高中物新教材人教版必修三第十一章 第1节 电源与电流 课时检测 （含解析）

第十一章 静电场中的能量
1. 电源与电流
【基础过关】
考点一 电源
1．（2022·湖南·益阳平高学校高二阶段练习）铅蓄电池的电动势为2V，电池正常工作时，在电池内部（　　）
A．非静电力将自由电子从电源正极移动到负极，每移动一个电子，非静电力做功2J
B．非静电力将自由电子从电源正极移动到负极，每移动一个电子，非静电力做功
C．非静电力将自由电子从电源正极移动到负极，每移动一个电子，非静电力做功2eV
D．非静电力将自由电子从电源负极移动到正极，每移动一个电子，非静电力做功
【答案】C
【详解】铅蓄电池的电动势为2V，根据公式
可得非静电力将自由电子从电源正极移动到负极，每移动一个电子所需要做的功
故选C。
考点2 恒定电流
2．（2022·全国·高二期末）关于电流，下列说法中正确的是（ ）
A．通过导线横截面的电荷量越多，电流越大
B．电子运动的速度越大，电流越大
C．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大
D．因为电流有方向，所以电流是矢量
【答案】C
【详解】A.电流的大小取决于电量与时间的比值，即单位时间内通过的电量，电荷量多也可能是时间长导致的，故A错误；
B.由可知，电流不但与电子定向移动的速率有关，还与单位体积内的自由电荷数n以及截面积S有关，所以电子定向移动速率越大，电流不一定越大，故B错误；
C.根据电流的定义可知单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大，故C正确；
D.电流虽然有方向，但电流的运算法则不遵循平行四边形定则，故电流是标量，故D错误。
故选C。
考点二 带电粒子在电场中的偏转
3．（2022·黑龙江·齐齐哈尔市恒昌中学校高二阶段练习）某手机电池背面印有的一些符号如图所示。已知元电荷e=1.60×10﹣19C，下列说法正确的是（　　）
A．“毫安·时”（mA·h）是电池储存的能量的单位
B．“伏特”（V）是国际单位制中的基本单位
C．若该手机的待机电流为10mA，则手机最多可待机100小时
D．若该电池工作电流为16mA，则每秒内定向通过电源的电子个数为1×1017个
【答案】D
【详解】A．“毫安·时”（mA·h）是指电池放电时能输出的总电荷量，显然不是电池储存的能量的单位，故A错误；
B．“伏特”（V）不是国际单位制中的基本单位，是导出单位，故B错误；
C．根据该手机电池提供的数据可知，若该手机的待机电流为10mA，则手机最多可待机时间为
故C错误；
D．若该电池工作电流为16mA，则每秒内定向通过电源的电子个数为
（个）
故D正确。
故选D。
4.（多选）（2022·江西·高二阶段练习）闪电是云与云之间、云与大地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象。若某次闪电是在云与大地之间发生的，大量电子从地面流向云层。放电过程的平均电流为，持续时间为，电子的电荷量为，则下列说法正确的是（　　）
A．放电过程中，云层的电势比地面的电势低
B．放电电流的方向由云层指向地面
C．此次放电过程中流过地面的电荷量为Ite
D．此次放电过程中从地面流向云层的电子的数量为
【答案】BD
【详解】AB．放电过程中，电子由地面流向云层，即电子所受的电场力由地面指向云层，由于电子带负电，电场力的方向与电场强度的方向相反，故云层的电势比地面的电势高；电流的方向与负电荷定向移动的方向相反，故放电电流的方向由云层指向地面；故A错误，B正确。
CD．由电流的定义式可知，此次放电过程流过地面的电荷量
由于电子的电荷量为e，故放电过程中从地面流向云层的电子的数量
故C错误，D正确。
故选BD。
5．（2022·全国·高二课时练习）某电解池中，若在2s内各有个二价正离子和个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（电子电荷量为）（　　）
A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A
【答案】D
【详解】根据电流的定义可知通过这个截面的电流是
故选D。
6．（2022·全国·高二课时练习）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
【答案】B
【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。
