3.1导体的伏安特性曲线 同步练习（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．某学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线，如图甲、乙所示，则（　　）
A．图甲中，电学元件的阻值随电压的增大而增大
B．图甲中，两电学元件阻值的关系为
C．图乙中，电学元件为线性元件
D．图乙中，电学元件所加正向电压大于0.75V时，其阻值随电压的增大而减小
2．满足下面哪一个条件，就能产生持续电流（　　）
A．有自由电子 B．导体两端有电压
C．任何物体两端有电 D．导体两端有恒定电压
3．心室纤颤是一种可能危及生命的疾病。一种叫作心脏除颤器的设备，通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，使心脏完全停止跳动，再刺激心颤患者的心脏恢复正常跳动。如图所示是一次心脏除颤器的模拟治疗，该心脏除颤器的电容器电容为15，如果充电后电容器的电压为4.0kV，电容器在大约2.0ms内放电至两极板电压为0，则这次放电过程通过人体组织的平均电流强度约为（　　）
A．6×10-2A B．30A C．2×103A D．A
4．下列关于电流的说法中，正确的是（　　）
A．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在
B．导体中没有电流时，导体内的电荷是静止的
C．导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的
D．电流可能是由正电荷的定向移动形成，也可能是由负电荷的定向移动形成
5．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
6．北京正负电子对撞机的储存环是长为240m的圆形轨道，某时刻测得环中的电流强度为10mA，已知这时正在环中运行的电子有5×1011个，电子电荷量为－1.6×10－19C，则可估算出这时电子的速率约为（　　）
A．3×108m/s B．3×107m/s
C．9×107m/s D．9×106m/s
7．将阻值为R的电阻接在电压为U的电源两端，则描述其电压U、电阻R及流过R的电流I间的关系图像中正确的（　　）
A． B．
C． D．
8．用国际单位制的基本单位表示电动势的单位，下列正确的是（　　）
A．A Ω B．J/C C．N m/C D．kg m2/（A s3）
9．在国际单位制中，被选定作为电学物理量基本单位的是（ ）
A．A B．C C．T D．W
10．某灯泡的图像如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．小灯泡的电阻随着功率的增大而减小
B．小灯泡的电阻随着电压的增大而减小
C．小灯泡是非线性电阻，所以不能计算出其在某状态下的电阻
D．当小灯泡两端的电压为0.5 V时，它的电阻约为
11．一根横截面积为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．
12．用图甲所示电路测量电流表的内阻。闭合开关S，当变阻器的滑片滑至c处时，电流表和电压表的读数分别为40mA、9V，已知图甲中热敏电阻的I -U关系图线如图乙所示，则电流表的内阻为多少（　　）
A．0．14Ω B．85Ω C．140Ω D．225Ω
13．导体A、B、C的伏安特性曲线分别是图线1、2、3，其中导体C为一非线性电阻，当它们串联后接在电压恒为6 V的直流电源两端时，它们的电阻分别为R1、R2、R3.则下列说法中正确的是（　　）
A．此时流过三导体的电流均为1 A
B．R1∶R2∶R3=1∶2∶3
C．若将三导体串联后接在3 V的直流电源上，则三导体的阻值之比不变
D．若将三导体并联后接在3 V的直流电源上，则通过它们的电流之比I1∶I2∶I3=2∶3∶1
14．如图所示，图线Ⅰ和图线Ⅱ所表示的电阻值分别是（　　）
A．4Ω和2Ω
B．4kΩ和2kΩ
C．0.25Ω和0.5Ω
D．2.5×10－4Ω和5.0×10－4Ω
15．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
二、填空题
16．学会使用______法测量电阻。
17．电源的作用： 保持导体两端的_______，使电路有持续的________。
18．如图所示为一块手机电池的背面印有的一些符号，则可知该电池的电动势为_________，若电池以10mA的电流工作，可用_________小时。
19．如图为太阳能路灯示意图，在白天太阳能电池组件向蓄电池充电，晚上蓄电池给 LED 灯供电，实现照明。已知 LED 灯的额定电压为 24 V，额定功率为 48 W，则 LED 灯的额定电流为___________A，通常路灯每天晚上工作 10 h，若要求太阳能路灯能连续正常工作 6 个阴雨天，并考虑蓄电池放电需要预留 20% 的电荷量，以及线路等因素造成关于电荷量的 20% 损耗率（损耗率 =×100%，消耗量 = 净耗量+损耗量），则蓄电池储存的电荷量至少为___________Ah（安培·小时）。
三、解答题
20．若距地面高约2km的空中有两块乌云，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差约为3×109V且保持不变。已知空气的电场强度达到3×106V/m将被击穿放电，请对以下问题进行估算。
（1）当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？
（2）若某次闪电，两块乌云之间通过的电荷量为500C，可释放多少能量？
（3）这次放电现象历时约0.01s，则其平均电流约为多大？
21．已知电子质量为9.1×10－31 kg，带电荷量为－1.6×10－19 C，若氢原子核外电子绕核旋转时的轨道半径为0.53×10－10 m，求电子绕核运动的线速度大小、动能、周期和形成的等效电流。
22．若加在某导线两端的电压为原来的，且将导线拉长到原来的两倍（提示：电阻变为原来的四倍）时，导体中的电流减小了。则开始时导体中的电流多大？
23．（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。
