11.1 电源和电流 同步巩固练 2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册

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11.1 电源和电流 同步巩固练
2024-2025学年物理人教版(2019) 必修第三册
一、单选题
1．下列关于电源的说法正确的是（　　）
A．电源的电动势就是电压
B．电源的作用是使电源的正、负极始终带一定数量的正、负电荷，维持一定的电势差
C．在电源内部电子由负极被搬向正极
D．只要有电源，电路中就能产生持续的电流
2．如图所示，在水平放置的金属导体中，3s内有12C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．0.25A 向左 B．0.25A 向右
C．4.0A 向左 D．4.0A 向右
3．2023年诺贝尔物理学奖颁给了三位研究阿秒激光的三位科学家，“阿秒（as）”是时间单位，。若电子绕氢原子核运动的周期为160as，则电子运动形成的等效电流为（　　）
A．1.5mA B．0.15mA C．1mA D．0.1mA
4．北京正负电子对撞机的储存环是半径为R的圆形轨道，当环中电子以光速的沿环运动而形成I的等效电流时，环中运行的电子数目为（已知光速为c，电子电荷量为e）（　　）
A． B． C． D．
5．在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场，设其初速度为零，经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是(　　)
A． B．
C． D．
6．一质子源沿电场方向均匀发射质子（初速度视为零），经电场加速后形成细柱形质子流，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子流中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，则其中的电流之比x与质子数之比y分别为（　　）
A．1∶1　1∶2 B．1∶2　1∶1
C．1∶1　2∶1 D．1∶4　2∶1
7．如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有个二价正离子通过溶液内某截面S，有个二价负离子通过相同截面，设e为元电荷，以下说法正确的是（ ）

A．当时，电流为零
B．当时，电流方向从，电流为
C．无论大小如何，电流方向都从，电流大小都为
D．无论大小如何，电流方向都从，电流大小都为
8．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
二、多选题
9．关于电流的方向，下列说法正确的是（　　）
A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
B．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端
C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同
D．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反
10．关于电流下列说法正确的是（ ）
A．由可知电流与通过导体某一横截面的电荷量成正比，与所用时间成反比
B．由可知在任何电路中电流皆与电压成正比，与电阻成反比
C．由可知对于某一确定的金属导体，其电流与导体内自由电子定向移动的平均速率成正比
D．由可得，可知当t一定时，通过导体某一横截面的电荷量与电流I成正比
11．如图为一块手机电池的文字说明，下列说法正确的是（　　）
A．该电池的容量为3500mA·h
B．该电池的容量为3.5A·h
C．该电池在工作时的电流为500mA
D．若该电池以10mA的电流工作，可用350h
12．心脏除颤器，又称电复律机，其工作原理是利用高压整流后向储能电容C充电，使电容器获得一定的储能。治疗时，把两电极板放于患者心脏附近，按下放电按钮，在极短的时间内完成放电。一般体外除颤能量在之间，最大不超过400J。若心脏除颤器的电容器的电容为，在某次治疗时设定除颤能量为200J。在2ms内放电至两极板间电压为0，放电时忽略人体的电阻变化。已知充电后电容器贮存的电能表达式为，其中C表示电容器的电容，U表示充电后电容器极板间的电压，下列说法正确的是（　　）
A．充电完成后，两极板之间的电压为
B．放电完成后电容器的电容变为0
C．电容器最大的电压约为
D．该次治疗过程，平均放电电流为20A
13．如图所示，半径为R（远大于圆环横截面半径）的橡胶圆环带均匀正电荷，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直于环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，将产生等效电流。下列说法正确的是（　　）
