3.1电流 同步训练（Word版含答案）

3.1电流
一、选择题（共15题）
1．随着智能手机耗电的增加，充电宝成了手机及时充电的一种重要选择。现有某一产品的充电宝，上面标有一参数“10000mA·h”，这里与“mA·h”相对应的物理量是（　　）
A．电量 B．能量 C．功率 D．时间
2．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
3．如图所示的电解液接入电路后，在ts内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于通过该截面电流的说法正确的是( )
A．当n 1=n 2时，电流大小为零
B．当n 1＞n 2时，电流方向由A指向B，电流
C．当n 1＜n 2时，电流方向由B指向A，电流
D．电流方向由A指向B，电流
4．有甲、乙两同种材料制成的导体，乙的横截面积是甲的 2 倍，而单位时间内通过甲导体横截面的电荷量是乙的 2 倍，则下列说法中正确的是( )
A．甲、乙两导体中的电流相同
B．乙导体的电流是甲导体的 2 倍
C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的 4 倍
D．甲导体中自由电荷定向移动速率是乙导体的 4 倍
5．关于电源和电动势，下列说法中正确的是（　　）
A．在电源内部非静电力把正电荷从正极移动到负极
B．对于给定的电源，移动正电荷非静电力做功越多，电动势就越大
C．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量
D．电动势越大，说明非静电力在电源内部把正电荷从负极向正极移送电荷量越多
6．以下说法正确的是
A．导体中的电流是正电荷的定向移动形成的
B．电荷定向移动的速率等于电流的传导速率
C．导体中横截面积越大的地方运动电荷的平均速率越大
D．单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，电流越大
7．一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位长度自由电子数为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． D．
8．关于电流，下列说法中正确的是（　　）
A．单位时间内通过导体某截面的电量越多，导体中的电流越大
B．通过导线某截面的电量越多，电流越大
C．导体中有电荷运动就有电流
D．电流方向与自由电子定向移动方向相同
9．如图，关于闭合电路，下列说法正确的是（　　）
A．电荷在电源外部受静电力作用而运动，在电源内部受非静电力作用而运动
B．图中r区域是非静电力做功的区域
C．电压和电动势这两个概念包含的能量转化方向相反
D．静电力和非静电力都使电荷做定向运动，对循环回路来说两者使电荷沿电路运动的方向相反
10．横截面积为S的一段直导线，单位长度内有n个自由电子，电子电荷量为e，该导线通有电流I时，自由电子定向移动的平均速率v是（　　）
A． B． C． D．
11．某手机的说明书（节选）如图所示，下列说法正确的是（　　）
……
手机类型 智能手机、4G手机……
屏幕分辨率 19201080像素(FHD)
电池容量 4000mAh
电池类型 不可拆卸电池
……
待机时间 22d
视频播放时间 17h
……
A．该手机电池放电时能输出的总电荷量为1.44×104C
B．该手机播放视频的电流大约是待机电流的1.3倍
C．该手机电池的外部和内部，自由电子都只受到静电力作用，所以能不断的定向移动形成电流
D．该手机电池的电动势反应了电池内部非静电力做功的本领，所以非静电力做功越多，电源电动势越大
12．下列关于电流的说法中，错误的是（ ）
A．我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流
B．恒定电流是由恒定电场产生的
C．导体中没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动
D．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
13．截面积为S的导线中通有电流I，已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间内通过导线截面的自由电子数是（　　）
A． B． C． D．
14．利用静电除尘可以大量减少排放烟气中的粉尘．如图是静电除尘装置的示意图，烟气从管口M进入，从管口N排出，当A、B两端接上高压后，在电场作用下管道内的空气分子被电离为电子和正离子，而粉尘在吸附了电子后最终附着在金属管壁上，从而达到减少排放烟气中粉尘的目的．已知每千克煤粉会吸附m mol电子，每昼夜能除尘n kg，设电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为N，一昼夜时间为t.根据上述原理，下面做法正确的是
A．A端接高压正极，B端接高压负极
B．A端接高压负极，B端接高压正极
C．高压电源的电流为 .
D．高压电源的电流为
15．某个电源的电动势为E，工作时电流为I,以下说法正确的是
A．EI的乘积表示其他形式的能转化为电能的功率
B．电动势越大，表明电池的容量越大
C．电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小
D．电源把电能转化成其他形式能量本领的大小.