24．在氢原子模型中，电子绕核运动可等效为一个环形电流。设氢原子中电子在半径为r的轨道上运动，其质量、电量分别用m和e来表示，则等效电流I等于多少
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．D
【解析】
【分析】
【详解】
A.甲图中伏安特性曲线为直线，故电学元件A的阻值不变，故A错误；
B.甲图中直线的斜率为，故，故B错误；
C.图乙中，伏安特性曲线为曲线，故该元件为非线性元件，故C错误；
D.由图乙可知，当电压大于0.75V时，随电压增大，电流迅速增大，元件的阻值减小，故D正确；
故选D。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
要想产生持续的电流必须要满足两个条件，即有自由电子和有恒定的电压；
A．导体有能自由移动的电荷，不一定能形成电流，导体两端还要存在电压才产生电流。故A错误。
BD．导体两端有电压，则一定能形成电流，但若不是恒定电压，则不会形成持续电流；故B正确，D正确；
C．若物体是绝缘体，则有电压时也不会导电；故C错误；
故选D。
3．B
【解析】
【详解】
由电容定义式得
所以放电过程通过人体电荷量为
所以放电过程通过人体组织的平均电流强度约为
故选B。
4．D
【解析】
【详解】
A．只有导体才可能产生电流。故A错误；
B．导体中没有电流时，导体内的电荷也是在做无规则的热运动的。故B错误；
C．导体中的电流不一定是自由电子定向移动形成的，也可以是正电荷定向移动形成的，例如电解液导电。故C错误；
D．电流可能是由正电荷的定向移动形成，也可能是由负电荷的定向移动形成，故D正确。
故选D。
5．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。
6．B
【解析】
【详解】
因为
其中
联立解得
故选B。
7．B
【解析】
【详解】
AB．由欧姆定律可知，电阻一定时，电流随电压的增大而增大，不会出现电压随电流的增大而减小的情况，故A错误，B正确；
CD．电阻为导体本身的性质，不会随电压或电流的增大而变化，故CD错误。
故选B。
8．D
【解析】
【详解】
电动势单位为伏特（V），则
故选D。
9．A
【解析】
【详解】
在国际单位制中，被选定作为电学物理量基本单位的是电流的单位安培A。
故选A。
10．D
【解析】
【详解】
AB．由图可知,随着电流的增加图像上各点与原点连线的斜率变大，则小灯泡的电阻随着功率以及电压的增大而增大，选项AB错误；
C．小灯泡是非线性电阻，用某状态下的电压与电流的比值来计算在某状态下的电阻，选项C错误；
D．由图像可知,当小灯泡两端的电压为0.5V时，电流为6A，则它的电阻约为
故D正确。
故选D。
11．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。
12．B
【解析】
【详解】
当电流表读数为40mA时，说明热敏电阻的电流为40mA，由图知热敏电阻两端电压UR＝5.6V，则电流表两端电压
U＝9V－5.6V＝3.4V
由欧姆定律得
故选B。
13．A
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由图可以知道，R1为
R2为
当三个电阻串联时，通过各个电阻的电流相等，则三个电阻两端的电压之和应为6 V，则由图可以知道，三个电阻中的电流应为1 A；R1、R2两端的电压分别为1 V、3 V，则R3.的为2 V，则由欧姆定律可以知道，电阻之比为
B错误A正确；
C．若将三个电阻串联接在3 V的电源上时，两定值电阻的阻值不变，而C因为电压变化，则电阻一定变化，比值即变化，C错误；
D．若将三个电阻并联在3 V的电源上，各电阻的电流分别为3 A、1 A、2 A，D错误。
故选A。
14．B
【解析】
【详解】
从图中可得当通过的电流为
时，加在两端的电压为
加在两端的电压为
则可得
ACD错误，B正确。
故选B。
15．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。
16．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。
17． 电压 电流
【解析】
【分析】
【详解】
[1][2]电源的作用是使电路两端存在电压，电压是使电荷定向移动的原因，即使电路中有持续电流。
18． 3.6V 50
【解析】
【详解】
[1]电源是通过非静电力做功，把其它形式的能转化为电能的装置，从图中可得知该电池的电动势的大小为3.6V；
[2]由图可知，电池的容量为500mAh，当电池的平均工作电流为10mA时，可以工作的时间为
19． 2 180
【解析】
【详解】
[1]LED 灯的额定电流为
[2]6天的耗电量为
损耗的电量为
设蓄电池储存的电荷量至少为Q
解得
20．(1)1000m；(2) 1.5×1012J；(3) 5×104A
【解析】
【分析】
【详解】
(1)由
U=Ed
可得乌云与建筑物间的距离为
(2)释放的能量为电场力做功
W=Uq=3×109×500J=1.5×1012J
(3)平均电流约为
21．2.19×106 m/s；2.18×10－18 J； 1.52×10－16 s；1.05×10－3 A
【解析】
【详解】
由卢瑟福的原子模型可知：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
＝k
得
v＝e＝1.6×10－19×m/s≈2.19×106 m/s
其动能
Ek＝mv2＝×9.1×10－31×（2.19×106）2 J≈2.18×10－18 J
运动周期
T＝＝s≈1.52×10－16 s
电子绕核运动形成的等效电流
I＝＝＝A≈1.05×10－3 A
22．
【解析】
【详解】
解：设原来的电压为，电流为，导体的电阻为，由欧姆定律得
将导线拉长到原来的两倍
则
解得
23．（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
24．
【解析】
【详解】
电子绕核做匀速圆周运动，库仑力提供向心力为
所以电子运动周期为
根据电流的定义式
解得
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