人教版必修第三册11.1电源和电流练习（word版含答案）

人教版必修第三册 11.1 电源和电流
一、单选题
1．对电流的理解，下列说法正确的是（　　）
A．电流的方向总是从电源的正极流向负极
B．通过导体横截面的电荷量的多少就是电流的大小
C．恒定电流是由恒定电场产生的
D．在电解液中有自由的正离子和负离子，电流的方向不能确定
2．下列说法中正确的是（　　）
A．导体中正电荷的运动就形成了电流
B．在国际单位制中，电流的单位是安培
C．电流有方向，它是一个矢量
D．任何一个物体，只要其两端电压不为零，就有电流存在
3．有一电解池，如果在1s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某一横截面，则通过这个截面的电流是（　　）
A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A
4．某电解质溶液内，若在1s内各有 个2价正离子和 个1价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（　　）
A．6.4 A B．3.2 A C．1.6 A D．0
5．一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I。已经知道铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿佛加德罗常数为NA，设每个铜原子只提供一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动速率为（　　）
A． B． C． D．
6．电解槽内有一价的电解溶液，时间t内通过溶液内横截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷的电量为e，以下解释正确的是（　　）
A．负离子定向移动形成的电流方向从B到A
B．溶液内正负离子沿相反方向运动，电流相互抵消
C．溶液内电流方向从A到B，电流
D．溶液内电流方向从A到B，电流
7．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是（　　）
A．通过甲、乙两导体的电流相同
B．通过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2倍
D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等
8．一条金属导体中的电流是5 ，那么在3.2 s内通过金属导体横截面定向运动的自由电荷个数是（　　）
A．1×1014个 B．1×1015个 C．2×1014个 D．2×1015个
9．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
10．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．
11．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．
12．关于电流，下列说法正确的是（　　）
A．单位时间内通过导体某一横截面的电荷量越多，导体中的电流越大
B．电子定向运动速率越大，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
13．手电筒中的干电池给小灯泡供电时，在某次接通开关的内通过某一横截面的电荷量为，则电流是（　　）
A． B． C． D．
14．关于电流，下列说法中正确的是（　　）
A．导线内自由电子的定向移动速率等于电流的传导速率
B．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位
C．电流是一个矢量，其方向就是正电荷的定向移动方向
D．电流越大，通过导体某横截面积的电荷量越多
15．下列说法中正确的是（　　）
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．电流有方向，它是一个矢量
C．在国际单位制中，电流的单位是安培（A）
D．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在
二、填空题
16．在电解槽中，1 min内通过横截面的一价正离子和一价负离子的个数分别为1.125×1021和7.5×1020，则通过电解槽的电流为______．
17．重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射价重离子束，其束流强度为，则在内发射的重离子个数为______
18．铜的摩尔质量为M、密度为，每摩尔铜原子有个自由电子。今有一根横截面积为的铜导线，当通过的电流为时，电子定向移动的平均速率为______。
三、解答题
19．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）有一圆柱形的纯净半导体硅，其横截面积为2.5 cm2，通有电流2 mA时，其内自由电子定向移动的平均速率为7.5×10-5 m/s，空穴定向移动的平均速率为2.5×10-5 m/s．已知硅的密度2.4×103 kg/m3，摩尔质量是28．电子的电荷量e=－1.6×10-19 C，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=6.02×1023 mol-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？
20．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？
21．根据I=neSv还可估算电子定向移动的平均速率。有一横截面积为1mm2的铜导线，每立方米体积内的自由电子数为8.4×1028个，电子的电荷量大小为1.6×10-19C。若通过该导线的电流为1A，导线中自由电子定向移动的平均速率为多大？
22．氢原子内有一个氢原子核和一核外电子，电子和原子核都带一个元电荷，电子带负电，原子核带正电，电子质量为m，设电子绕原子核运动的轨道半径为r，求：
（1）电子的运动周期；
（2）电子的动能Ek；
（3）等效电流的大小.