二、填空题
16．某电解槽内，在通电的2s内共有3C的正电荷和3C的负电荷通过槽内某一横截面，则通过电解槽的电流为______A。
17．某电解池，如果在1s时间内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流强度为______。
18．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______。
19．电源是通过非静电力做功把_________能转化为电能的装置。不同电源转化能量的本领不同，为了表示电源的这种特性，电学中引入了_________的概念。
三、综合题
20．电击对人的危害，取决于通过人体的电流大小。为了保护用电者的安全，通常在家庭电路中安装一个漏电保护开关。如图所示为电流对人体的影响情况图，根据图中提供的参数，讨论漏电电流多大时漏电保护开关应该开始工作。
21．在某次闪电中，持续时间为0.5 s，所形成的平均电流为6.0×104A，若闪电过程中电荷以0.5A的电流通过电灯，试求该次闪电产生的电流可供电灯照明时间为多少？
22．如表所示，是某一手机电池上的铭牌，仔细阅读铭牌上的数据，回答以下问题：
(1)该电池的电动势是多少？
(2)该手机待机状态下的平均工作电流是多少？
23．导线中自由电子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。
（1）一段通电直导线的横截面积为S，它的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数位NA。导线中每个带电粒子定向运动的速率为υ，粒子的电荷量为e，假设每个电子只提供一个自由电子。
①推导该导线中电流的表达式；
②如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。
（2）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流。金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成电流。自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞。碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈，这就是焦耳热产生原因。
某金属直导线电阻为R，通过的电流为I。请从宏观和微观相结合的角度，证明：在时间t内导线中产生的焦耳热为Q=I2Rt（可设电子与离子两次碰撞的时间间隔t0,碰撞时间忽略不计，其余需要的物理量可自设）。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．A
【详解】
由公式可知，“mA·h”相对应的物理量是电荷量。故A正确，BCD错误。
故选A。
2．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。
3．D
【详解】
由题意可知，流过溶液截面上的电量
，
则电流
方向与正电荷的定向移动方向相同.
故选D。
4．D
【详解】
AB．根据I=q/t，单位时间内通过横截面的电荷量，甲是乙的2倍，所以甲的电流是乙电流的两倍，故A B错误；
CD．根据电流的微观表达式I=nqvS可知，
则导体甲中自由电荷定向移动的速率是乙导体的4倍，故C错误，D正确。
故选D。
5．C
【详解】
A．在电源内部非静电力把正电荷从负极移动到正极，选项A错误；
BD．对于给定的电源，非静电力把单位正电荷从负极向正极移做功越多，电动势就越大，选项BD错误；
C．电动势是反映电源把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量，选项C正确；
故选C。
6．D
【详解】
电荷的定向移动形成电流，在金属导体中形成电流时，定向移动的是电子．在电解液中形成电流时，正离子和负离子都在定向移动，故A错误；电流的传递速率等于光速，电荷定向移动的速度很小，远远小于电流传导的速度，故B错误；由电流的微观表达式可知，I=nqvS可知，导体中横截面积越大的地方运动电荷的平均速率越小，故C错误；根据电流的定义 可知，单位时间内通过导体横截面的电荷数越多电流越大，故D正确．
7．C
【详解】
导体中的电流为
导体的电阻为
导体两端的电压为
场强为
联立解得
故选C。
8．A
【详解】
A．单位时间内通过导体截面的电量越多即大，则电流大，故A正确；
B．通过导线截面的电量与所用时间两个物理量确定电流大小，故B错误；
C．形成电流的电荷要做定向移动，故C错误；
D．正电荷定向移动的方向是电流的方向，所以金属导体中电流方向与自由电子定向移动方向相反，故D错误；
故选A。
9．C
【详解】
AB．电源在其内部的a、b两个区域依靠非静电力做功，将其他形式的内转化为电能，在中间区域仍然是静电力做功；在外部是静电力做电荷做功，在外部依靠静电力，在内部受静电力和非静电力同时作用，故AB错误。
C．电动势表征电源将其他形式的能转化为电能的能力，而电压表征电能转化为其他形式的能的能力，故C正确；
