3.1导体的伏安特性曲线练习（word版含答案）

粤教版（2019）必修三 3.1 导体的伏安特性曲线
一、单选题
1．关于电流，下列说法正确的是（　　）
A．金属导体中自由电子定向移动速率增大时，电流变大
B．电流既有大小又有方向，所以是矢量
C．通过导体横截面积的电荷量越多，导体中电流就越大
D．电流的方向就是正电荷定向移动的方向
2．下列关于电压、电动势的说法正确的是（　　）
A．电源的电动势与外电路有关
B．电压与电动势的单位都是伏特，路端电压即为电动势
C．电源的电动势越大意味着电源把其他形式的能转化为电能的本领越强
D．由电动势公式可知，电动势的大小与非静电力所做的功的大小成正比
3．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
4．下列有关说法中正确的是（　　）
A．电动势就是路端电压
B．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功的大小
C．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
D．电流的定义式，适用于任何电荷定向移动形成的电流
5．实验表明衰变为时，每分钟会放出750个粒子，若粒子全部沿同一方向定向移动，电子电荷量为。则该衰变过程中形成的电流为（　　）
A． B． C． D．
6．某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟内有相当于的正离子和的负离子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是（　　）
A．顺流而下 B．顺流而下
C．逆流而上 D．逆流而上
7．某同学对四个电阻各进行了一次测量，把每个电阻两端的电压和通过它的电流在U I坐标系中的描点如图，分别用Ra、Rb、Rc、Rd代表电阻的阻值，则(　　)
A．Ra>Rd B．Rd>Ra
C．Rc>Rb D．Rb>Rc
8．小明同学在学习磁感应强度（I与B垂直）的定义式后，发现以下表达式中有一个不是物理量的定义式，它是（　　）
A．电流 B．电容
C．电动势 D．电场强度
9．金属铂的电阻值对温度的高低非常“敏感”，金属铂的电阻率随着温度的升高而增大。下列I－U图像中能表示金属铂电阻情况的是（　　）
A． B． C． D．
10．导出单位V（伏特）用国际单位制中的基本单位可表示为（　　）
A． B． C． D．
11．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为，设每承位体移的导线有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速率为，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　）
A． B． C． D．
12．下列物理量属于矢量的是（　　）
A．功率 B．机械能 C．电阻 D．电场强度
13．下列防雷措施可行的是（　　）
①在大树下避雷雨；②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨；③不要快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔；④在空旷地带，最好关掉手机电源
A．①③ B．②③ C．①④ D．③④
14．某一导体的伏安特性曲线如图中AB段（曲线）所示，关于导体的电阻，以下说法正确的是（　　）
A．对应于B点的电阻为12Ω
B．对应于B点的电阻为4Ω
C．工作状态从A变化到B时，导体的电阻改变了10Ω
D．工作状态从A变化到B时，导体的电阻改变了1Ω
15．如图所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为I，已知导体左侧的横截面积为S，导体中单位长度的自由电子数为n，自由电子热运动的速率为v0，自由电子的电荷量用e表示，真空中的光速用c表示，假设自由电子定向移动的速率为v，则（　　）
A．v=v0 B．
C．v=c D．
二、填空题
16．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______。
17．学会使用______法测量电阻。
18．电荷量___________C，=___________A。
19．如图是某导体的伏安特性曲线，由图可知，此导体的电阻是________Ω。
三、解答题
20．（1） 电荷的定向移动形成电流，电流是物理量中的基本量之一，求解电流有很多物理模型。如图，有一段粗细均匀的一段导棒，横截面积为S。现两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的平均速率为，金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，带电量为e，现利用电流的定义式推导电流的决定式。
（2）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒定电场的性质与静电场相同。由于恒定电场的作用，导体内自由电子定向移动的速率增加，而运动过程中会与导体内不动的粒子发生碰撞从而减速，因此自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属电阻反映的是定向运动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设碰撞后自由电子定向移动的速度全部消失，碰撞时间不计。某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，带电量为e，现取由该种金属制成的长为L、横截面积为S的圆柱形金属导体，将其两端加上恒定电压U，自由电子连续两次与不动的粒子碰撞的时间间隔平均值为。如图所示，求金属导体中的电流I。
21．电动势为3.0V的电源接入电路中，测得电源两极间的电压为2.4V，当电路中有8C的电荷流过时，求：
（1）有多少其他形式的能转化为电势能；
（2）外电路中有多少电势能转化为其他形式的能。
22．在一段粗细均匀的金属导体两端加上恒定电压U，已知金属导体长为L，电阻率为ρ0，密度为ρ，每摩尔导体中的电子数为n，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，求导体内自由电子的定向移动速率。
23．一根镍铬合金丝的两端加8 V的电压，通过它的电流是2 A，它的电阻是多少？若通电时间为50 s，那么有多少库仑的电荷量通过它？如果在它两端加4 V电压，则这根合金丝的电阻是多少？