【能力提升】
7．（2022·全国·高二）如图是一次利用心脏除颤器的模拟治疗，该除颤器的电容器电容为15μF，如果充电后电容器的电压为，电容器在5.0 ms时间内完成放电，则（　　）
A．该电容器的击穿电压为 B．放电前，电容器存储的电荷量为135 C
C．放电后，电容器的电容为零 D．该次治疗，通过人体的平均电流是27 A
【答案】D
【详解】C．电容器的大小与带电量无关，因此放电之后，电容器的电容大小保持不变，故C错误；
A．达到击穿电压电容器就损毁了，击穿电压应略大于额定电压，故大于，故A错误；
B．放电前，电容器存储的电荷量为
故B错误；
D．该次治疗，通过人体的平均电流
故D正确。
故选D。
8.（2022·全国·高二）某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知质子流等效电流为I，质子的质量为m，电荷量为e。则质子流单位长度内的质子数n是（　　）
A． B． C． D．
【答案】A
【详解】质子在电场力作用下加速，加速后的速度为v，根据动能定理，则有
解得
等效电流为I，单位体积的质子数为n，根据微观表达式可得
解得
则质子流单位长度内的质子数
故A正确。
故选A。
9．（多选）（2022·全国·高二阶段练习）半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是（　　）
A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍
B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍
C．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小
【答案】AB
【详解】截取圆环的任一截面S，如题图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量为Q，则有
I=
又，所以
I＝
A．由I＝可知，若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，故A正确；
B．由I＝可知，电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，故B正确；
CD．由I＝可知，若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，对电流没有影响，故CD错误。
故选AB。
10．（2022·全国·高二课时练习）一个带正电的粒子仅在电场力的作用下，由静止开始从A点沿直线运动到B点，A、B两点相距L，粒子运动的位移x随时间t变化的关系如图所示，图中曲线是以原点O为顶点的抛物线，曲线上M点的坐标为，，粒子的带电量为q。求：
(1)带电粒子运动到B点的速度大小；
(2)带电粒子从A点运动到B点的过程中等效电流的大小。
【答案】(1)；(2)
【详解】(1)带电粒子运动的位移x随时间t变化的曲线是过原点O的抛物线，所以带电粒子做匀加速直线运动，该电场为匀强电场，则由图像得
根据速度与位移关系可知
解得
(2)由匀变速直线运动规律得
由电流的定义式得
解得
11．（2022·全国·高二课时练习）宇宙飞船进行长距离星际运行时，不能再用化学燃料，可采用一种新型发动机——离子发动机，小型高效的离子发动机所用燃料不到化学燃料发动机的，它可以使太空中的航天器获得动力，进而调整航天器的飞行姿态或飞行轨道。在离子发动机中，由电极发射的电子射入稀有气体（如氙气），使其离子化，然后从静止开始经电场加速后，从飞船尾部高速连续喷出，利用反冲使飞船本身得到加速。已知氙离子质量为m=2.2×10-25kg，电荷e=1.6×10-19C，加速电压U=275V。
(1)氙离子经电场加速后，获得的速度大小。
(2)为了使飞船得到F=3.0×10-2N的反冲力，求：
①每秒需要喷射出多少质量的氙离子；
②飞船向后喷出的氙离子形成的等效电流I。
【答案】(1) 2×104m/s；(2)①1.5×10-6kg；②1.09A
【详解】(1)根据
Ue=mv2
故获得的速度大小
v==2×104m/s
(2)①设每秒需要喷射△m的离子；则在时间t内喷射离子的质量为
m=△m×t
由牛顿第二定律可得
F=ma=m=△mv
所以
△m=kg=1.5×10-6kg
②因为
N=个=×1019个
故等效电流
I=≈1.09A