必修第三册3.1电流同步练习 （word版含答案）

必修第三册 3.1 电流 同步练习
一、单选题
1．下列器材中，属于电源的是（　　）
A．验电器 B．电动机 C．干电池 D．电阻箱
2．如图所示，在水平放置的金属导体中，内有的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（　　）
A． 向右 B． 向左 C． 向右 D． 向左
3．一根横截面积为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．
4．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
5．如图所示，电解池内有一价的电解液，t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是（　　）
A．当n1＝n2时电流强度为零
B．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度为I＝
C．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝
D．溶液内电流方向从A→B，电流强度为I＝
6．某移动电源上的“”标志，反映的物理量是（　　）
A．电能 B．电量
C．电功 D．电功率
7．下列物理量是矢量的是（　　）
A．电流 B．电量 C．电势 D．电场强度
8．一节干电池的电动势为1.5 V，表示该电池（　　）
A．一定有1.5 J的化学能转化为电能
B．在工作状态下两极间的电压恒定为1.5 V
C．比电动势为1.2 V的电池存储的电能多
D．将1 C的正电荷在电源内部由负极移送到正极过程中，非静电力做了1.5 J的功
9．老吴在电器商场买了一只手机，说明书上写着最长待机时间为80 h，拆开手机后盖，可以看到手机电池板上的说明如图所示，以下判断电池正确的是（　　）
A．该手机长期待机时消耗的电功率0.0925 W
B．该电池的电动势为4.2 V
C．电池板充满电时的最大电能为7.4 kJ
D．电池板充电效率为70%
10．小明同学家里购买了一款扫地机器人，如图所示，小明同学仔细检查了这款扫地机器人，发现铭牌上标有如下表所示数据，则该扫地机器人（　　）
主机基本参数
产品尺寸 280mm×280mm×75mm
电池 2250mA·h锂电池
质量 0.65kg
无线连接 WiFi智能快述
工作额定电压 8V
工作额定功率 14.4W
A．额定工作电流为1.6A
B．电池充满电后储存的总电荷量为8000C
C．若当剩余电量减少为电池容量的20%时，机器人会主动寻找充电器充电，则充满电后正常工作的时间为1.5h
D．以额定电流工作时每分钟消耗电能为864J
11．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
12．电池已经越来越多地应用于我们的生活中，新型电池锂电池可产生3 V的电动势，这表示（　　）
A．太阳能电池将太阳能转化为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5 V）将化学能转化为电能的本领小
B．无论接不接入外电路，太阳能电池两极间的电压都为3 V
C．太阳能电池在1 s内将3 J的太阳能转变为电能
D．电路中每通过1 C电荷量，太阳能电池把3 J的太阳能转变为电能
13．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
14．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
15．单位正电荷沿闭合电路移动一周，电源释放的总能量取决于（　　）
A．电荷运动一周所需要的时间 B．电荷定向移动的速度
C．内外电路的电阻之和 D．电源的电动势
二、填空题
16．电场力做功的特点是：______，因此可以引入电势能。______是反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
17．闭合电路中电源的电动势为12V，外电压为10V，当有0.2C电量通过电路时，该电路中的能量转化情况是：非静电力把___________J的其他形式能量转化为电能，电源内阻消耗了___________J的电能。
18．判断下列说法的正误。
（1）导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动。( )
（2）电流既有大小，又有方向，是矢量。( )
（3）导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的。( )
（4）电子定向移动的方向就是电流的方向。( )
（5）电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多。( )
19．在正常工作的闭合电路中，静电力对做定向运动的电子做_______（填“正”或“负”） 功，使电子向电势_______（填“升高”或“降低”）的方向运动，电子的电势能_______（填“升高”或“降低”）；非静电力对做定向运动的电子做_______（填“正”或“负”） 功，使电子向电势______（填“升高”或“降低”）的方向运动，电子的电势能_______（填“升高”或“降低”）.