24．在示波器的示波管中，当电子枪射出的电流达到6.4时，每秒内从电子枪发射的电子数目有多少 电流的方向如何 （已知e=1.60×10－19C）
试卷第1页，共3页
试卷第2页，共2页
参考答案：
1．A
【解析】
【分析】
【详解】
A．根据I=nqvS可知，金属导体中自由电子定向移动速率增大时，电流变大，故A正确；
B．电流有方向，但其运算不符合平行四边形定则，故为标量，故B错误；
C．根据电流的定义可知，故电流大小取决于电量与时间的比值，电量多，但如果用时很长，则电流较小，故C错误；
D．电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，故D错误。
故选A。
2．C
【解析】
【详解】
A．电动势是电源自身的属性，与外电路无关，故A错误；
B．电压与电动势的单位相同，但物理意义不同，是两个不同的物理量，故B错误；
C．电源的电动势越大意味着电源把其他形式的能转化为电能的本领越强，故C正确；
D．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的物理量，与非静电力做功的大小以及移送电荷量的大小无关，故D错误。
故选C。
3．D
【解析】
【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。
4．D
【解析】
【详解】
A．电动势是表征电源把其他形式能转化为电能本领的物理量，当电压表直接并联在电源两端时，数值上等于电动势大小，A错误；
B．电动势在数值上等于电源将单位正电荷从负极移送到正极时，非静电力所做功，B错误；
C．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，C错误；
D．电流的定义式
适用于任何电荷定向移动形成的电流
D正确。
故选D。
5．B
【解析】
【详解】
根据电流的定义式，有
故选B。
6．D
【解析】
【详解】
在内通过横截面的总电荷量应为
所以电流
方向与河水的流动方向相反，即电流的方向为逆流而上，ABC错误，D正确。
故选D。
7．A
【解析】
【详解】
U-I图像上点与坐标原点连线的斜率表示电阻的阻值，如图所示，可知
故A正确，BCD错误。
故选A。
8．A
【解析】
【详解】
A.欧姆定律
电流I与电压U正比，与R成反比，不是比值定义法，故A正确；
B．电容C 反映电容器容纳电荷的本领大小，与Q、U 无关，采用的是比值定义法，故B错误；
C．电动势E反映的是电源储存电能本领强弱的物理量，与W、q无关，采用的是比值定义法，故C错误；
D．电场强度E是描述电场本身性质的物理量，与F、q 无关，采用的是比值定义法，故D错误；
故选A。
9．C
【解析】
【详解】
在I－U图像中，图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，由于金属铂的电阻率随温度的升高而增大，因此能反映金属铂电阻情况的图象为C，ABD错误，C正确。
故选C。
10．B
【解析】
【分析】
【详解】
根据
得
功的单位
则
故选B。
11．C
【解析】
【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
AB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C。
12．D
【解析】
【详解】
既有大小又有方向的物理量为矢量，如位移、速度和加速度等；而只有大小没有方向的物理量为标量，如路程，速率和质量等。所以功率、机械能、电阻是标量，电场强度是矢量，故ABC错误，D正确。
故选D。
13．D
【解析】
【分析】
【详解】
表面具有突出尖端的导体，在尖端部分电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电，因此，不要在大树下避雨，别停留在山顶、山脊的凉亭等地方。快速开摩托车、骑自行车或在雨中狂奔，身体的跨步越大，电压就越大，雷电也越容易伤人。在空旷地带使用手机通话，手机很有可能成为闪电的放电对象。所以ABC错误； D正确；
故选D。
14．C
【解析】
【详解】
AB. 对应于B点的电阻为
选项AB错误；
CD. 对应于A点的电阻为
工作状态从A变化到B时，导体的电阻改变了10Ω，选项C正确，D错误。
故选C。
15．D
【解析】
【分析】
【详解】
AC．电子定向移动速率：其大小与电流有关 ，大小大约 ，电子热运动速率：任何微观粒子都做无规则运动，其速度与温度有关，通常情况为 ，光速为，AC错误；
BD．t时间内通过导体某一横截面的自由电子数是长度vt内的自由电子数，其数量为nvt，电荷量
所以电流
所以
C错误D正确。
故选 D。
16． 2:1
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]设每秒打到靶上的质子数为n，由得
个
（2）[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
17．伏安
【解析】
【分析】
【详解】
[1]根据电阻的测量方法，需要学会使用伏安法测量电阻。
18．
【解析】
【详解】
[1]电荷量；
[2]
19．25
【解析】
【详解】
根据欧姆定律有
20．（1） ；（2）
【解析】
【详解】
（1）取长为L的导体研究，则金属中自由电子总数量为
长为L的金属的电荷量为
而
电流的定义式
解得电流的决定式
（2）恒定的电场为
则自由电子所受的电场力为
设电子在恒定的电场中由静止加速的时间为t0时的速度为v0，由动量定理
解得
电子定向移动的平均速率为
金属中的电流
21．（1）24J；（2）19.2J
【解析】
【详解】
(1)根据W=Eq得
则电源中共有24J其他形式的能转化为电能。
(2)根据W=Uq得
则外电路中共有19.2 J电能转化为其他形式的能。
22．
【解析】
【详解】
设导体的横截面积为S，则导体的电阻为
电流
设导体内自由电子定向移动的速率为v，则时间t内电子定向移动的距离为
取长为x的这段导体，该段导体的质量为
该段导体内的自由电子数为
时间t内通过导体横截面的电量为
电流
联立以上式子解得
23．4 Ω，100 C，4 Ω
【解析】
【详解】
由电阻的定义式得
根据
导体的电阻由自身决定，如果在它两端加4 V电压，其电阻不变，仍为4 Ω。
24．(1)4×1013，与电子运动的方向相反
【解析】
【详解】
由于电流
I=6.4μA=6.4×10－6A
所以电子枪每秒内发射出的电荷量
Q=It=6.4×10－6C
因为每个电子的电荷量为e，所以每秒发射的电子数目为
n==4×1013(个)
由于规定正电荷定向移动的方向是电流的方向，所以示波管内电流的方向与电子运动的方向相反
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页