3.1电流 同步练习（Word版含解析）

鲁科版 （2019）必修第三册 3.1 电流 同步练习
一、单选题
1．在示波管中，电子枪在内发射出个电子，则示波管中电流的大小为（　　）
A． B． C． D．
2．如图所示，一根横截面积为S的均匀带电长直橡胶棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动，棒单位长度所带电荷量为。由于棒的运动而形成的等效电流大小和方向是（　　）
A．，方向与v的方向相反 B．，方向与v的方向相同
C．，方向与v的方向相同 D．，方向与v的方向相反
3．某智能手机说明书信息如图所示，电池支持低压大电流充电，则该手机（　　）
A．电池的电动势为
B．电池能提供的电能为
C．待机电流约
D．电池充满电后以的电流工作时，可连续工作
4．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
5．如图，国内某厂商开发户外大功率储能电源，方便人们到户外露营等使用，其参数如下，下列说法正确的是（ ）
产品型号
电池容量
USB - C输出 、、、、、
USB - A输出
LED灯光输出功率
交流电输出
直流输入
产品尺寸 260/264/30
颜色 黑色
净重 约
A．理论上“直流输入”给用完电的储能电源充满电需要约
B．该电池充满电后，最多能储备约电量
C．交流电输出时，最大电流约为
D．1%的电池额定容量，能让灯持续工作约
6．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．
7．下列说法正确的是（　　）
A．导体中电流的方向就是电荷定向移动的方向
B．导体中电流一定是自由电子定向移动形成的
C．产生电流的条件是导体两端存在电压
D．通过导体横截面的电量越多，电流强度一定越大
8．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
9．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
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．能源问题是当今最热门的话题之一，开发与利用新能源是科学家们奋斗的目标，为此，有人将目标瞄向了闪电。现在我们将闪电的模型简化如下：闪电是由云层所累积的电荷引起的，通常是云层底部带正电，顶部带负电，云层下的地面带负电。当电场强度增大到足以击穿空气时，发生短时放电现象，形成闪电。把放电电流看作时间的函数，其图象如图所示。云层底部与地面之间的距离，击穿空气所需的电场强度，假设云层底部与地面间的电场可看作匀强电场，且每次闪电击向地面输送的电荷量相同，则（ ）
A．一次闪电释放的总电荷量为50C
B．闪电时，云层底部和地面之间的平均电流为50kA
C．一次闪电释放的能量为
D．地球上每年闪电次，全年闪电放出的总能量约为
12．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
13．以下说法正确的是（　　）
A．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量
B．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位
C．通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大
D．由可知，导体电阻和其两端电压成正比，和电流成反比
14．如图所示，一根横截面积为的均匀带电长直橡胶棒沿轴线方向做速度为的匀速直线运动。棒单位长度所带电荷量为，则由于棒的运动而形成的等效电流大小和方向是（ ）
A．，方向与的方向相反 B．，方向与的方向相反
C．，方向与的方向相反 D．，方向与的方向相同
15．中科院大连化物所开发出了一种基于“微电极-电解质一体化薄膜”新概念的无基底、无固定形状的微型超级电容器。该器件具有超薄器件厚度（37μm）、超柔性、高面积容量（40.8mF/cm2）和高度集成度。将它的面积容量40.8mF/cm2用国际单位制中的基本单位表示，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
二、填空题
16．现有某型号手机电池板上标有“电压：3.7V，容量：”（即假如通过1mA电流，则可维持1380h；通过2mA电流，则可维持690h），若该手机可待机3天．则根据以上数据，计算出这块电池板充电后储存的电能为__________J，该手机待机时的平均功率为_________W．
17．北京正、负电子对撞机的储存环是长240m的近似圆形轨道，若电子的速率为光速大小的十分之一，当环中的电流为10mA时，在整个环中运行的电子数目为_______
18．用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，则丝绸带____________电（选填“正”或“负”）；电荷之间的相互作用是通过___________发生的；电荷的定向移动形成电流，物理学规定___________电荷定向移动的方向为电流的方向（选填“正”或“负”）。
19．某电源以的电流向电路供电，在内将的化学能转化为电能，则通过该电源的电量为_______C，该电源的电动势为________V。
三、解答题
20．一段铜导线与MgCl2溶液串联在恒定电压源两端，在MgCl2溶液中，阴、阳离子定向移动产生电流，测得20秒内有1.0×1018个Mg2＋和2.0×1018个Cl－通过溶液内部某一横截面．铜导线的直径为2mm，单位体积内自由电子的个数为8.4×1028个．π≈3，元电荷e＝1.6×10－19C．求：
(1)通过铜导线的电流大小；
(2)铜导线内自由电子定向移动的速率(计算结果保留1位有效数字)．
21．“氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量，其装置如图所示，在氢火焰的作用下，有机物的分子电离为一价正离子和自由电子，而无机物的分子不会电离．设单位时间内有摩尔被检测气体进入检测器，调节滑动变阻器，使得电流表的示数逐渐变大，直到达到最大值，求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值是多少．（阿伏加德罗常数为，电子的电荷量为）
22．某金属导体的密度是，橫截面积是S，摩尔质量为M，每摩这种金属可提供N个自由电子。当该导体中的电流为I时，导体中自由电子定向移动的速度是多大？
23．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。一段长为l、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。
