11.1电源和电流 同步训练（word版含答案）

11.1电源和电流
一、选择题（共15题）
1．下列物理量中，属于矢量的是( )
A．电势
B．电势能
C．电场强度
D．电流强度
2．一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。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率为v。则金属棒内的电场强度大小为（　　）
A． B． C．ρnev D．
3．某根导线中的电流为1.6A，则在0.5s内通过这根导线某一横截面的电量为（　　）
A．0.8C B．1.2C C．8C D．12C
4．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，在2018年济南挂牌的新能源车就有6000多辆，是2017年的2.5倍。镍氢电池具有高容量、大功率、无污染、安全性高等特点，日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55A·h，则电池放电时能输出的总电荷量为（　　）
A．55C B．1320C C．3300C D．1.98×105C
5．关于电流，下列说法中正确的是 （ ）
A．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大
B．电子运动的速率越大，电流越大
C．单位体积内的自由电子数越少，电流越大
D．因为电流有方向，所以电流是矢量
6．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
7．静电力常量k的单位，如果用国际单位制中基本单位的符号来表示，正确的是（　　）
A． B． C． D．
8．如图所示，在溶液中，正、负电荷定向移动，其中水平向左移动。若测得内分别有个和个通过溶液内部的横截面M，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
9．电子绕核运动可以看做一环形电流。设氢原子中的电子绕原子核在半径为r的轨道上运动，用e表示电荷量，m表示电子的质量，k为静电力常量。则（　　）
A．电子运动的速率为
B．电子运动的周期为
C．电子运动形成的电流
D．电子运动形成的电流
10．一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S，导线单位长度内的自由电子数为n，铜导线内的每个自由电子所带的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导线中通过的电流为I。则下列说法正确的是
A．自由电子定向移动的速率为v0
B．自由电子定向移动的速率为
C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c
D．自由电子定向移动的速率为
11．有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的两倍，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两倍
C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍
D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等
12．同一电解槽中，在最初的t1=1s的时间内向右通过了2×1018个二价正离子，在接下来的t2=2s的时间内向左通过了1018个一价负离子，则下列说法正确的是（　　）
A．两段时间内电流的方向相反
B．两段时间内电流的大小相同
C．t1内的电流是t2时间内电流的4倍
D．t1内的电流是t2时间内电流的8倍
13．关于电流的方向，下列说法正确的是（　　）
A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
B．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同
D．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反
14．甲、乙为同种材料做成的两柱状导体，横截面积之比为1∶2，长度之比为2∶1。相同时间内，通过甲、乙两导体某一横截面的电量之比为1∶2，则甲、乙两导体中（　　）
A．电流之比为1∶2
B．电流之比为1∶1
C．自由电荷定向移动的平均速率之比为1∶1
D．自由电荷定向移动的平均速率之比为1∶2
15．关于电流的说法中正确的是（　　）
A．根据I=，可知I与q成正比
B．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c
C．电流是标量，电流也有方向
D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
二、填空题
16．容量是电池的一个重要参数．某款手机电池上标有“2000mA·h”,这种电池放电时能输出的总电荷量为____________C,若手机待机时的电流50mA，则此款手机待机时间为________h．
17．在国际单位制中，电流的单位是( )
18．电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流的大小为________。
19．来自质子源的质子（初速度为零）经一加速电压为的直线加速器加速，形成电流大小为的细柱形质子流，已知质子电荷量。
(1)这束质子流每秒打到靶上的个数为______。
(2)假定分布在质子源和靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为和，则______。
三、综合题
20．一条导线中的电流为，在内通过这条导线某一横截面的电荷量是多少库仑？有多少个电子通过该横截面？
21．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．
22．2018年9月7日20时，台风“山竹”在西北太平洋洋面上生成，9月16日17时“山竹”在广东台山海宴镇登陆，登陆时中心附近最大风力14级，中心最低气压955百帕；伴随台风的还有电闪雷鸣，通常情况下，一次闪电过程通常由若干个相继发生的闪击构成，每个闪击持续时间很短，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中．在某一次闪电前，云地之间的电势差约为1.0×109V，云地间距离约为2 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为5×10-5s．若闪电前云地间的电场可以看做匀强电场，试估算：
（1）闪电前云地间的电场强度大小；
（2）第一个闪击过程中闪电电流的平均值；
23．一段横截面积为S的粗细均匀的金属导线，单位体积内有n个自由电子，电子的电荷量为e，自由电子定向移动的平均速率为v。按照经典理论，电子在金属中运动的情形是这样的：在外加电场（可通过加电压实现）的作用下，自由电子发生定向运动，便产生了电流。电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞，将动能交给金属离子，而自己的动能降为零，然后在电场的作用下重新开始加速运动（假定电子沿电流方向做匀加速直线运动），经加速运动一段距离后，再与金属离子发生碰撞。电子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程，用L表示。请从宏观和微观相联系的角度，结合能量转化的相关规律，求金属导体的电阻率。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．C
【详解】
ABD、电势、电势能和电流强度都是只有大小没有方向的标量．故ABD错误．
C. 电场强度是既有大小又有方向的矢量．故C正确．
故选C.