A．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不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
C．若、Q不变，使环的半径增大，电流将变大
D．若、Q不变，使环的半径增大，电流将变小
三、解答题
14．据报道，我国每年心源性猝死案例高达55万，而心脏骤停最有效的抢救方式是尽早通过AED自动除颤机给予及时治疗。某型号AED模拟治疗仪器的电容器电容是20μF，充电至最大电压8kV，并可以在4ms时间内完成放电。求：
（1）电容器充电至最大电压的带电量；
（2）放电时的平均电流；
（3）放电完成后，电容器电容多大。
15．某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，质子先被加速到具有较高的能量，然后被引向轰击肿瘤，杀死其中的恶性细胞，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，细柱形的质子流横截面积为S，其等效电流为I； 已知质子的加速长度为d， 加速电场为匀强电场，质子电量为q，质量为m，求：
（1） 加速电场中质子的加速度大小a；
（2）质子在加速电场中获得的最大速度v。
（3） 加速后这束质子流内单位体积的质子数n。
参考答案
1．B
A．电源的电动势不是电压，当外电路断路时，路端电压等于电源电动势，A错误；
B．电源的作用是使电源的正、负极始终带一定数量的正、负电荷，维持一定的电势差，B正确；
C．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，从而保持稳定的电势差，C错误；
D．电路中形成持续的电流的条件是有电源且电路闭合，D错误。
故选B。
2．C
在水平放置的金属导体中，3s内有12C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。大小为
故选C。
3．C
电子运动形成的等效电流为
故选C。
4．D
电子在圆形轨道运动的周期为
根据电流定义式可得
联立可得环中运行的电子数目为
故选D。
5．B
在加速电场中有
eU＝mv2
得
v＝
在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电荷量为
q＝IΔt＝I
则电子个数
n＝＝
故选B。
6．C
设电流横截面积为S，质子速度为v，单位体积内的质子数为n，则时间内通过横截面的质子数为
电荷量为
电流为
根据电荷守恒，两处电荷量相同，则
即
根据动能定理
得
故选C。
7．D
由题意可知，流过溶液截面上的电量为
则电流大小为
方向与正电荷的定向移动方向相同，则电流方向由A到B。
故选D。
8．B
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。
9．AD
AB．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，故A正确，B错误；
CD．电子带负电，电子运动形成的等效电流方向与电子运动的方向相反，故C错误，D正确。
故选AD。
10．CD
A．是电流的定义武，I与q和t无关，故A错误；
B．欧姆定律只适用于纯电阻电路，故B错误；
C．电流在微观上与n、e、S、v有关，对于某一确定的金属导体I只与v有关且与v成正比，故C正确；
D．通过导体某一横截面的电荷量q由I和t决定，故D正确。
故选CD。
11．ABD
AB．由图可知，该电池的容量为3500mA·h=3.5A·h，故AB正确；
C．由于不知道电池正常工作的时间，所以无法计算该电池在工作时的电流，故C错误；
D．若该电池以10mA的电流工作，则可工作的时间为
故D正确。
故选ABD。
12．AC
A．由公式
带入数据解得
故A项正确；
B．电容器的电容与所带电量无关，由其本身决定，故B项错误；
C．当除颤器的能量最大时，其电压也最大，由题意可知，除颤器的最大能量为400J。由公式
解得
故C项正确；
D．由之前的分析可知，此次治疗，电容器的电压为，由公式
解得电容器极板上带的电荷量为
由电流的定义有
故D项错误。
故选AC。
13．AB
在圆环上取很小的一段长度，根据电流的定义可得等效环形电流为
所以使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，若电荷量Q不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，而I与R无关，所以若、Q不变，使环的半径增大，电流不变。
故选AB。
14．（1）0.16C；（2）40A；（3）20μF
（1）根据电容的定义式，可得
（2）电容器放电过程的平均电流强度大小为
（3）电容器的电容与电容器的带电荷量无关，所以当电容器放完电后，其电容保持不变，仍然是20μF。
15．（1）；（2）；（3）
（1）加速电场中质子的加速度大小
（2）根据动能定理
质子在加速电场中获得的最大速度
（3） 根据
可得加速后这束质子流内单位体积的质子数
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