【详解】
设经过t时间后发生放电现象，则由可知， ，解之t=400 s
由可知，．
故本题答案是：(1). 400s (2). 50000A
19． 电动势 定向移动 正电荷定向移动
【解析】
【详解】
[1]不同类型的电源把其他形式的能转化为电能的本领是不同的，物理学中把这种本领叫作电动势；
[2][3]电荷的定向移动形成电流，物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流方向。
20．习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向
【解析】
【详解】
规定正电荷定向移动的方向为电流的方向
21．（1）；（2）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）设电子做圆周运动的周期为T，根据电流的定义知道
又
解得
（2）库仑力提供电子做圆周运动的向心力
解得
22．（1）（2）见解析（3）1×105
【解析】
【详解】
（1）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：
（2）导体中电流大小，
t时内所电荷定向移动的距离长度为vt，则其体积为Svt，
通过导体某一截面的自由电子数为nSvt，
该时间内通过导体该截面的电量：q=nSvte，则 I=nesv
（3）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．
【解析】
【分析】
根据通过截面的电子数求解通过的电量，再根据电流的定义即可求得通过的电流．
【详解】
根据电流的定义可知，电流．
【点睛】
本题考查电流的定义，要注意明确知道电荷量与电子个数之间的关系，同时明确电流的定义式的应用．
24．（1）36︰1；（2）1︰36
【解析】
【详解】
（1）A导线均匀拉长为原来的3倍时，横截面积变为原来的；B导线对折，长度变为原来的一半，横截面积变为原来的2倍。
设两导线原来长为L，横截面积为S，电阻为R，则有
根据电阻定律可得
故
（2）根据
得
由于电压、时间均相等，则可得
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