2．C
【详解】
，I=neSv，，，联立得E=ρnev，故选C。
3．A
【详解】
电流为1.6A，时间为0.5s，故电量为
故选A。
4．D
【详解】
根据电流的定义可得
而电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下电池放出的电量，所以该电池放电时能输出的总电荷量为1.98×105C，所以D正确，ABC错误。
故选D。
5．A
【详解】
A．单位时间内通过导体横截面的电荷量来表示电流的强弱，叫做电流，所以电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，故A正确；
B．由电流的微观表达式可知，电子的运动速率大，电流不一定越大，还与导体的横截面积等因素有关，故B错误；
C．由电流的微观表达式可知，单位体积内的自由电子数越少，电流不一定越大，还与导体的横截面积等因素有关，故C错误；
D．电流有方向，但电流的合成运动不符合平行四边形定则；故电流是标量；故D错误．
6．C
【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。
7．D
【详解】
根据库仑定律
则
国际单位制中力F、距离r、电荷量的单位分别是：N、m、C，因为
则
则k的单位为
故选D。
8．D
【详解】
由题意可知，2s内流过截面上的电量
则电流强度
水平向右移动，所以电流方向向右。
故选D。
9．A
【详解】
A．氢原子原子核对电子的作用力充当电子的向心力，则有
解得
A正确；
B．电子的运动的周期
B错误；
CD．电子运动形成的电流
CD错误。
故选A。
10．D
【详解】
AC．v0为自由电子做无规则热运动的速率，电流是自由电子定向移动形成的，与光速及自由电子无规则运动的速率无关，选项AC错误；
BD．对于电流微观表达式I＝nqSv，式中n为单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，则t时间内通过导线某一横截面的自由电子数为
N=nvt
电荷量
q＝nvte
所以电流
I＝＝nev
所以
v＝
选项B错误，D正确。
故选D。
11．B
【详解】
AB. 由 ，单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的两倍，则 ，A错误，B正确；
CD. 由 得
CD错误。
故选B。
12．D
【详解】
A．两段时间内电流的方向相同，所在A错误；
BCD．由电流的定义公式有
则，t1内的电流是t2时间内电流的8倍，所以D正确；BC错误；
故选D。
13．AD
【详解】
AB．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，故A正确，B错误；
CD．电子带负电，电子运动形成的等效电流方向与电子运动的方向相反，故C错误，D正确。
故选AD。
14．AC
【详解】
AB．根据电流公式得
A正确，B错误；
CD．根据电流的微观表达式得
C正确，D错误。
故选AC。
15．CD
【详解】
A．电流等于电路中通过某一横截面积的电量与所用时间的比值，故在t不确定的情况下不能笼统的说I与q是否是成正比，故A错误；
B．自由电子定向移动的速率很小，比真空中的光速c小得多，选项B错误；
C．电流有方向，但电流的运算不适用平行四边形定则，故电流是标量，故C正确；
D．电流的单位为国际单位制中的基本单位，故D正确。
故选CD。
16． 7200 40
【详解】
该电池的总电量为，手机待机时间为.
17．安培
【详解】
电流的国际单位是安培，是为了纪念法国著名物理学家安培而命名的．
18．
【详解】
等效电流的大小
19． 2:1
【详解】
（1）设每秒打到靶上的质子数为n，由得
个
（2）解法1：:建立如图3-1-6所示的“柱体微元”模型，设质子在距质子源L和4L处的速率分别为、，在L和4L处作两个长为（极短）的柱体微元.因极短，故L和4L处的两个柱体微元中的质子的平均速率可分别视为、.对于这两个柱体微元，设单位体积内的质子数分别为和，由电流的微观表达式可知，，，作为串联电路，各处的电流相等，即
所以
①
设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为E，根据动能定理，分别有
②
③
由①②③式得
即
.
解法2：设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为E，则质子源和与质子源相距L、4L两处间的电势差分别为:和.设质子在这两处的速率分别为和，根据电场力做的功与电荷动能变化的关系，有，得.在这两处极短的相等长度内，质子数
可见
又两段长度相等，所以有
故
即
20．(1)；(2)个
【详解】
通过横截面的电荷量为
通过横截面的电子数为
个
21．0.375 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
22．（1） （2）
【详解】
(1)电场强度大小E=U/d=v/m=5×105V/m，
(2)平均电流A=1.2×105A，
答：(1)闪电前云地间的电场强度大小是5×105V/m.
(2)第一个闪击过程中闪电电流的平均值是1.2×105A.
23．
【详解】
设长度为自由程的导体两端的电压为U，则根据欧姆定律得到，电阻
根据电阻定律得
导体中电流的微观表达式
I=neSv
在自由程内，电子在电场力作用作用下，速度从0加速到v′，由动能定理得
又平均速度
联立上述五式得到，金属导体的电阻率
答案第1页，共2页