三、解答题
20．氢原子核外只有一个电子，该电子在库仑力作用下绕核做半径为R的匀速圆周运动，假想我们在电子的轨道上取一个横截面，则该电子每周期内通过该截面一次。用k表示静电力常量，e表示元电荷，m表示电子的质量。求该电子绕核运动而形成的环形电流的电流强度。
21．在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示。如果测得2 s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？
22．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，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、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）当该导线通有恒定的电流I时：
①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v；
②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。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式。
（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。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。
已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为F。根据上述模型回答下列问题：
① 求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小；
② 推导该圆线圈中的电流 的表达式。
23．有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流I。铜的密度ρ，铜的摩尔质量M，阿伏加德罗常数NA，电子的电量e。
（1）求导线单位长度中铜原子的个数；
（2）若导线中每个铜原子贡献一个自由电子，求导线中自由电子定向移动的速率；
（3）通常情况下，导体两端加上电压，自由电子定向移动的平均速率约为10-4m/s。一个电子通过一条1m长的导体需要几个小时！这与闭合开关电灯马上发光明显不符。请你用自由电子定向移动解释闭合开关电灯马上发光的原因。
24．干电池的电动势是1.5V，将此电池与金属导体组成闭合电路，那么一个电子在电池内部由负极移到正极需克服非静电力做多少功？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【详解】
验电器、电动机和电阻箱都不是电源，干电池是电源。
故选C。
2．D
【详解】
在水平放置的金属导体中，内有的负电荷向右通过导体某一横截面。电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与定向移动的方向相反，故电流向左。大小
故选D。
3．A
【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。
4．A
【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。
5．D
【详解】
电流的方向与正离子定向移动方向相同，则溶液内电流方向从A到B，t时间内通过通过溶液截面S的电荷量为
则根据电流的定义式可得
ABC错误，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
单位mA h对应的电流与时间的乘积，根据
q=It
可知，单位mA h对应的物理量是电量，故ACD错误，B正确。
故选B。
7．D
【详解】
电场强度既有大小也有方向是矢量，电流、电量、电势只有大小没有方向是标量。
故选D。
8．D
【详解】
AD．电源电动势的大小表征了电源把其它形式的能转化为电能的本领大小，电动势在数值上等于将1C电量的正电荷从电源的负极移到正极过程中非静电力做的功，即一节干电池的电动势为1.5V，表示该电池能将1C电量的正电荷由负极移送到正极的过程中，非静电力做了1.5J的功，D正确，A错误；
B．工作状态时两极间的电压为路端电压，小于电源的电动势；B错误；
C．电动势大的说明电源把其它形式的能转化为电能的本领大，但电动势大的存储的电能不一定多，C错误。
故选D。
9．A
【详解】
AB．由图可知，电池的电动势为E=3.7V；充电电压为4.2V；该电源的容量（电量）为q=2000mA h=2000×3.6C=7200C；最长待机时间为80h，则手机长期待机时的电流
手机长期待机时消耗的电功率
故A正确，B错误；
C．电池板充满电时的最大电能
故C错误；
D．给电池板充电的效率除与充电电压有关外，还与充电电流的大小有关，已知充电电压与电池的电动势，不能求出充电的效率，故D错误。
故选A。
10．D
【详解】
AD．由铭牌知，扫地机器人工作的额定电压为8V，额定功率为14.4W，则额定电流
以额定电流工作时每分钟消耗电能为
故A错误，D正确；
B．根据电池容量2250mA·h知，电量
故B错误；
C．充满电后正常工作的时间为
故C错误。
故选A。
11．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。
12．D
【详解】
A．电动势的大小表示电池把其他形式的能转化为电能本领强弱的物理量。因此太阳能电池将太阳能转化为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5 V）将化学能转化为电能的本领大，A错误；
B．把电池接入电路后，两极间的电压就是路端电压，不再是电动势，根据外接电阻的大小，路端电压会发生变化，B错误；
CD．电动势是3V，表明电路中每通过1C的电荷量，太能电池就把3J的太阳能转化为电能，C错误，D正确。
故选D。
13．A
【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。
14．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。
15．D
【详解】
单位正电荷q沿闭合电路移动一周，电源释放的总能量，其中E为电源的电动势，D正确。
故选D。
16． 与路径无关，只与初末位置有关 电动势
【详解】
[1]由公式可知，电场力做功的特点是与路径无关，只与初末位置有关，因此可以引入电势能；
[2]电动势是反映电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量。
17． 2.4 0.4
【详解】
[1]在电源内部，根据公式
非静电力将2.4J的其它形式的能转化为电能。
[2]静电力做功
故静电力把2J的电能转化为其他形式的能量，则电源消耗的电能
18． 错误 错误 错误 错误 正确
【详解】
19． 正 升高 降低 正 降低 升高
【详解】
[1][2][3][4][5][6] 在正常工作的闭合电路中，静电力对做定向运动的电子做正功，使电子向电势升高的方向运动，电子的电势能降低，根据电动势定义可知，非静电力对做定向运动的电子做正功，使电子向电势降低的方向运动，电子的电势能升高。
20．
【详解】
电子绕原子核做匀速圆周运动，有
周期，解得
电子绕原子核运动的等效电流为
解得
21．由A指向B；0.16A
【详解】
水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动。电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B。
每个离子的电荷量是e＝1.60×10－19 C。该水溶液导电时负离子由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看做是正离子反方向的定向移动。所以，一定时间内通过横截面M的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和。
22．（1）①；② ne2ρ；（2）① Fl；② 。
【详解】
（1）①一小段时间内，流过导线横截面的电子个数为：
对应的电荷量为：
根据电流的定义有：
解得：
②从能量角度考虑，假设金属中的自由电子定向移动的速率不变，则电场力对电子做的正功与阻力对电子做的负功大小相等，即：
又因为：
联立以上两式得：
（2）①电子运动一圈，非静电力做功为：
②对于圆线圈这个闭合回路，电动势为：
根据闭合电路欧姆定律，圆线圈这个闭合回路的电流为：
联立以上两式，并根据电阻定律：
解得：
23．（1）；（2）；（3）闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时形成了电流
【详解】
（1）单位长度中铜原子的个数为
（2）设自由电子定向移动速率为v，移动时间为t，则
联立解得
（3）闭合开关的瞬间，电路中的各个位置迅速建立了恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时形成了电流。
24．
【详解】
干电池的电动势为1.5V，相当于把电荷量为1C的正电荷从电池的负极移到正极的过程中将1.5J的化学能转化为电能．也就是相当于移动1C的正电荷需要克服化学力（非静电力）做1.5J的功．
1C的电荷量相当于n个电子的电荷量，有，所以
．
移动一个电子克服非静电力做的功为
．
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