D．在闭合电路中，在电源的外电路中，静电力使正电荷从电源正极移到负极，使电荷发生定向移动；在电源内部，非静电力将电荷从电源负极搬到正极，使电荷发生定向移动，从而移动闭合电流，可见静电力和非静电力都使电荷做定向运动，对循环回路来说两者使电荷沿电路运动的方向相同，故D错误。
故选C。
10．C
【详解】
微观电流强度的表达式
自由电子定向移动的平均速率为
故选C。
11．A
【详解】
A．由说明书可得该手机电池放电时能输出的总电荷量为
故A正确；
B．由说明书可求得该手机播放视频的电流为
待机电流为
联立两式，可得
即该手机播放视频的电流大约是待机电流的31倍，故B错误；
C．该手机电池的外部，自由电子只受到静电力作用，而内部除受静电力作用外，还要受到非静电力的作用，从而使得自由电子能不断的定向移动形成电流，故C错误；
D．电动势
即电动势的大小比较的是移送单位电荷时做功的多少，所以非静电力做功越多，电源电动势不一定越大，故D错误。
故选A。
12．C
【详解】
A．大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流，A正确；
B．在恒定电场的作用下，自由电荷定向运动的平均速率不随时间变化，电流恒定，B正确；
C．导体内部的电荷在做无规则运动，没有电流时它们也在运动，C错误；
D．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正确。
故选C。
13．AC
【详解】
设内通过导线截面的自由电子数是N，电流可以表示为
解得
故选AC。
14．BD
【详解】
管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子．负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电．所以金属管B应接高压电源的正极，金属丝A接负极．故B正确，A错误．根据，一昼夜通过电极的电量为Q=mneN，则高压电源的电流为，选项D正确，C错误；故选BD．
15．AC
【详解】
A、P=EI是指电路中电源消耗的总功率，表示其他形式的能转化为电能的功率，故A正确；
B、电动势E越大，非电场力把单位正电荷从电源负极移送到正极所做的功越多，获得的电能越多，电源把其他形式的能转化为电能本领越大，并不是表明电池的容量越大，故B错误；
CD、电动势是电源把其他形式的能转化为电能的本领的大小的物理量，故C正确，D错误；
故选AC．
16．3
【详解】
电解槽内正负电荷流向不同，所以根据公式
17．3.2A
【详解】
由电流强度的定义式可知，通过这个截面的电流强度为
18． 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
19． 其他形式 电动势
【详解】
电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电能的装置，这种转化是通过电流做功来实现的，不同电源转化能量的本领不同，为了表示电源的这种特性，电学中引入了 电动势的概念；所以电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱。
20．0.01A
【详解】
由表中数据知，当通过人体的电流为0.01A时，人就会有痛感，因此，为了保护用电者安全，漏电电流超过0.01A时，漏电保护开关应该开始工作。
21．6×104s
【详解】
该次闪电过程中产生的电荷量为
q=I1t1=6.0×104×0.5C=3×104C
若流过电灯，可供照明的时间
t2==6×104s
22．(1)E=3.7V；(2)14.58mA
【详解】
(1)由图可知，该电池的电动势为3.7V
(2)由图可知，该电池的容量为700mA h，待机的时间为48h，所以手机待机状态下的平均工作电流
23．（1）①②见解析（2）见解析
【详解】
(1）①金属导线单位体积内电子个数
在时间t内流过导线横截面的带电粒子数
N=
通过导线横截面的总电荷量
Q=Ne
导线中电流
I=
联立以上三式可以推导出
I=
②导线受安培力大小
F安=BIL。
长L的导线内总的带电粒子数
N=nSL
又
I=
电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即
Nf=F安
联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达式
f=evB
（2）方法1：
设金属导体长为L，横截面积为S，两端电压为U，导线中的电场强度
E=
设金属导体中单位体积中的自由电子数为n，则金属导体中自由电子总数
设自由电子的带电量为e，连续两次碰撞时间间隔为t0，定向移动的平均速度为υ，则一次碰撞的能量转移
一个自由电子在时间t内与金属离子碰撞次数为
金属导体中在时间t内全部自由电子与金属离子碰撞，产生的焦耳热
又
U=IR
联立解以上各式推导得
方法2：
设金属导体长为L，横截面积为S，两端电压为U，导线中的电场强度
E=
设金属导体中单位体积中的自由电子数为n，则金属导体中自由电子数
在纯电阻电路中，电流做的功等于焦耳热，即Q=W
电流做的功等于电功率乘时间
W=Pt
电功率等于电场力对长为L的导线中所有带电粒子做功功率的总和
自由电子受的电场力
F=Ee
又
U=IR
联立解以上各式推导得
答案第1页，共2页