第十一章电路及其应用
1.电源和电流
合格考达标练
1.在由电源、导线等电路元件所组成的电路中,以下说法正确的是( )
A.导线中的电场强度处处为零
B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行
C.导线处于静电平衡状态
D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐升高
答案B
解析在电源和导线等电路元件所积累的电荷的共同作用下,垂直导线方向的电场相互抵消,在导线中形成了沿导线方向的电场,即导线中的电场强度方向跟导线方向平行,A错误,B正确;导线内有电场,说明导线不处于静电平衡状态,C错误;沿电场方向电势逐渐降低,电场方向就是正电荷的受力方向,也就是电流的方向,即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低,D错误。
2.(2021山东潍坊检测)下列关于电流的说法正确的是 ( )
A.根据I=可知,I与q成正比
B.如果在任何相等时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流
C.电流是一个标量,其方向是没有意义的
D.电流的单位“安培”不是国际单位制中的基本单位
答案B
解析I=是电流的定义式,I不由q来决定,A错误;根据恒定电流的定义可知,如果在任何相等时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流,B正确;电流是标量,其方向表示正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反,C错误;安培是国际单位制中七个基本单位之一,D错误。
3.电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A,当通电5 min 时,通过电阻横截面的电子数为( )
A.1 500 B.9.375×1019
C.9.375×1021 D.9.375×1020
答案C
解析q=It,n==9.375×1021。
4.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,其电流的等效电流强度I和方向为( )
A.,顺时针 B.,顺时针
C.,逆时针 D.,逆时针
答案C
解析电子绕核运动可等效为一环形电流,电子运动周期为T=,根据电流的定义式得:电流强度为I=,因为电子带负电,所以电流方向与电子定向移动方向相反,即沿逆时针方向,故C项正确。
5.关于电源的以下说法,正确的是( )
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间有稳定的电势差
B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而保持两极之间有稳定的电势差
C.只要电路中有电源,电路中就一定有电流
D.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
答案B
解析电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差,这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集,将正电荷向正极聚集,外电路中自由电子在静电力的作用下向正极移动;在电源内部,需要将正极上的电子搬运到负极,维持电势差不变,故A错误,B正确。电路中有电流不仅需要电源,还需要电路是闭合的,两者缺一不可,故C错误。电源是对电路提供能量的装置,故D错误。
6.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,首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。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是( )
A. B.
C. D.
答案D
解析质子被加速时:Ue=mv2,由于I=neSv,
解得n=,D正确。
7.某电解液中,若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面,已知e=1.6×10-19 C,那么通过这个截面的电流是多少
答案3.2 A
解析电荷的定向移动形成电流,当正、负电荷同时向相反方向定向移动时,通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和。
故由题意可知,电流由正、负离子定向运动形成,则在2 s内通过此截面的总电荷量应为q=1.6×10-19×2×1.0×1019 C+1.6×10-19×1×2.0×1019 C=6.4 C。
根据电流的定义式得I= A=3.2 A。
等级考提升练
8.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷,每单位长度上电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为( )
A.qv B. C.qvS D.
答案A
解析t秒内棒通过的长度l=vt,总电荷量Q=ql=qvt。
由I==qv,故选项A正确。
9.在导体中有电流通过时,下列说法正确的是( )
A.电子定向移动速率接近光速
B.电子定向移动速率即是电场传导速率
C.电子定向移动速率即是电子热运动速率
D.在金属导体中,自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动
答案D
解析电子定向移动的速率很小,数量级为10-4 m/s,自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了一个速率很小的定向移动,故D正确,A错误。电场的传导速率为光速c=3×108 m/s,无规则热运动速率的数量级为105 m/s,故B、C错误。
10.铜的摩尔质量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为e,今有一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I时,电子定向移动的平均速率为( )
A.光速c B. C. D.
答案D
解析设电子定向移动的平均速率为v,那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt·S中的自由电子数,而体积为vtS的铜的质量为vtSρ,摩尔
数为,自由电子数为,所以电荷量q=,由I=得v=,故D正确。
11.(多选)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的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( )
A.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
B.若电荷量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
C.若使ω、Q不变,将橡胶圆环拉伸,使环半径增大,电流将变大
D.若使ω、Q不变,将橡胶圆环拉伸,使环半径增大,电流将变小
答案AB
解析截取圆环的任一截面S,如图所示,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T=,所以I=。
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,A正确。
若电荷量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,B正确。
若使ω、Q不变,将橡胶圆环拉伸,使环半径增大,电流不变,C、D错误。第十一章电路及其应用
1.电源和电流
合格考达标练
1.在由电源、导线等电路元件所组成的电路中,以下说法正确的是( )
A.导线中的电场强度处处为零
B.导线中的电场强度方向跟导线方向平行
C.导线处于静电平衡状态
D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐升高
2.(2021山东潍坊检测)下列关于电流的说法正确的是 ( )
A.根据I=可知,I与q成正比
B.如果在任何相等时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流
C.电流是一个标量,其方向是没有意义的
D.电流的单位“安培”不是国际单位制中的基本单位
3.电路中有一电阻,通过电阻的电流为5 A,当通电5 min 时,通过电阻横截面的电子数为( )
A.1 500 B.9.375×1019
C.9.375×1021 D.9.375×1020
4.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,其电流的等效电流强度I和方向为( )
A.,顺时针 B.,顺时针
C.,逆时针 D.,逆时针
5.关于电源的以下说法,正确的是( )
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间有稳定的电势差
B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而保持两极之间有稳定的电势差
C.只要电路中有电源,电路中就一定有电流
D.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
6.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,首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。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是( )
A. B.
C. D.
7.某电解液中,若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某截面,已知e=1.6×10-19 C,那么通过这个截面的电流是多少
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8.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷,每单位长度上电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为( )
A.qv B. C.qvS D.
9.在导体中有电流通过时,下列说法正确的是( )
A.电子定向移动速率接近光速
B.电子定向移动速率即是电场传导速率
C.电子定向移动速率即是电子热运动速率
D.在金属导体中,自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动
10.铜的摩尔质量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为e,今有一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I时,电子定向移动的平均速率为( )
A.光速c B. C. D.
11.(多选)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的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( )
A.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
B.若电荷量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
C.若使ω、Q不变,将橡胶圆环拉伸,使环半径增大,电流将变大
D.若使ω、Q不变,将橡胶圆环拉伸,使环半径增大,电流将变小