（1）该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率恒为v。
① 求导线中的电流I；
②为了更精细地描述电流的分布情况，引入了电流面密度j，电流面密度被定义为单位面积的电流强度，求电流面密度j的表达式；
③经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上描述构建物理模型，求出金属导体的电阻率ρ的微观表达式。
（2*）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦—托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动，从而形成电流。若此线圈在匀速转动的过程中突然停止转动，由于电子在导线中运动会受到沿导线的平均阻力，所以只会形成短暂的电流。已知电子受到的沿导线的平均阻力满足（1）问中的规律，求此线圈以由角速度ω匀速转动突然停止转动（减速时间可忽略不计）之后，通过线圈导线横截面的电荷量Q。
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．A
【详解】
示波管中电流的大小为
故选A。
2．A
【详解】
橡胶棒带负电，等效电流方向与v的方向相反，由电流定义式可得
故A正确，BCD错误。
故选A。
3．C
【详解】
A．4.35V为充电的电压，不是该电池的电动势，A错误；
B．为电量的的单位，所以表示该电池提供的电量，B错误；
C．由公式
代入数据可得
C正确；
D．由
代入数据，可得
D错误。
故选C。
4．D
【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。
5．D
【详解】
A．“直流输入”功率
充电时间
A错误；
B．充满电后，储存电量
B错误；
C．交流电输出最大功率为，所以输出电流的最大值为
C错误；
D．1%的电池额定容量，即，能够让工作时间
D正确。
故选D。
6．A
【详解】
由
得
故A正确，BCD错误。
故选A。
7．C
【详解】
A．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A错误；
B．电荷的定向移动形成电流，定向移动的可以是正电荷，也可以是负电荷，还可能是正、负电荷向相反方向定向移动形成的，故B错误；
C．导体中产生电流的条件是导体两端存在电压，故C正确；
D．根据电流强度的定义式
可知，这是比值定义法，电流与电量无关，故D错误。
故选C。
8．B
【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。
9．B
【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。
10．D
【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．B
【详解】
A．根据电流的定义式可知，图象与时间轴围成图形的面积表示电荷量，故一次闪电释放的总电荷量为
A错误；
B．闪电时，云层底部和地面之间的平均电流为
B正确；
C．根据
代入数据可得
C错误；
D．全年闪电放出的总能量为
D错误。
故选B。
12．A
【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。
13．B
【详解】
A．电流既有大小又有方向，但合成与分解不满足平行四边形定则，因此电流是标量，A错误；
B．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位，B正确；
C．根据电流强度的定义式
可知，单位时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流强度才会越大，C错误；
D．公式
是电阻的定义式，它是比值定义，导体电阻大小与加在导体两端的电压以及流过导体的电流无关，D错误。
故选B。
14．A
【详解】
在时间 t内流过某截面的电量为
q=v tq
则等效电流
方向与的方向相反。
故选A。
15．A
【详解】
由单位关系可知面积容量
有
可得
所以
故A正确，BCD错误。
故选A。
16． 18381.6 0.07
【详解】
[1]电池板充电后储存的电能为：
E=3.7V×1380mA h=3.7V×1.380×3600As=18381.6J
[2]手机待机时的平均功率：
W
17．个
【详解】
[1]电子转一圈的时间为
整个环中电子的电量为
Q=It=10×10-3×8×10-6C=8×10-8C
所以电子的数目为
个
18． 负 电场 正
【详解】
[1]自然界只存在正电荷和负电荷，人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电称正电荷，摩擦起电的实质是电荷转移，所以丝绸带由于得到电子而带负电；
[2]电荷之间的相互作用是通过特殊物质电场发生的；
[3]物理学规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。
19． 30 6
【详解】
[1]由公式可知
[2]电源的电动势为
20．（1）0.032A （2）8×10-7m/s
(1)由离子的带电量可求得通过截面的总电量，再由电流的定义可求得电流强度的大小；
(2)结合电流的微观表达式即可求出．
【详解】
（1）由题意可知，流过截面上的电量为：
解得：
则电流强度为：
（2）铜导线的横截面积为：
电流的微观表达式为：
联立可得：
【点睛】
本题考查电流的定义，要注意明确当同时有正负电荷通过时，电量为正负电荷电荷量绝对值的和．
21．
【详解】
电流达到最大值后，表明电离出来的电子全部到达了阳极，设经过时间到达极板的电荷量
为，则．
被电离的有机物分子的数目，
则有机物分子占被测气体分子的数目的比值为．
22．
【详解】
设自由电子定向移动的速度为v，则在t时间内自由电子移动的距离是vt；这段导体的体积是vtS，质量是，物质的量是；所含有的自由电子数是，所带电荷量是（e为电子所带的电荷量）
根据电流的定义
从而可知自由电子定向移动的速度是
23．（1）① ；②；③ （2）
【详解】
（1）①导线中的电流
；
②电流面密度
；
③取长度为L一段导体，则电子做定向移动时满足电场力与阻力相等，即
而
联立解得

（2）设线圈经过时间 t停止运动，则对内部的粒子，由动量定理：
其中
则
；
而
联立可得
24．
【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
答案第1页，共2页
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