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．在电源外部电流的方向总是从电源的正极流向负极，在电源内部，电流的方向总是从电源的负极流向正极，故A错误；
B．根据电流的概念：单位时间内通过导体横截面的电荷量的多少就是电流的大小，知B错误；
C．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C正确；
D．电流是有方向的，电流的方向是人为规定的，物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向一定的方向一定与电流方向相反，故A错误。
故选C。
2．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．导体中只有产生电荷的定向移动才能形成电流，故A错误；
B．在国际单位制中，电流的单位是安培，符号是A，故B正确；
C．电流有方向，但电流的计算不能用平行四边形定则，故是标量，故C错误；
D．任何导体，只要其两端电势差不为零，根据公式可知就有电流存在，故D错误。
故选B。
3．D
【解析】
【详解】
通过截面的电荷量
通过截面的电流
故选D。
4．A
【解析】
【分析】
【详解】
通过截面的电荷量
通过截面的电流
BCD错误，A正确。
故选A。
5．A
【解析】
【详解】
设自由电子定向移动的速率为，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，对铜导体研究：每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，即
t时间内通过导体截面的电荷量为
则电流强度为
解得
故选A。
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．电流的方向与正离子定向移动方向相同，与负离子定向移动方向相反。所以正离子定向移动形成电流，方向从B到A，负离子定向移动形成电流方向也从B到A，不会相互抵消，A正确B错误；
CD．溶液内电流方向从B到A．t时间内通过溶液截面S的电荷量
则根据电流的定义式有
C错误D错误。
故选A。
7．B
【解析】
【详解】
AB．由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错误，B正确；
CD．由于
所以
由于不知道甲、乙两导体的性质（n、q不知道），所以无法判断v，故CD错误。
故选B。
8．A
【解析】
【分析】
【详解】
根据电流的定义式
可得
通过该截面的自由电荷（自由电子）个数
个
故选项A正确，BCD错误。
故选A。
9．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。
10．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。
11．D
【解析】
【分析】
【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。
12．A
【解析】
【详解】
A．单位时间内通过导体横截面的电荷量表示电流，所以单位时间内通过导体某一横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，选项A正确；
BC．由I＝nesv可知电流与电子定向运动速率、单位体积内的自由电子数、导体的横截面积都有关，选项B、C错误；
D .电流虽然有方向，但电流是标量，选项D错误。
故选A。
13．A
【解析】
【分析】
【详解】
由
得
故A正确，BCD错误。
故选A。
14．B
【解析】
【详解】
A．导线内自由电子的定向移动速率远小于电流的传导速率，选项A错误；
B．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位，选项B正确；
C．电流是一个标量，其方向是正电荷的定向移动方向，选项C错误；
D．电流越大，单位时间内通过导体某横截面积的电荷量越多，选项D错误。
故选B。
15．C
【解析】
【详解】
A．导体中只有产生电荷的定向移动才能形成电流，A错误；
B．电流有方向，但其计算不能应用矢量法则，故电流是标量，B错误；
C．在国际单位制中，电流的单位是安培，符号为A，C正确；
D．只有导体其两端电势差不为零，才能形成电流，D错误。
故选C。
16．5
【解析】
【分析】
【详解】
电流指的是单位时间内通过横截面的电量，由电解槽中正负电荷的移动方向可知
17．
【解析】
【分析】
【详解】
根据电流的定义式得
解得
18．
【解析】
【详解】
微观电流强度的表达式
其中单位体积内自由电子的个数
整理可得
19．1×105
【解析】
【详解】
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.
【点睛】
解答本题的关键是：要认真研读题目中的关键语句，充分挖掘题目中的隐含条件，利用电流的定义式和微观表达式进行推导计算；同时要充分利用阿伏伽德罗常数的桥梁作用．
20．6×104s
【解析】
【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
21．
【解析】
【分析】
【详解】
根据电流微观表达式
I=neSv
可得
22．（）；（）；（）
【解析】
【分析】
【详解】
(1)库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，即有：
解之得电子做匀速圆周运动的速度
由于做匀速圆周运动的周期：
由以上三式得电子绕核运动的周期：
(2)根据牛顿第二定律得：
电子的动能为：
联立两式得：
(3)电流
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