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课时跟踪检测(十一) 电源和电流
A组—重基础·体现综合
1．某金属导体内，若在2 s内有3.2 C的电子定向通过某横截面，则电流大小为( )
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
解析：选C 根据电流的定义式可知，电流大小为I＝＝ A＝1.6 A，故选C。
2．(多选)如图所示的电流—时间图像，不属于恒定电流的是( )
解析：选BCD 恒定电流是指大小和方向都不变的电流，所以A属于恒定电流，B、C、D不是恒定电流。
3．下列说法中正确的是( )
A．导体中只要电荷运动就形成电流
B．在国际单位制中，电流的单位是A
C．电流有方向，它是一个矢量
D．根据I＝，可知I与q成正比
解析：选B 导体中只有电荷能定向运动才能形成电流，选项A错误；在国际单位制中，电流的单位是A，选项B正确；电流有方向，但它是一个标量，选项C错误；根据I＝，电路中的电流强度用电荷量与时间的比值来量度，但是与电荷量和时间无关，选项D错误。
4．关于电流，下列说法正确的是( )
A．电子的运动速率越大，电流就越大
B．单位时间内通过导体横截面积的电荷量越多，导体中的电流越大
C．导体中无电流的原因是其内部自由电荷停止了运动
D．导体中的电流，一定是自由电子的定向移动形成的
解析：选B 电流大小与电子运动速率无关，故A错误；电流的定义为电荷量与时间的比值，如果单位时间内通过截面的电荷量越多，则电流越大，故B正确；导体中无电流时，内部的自由电荷仍在做无规则热运动，故C错误；导体中的电流，不一定是自由电子的定向移动形成的，也可能是其他带电离子定向移动形成的，选项D错误。
5．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有K个二价正离子到达阴极，有2K个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( )
A．0 B.
C. D.
解析：选B 由题意可知，电离时通过导体截面的电荷量为2Ke，由电流公式I＝得I＝，故A、C、D错误，B正确。
6.如图所示，是通有恒定电流的某段导体。在2 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是( )
A．8×10－19 A、向右 B．8×10－19 A、向左
C．5 A、向左 D．5 A、向右
解析：选C 根据电流的定义式I＝得电流的大小为I＝ A＝5 A，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷移动的方向相反，故电流向左，故A、B、D错误，C正确。
7．第26届国际计量大会重新定义了电流单位安(A)，当元电荷e以单位C(即A·s)表示时，将其数值取为1.602 176 634×10－19 C来定义安(培)。则在新的定义下流过金属导体电流为1 A时，单位时间内通过导体横截面的电子个数为( )
A．1×10－19 B．1.602 176 634×1019
C. D.
解析：选C 根据q＝It＝ne，可得电子个数n＝＝，C正确，A、B、D错误。
8．北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240 m的圆形轨道。当环中电流为10 mA时，若电子的速度是光速的，求在整个环中运动的电子数(光速为3×108 m/s)。
解析：先求出电子运动一周所用的时间，再求出一个周期内通过某截面的电荷量，最后由电荷量求电子个数。
电子运动一周所需要的时间
t＝ s＝8×10－6 s，
在圆形轨道上取一个横截面，则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有的电子的总电荷量为
q＝It＝10×10－3×8×10－6 C＝8×10－8 C，
环中具有电子数
n＝＝＝5×1011(个)。
答案：5×1011(个)
组—重应用·体现创新
9．某同学设计了一种利用放射性元素β衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生β衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为α弧度，则通过S的电流大小约为( )
A. B. C. D.
解析：选A 单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，则t时间内从放射性物质射出的电荷量Q总＝Net，结合几何关系可知在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S上的电荷量为Q＝Q总＝Net，根据电流的定义有I＝＝，故选A。
10．(多选)如图所示，一金属导线的横截面积为S，单位体积内有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子做无规则运动的平均速率为v0，定向移动的速率是v，则( )
A．导线中电流为neSv0
B．导线中电流为neSv
C．时间t内流过导线某一横截面的电荷量为neSv0t
D．时间t内流过导线某一横截面的电荷量为neSvt
解析：选BD 设题图中导线的长度为l，则有l＝vt，导线的体积V＝Sl＝Svt，则在t时间内该导线内的自由电子都能通过右侧的横截面，所以在t时间内通过导体右侧横截面的电荷量q＝neV＝neSvt，可知在时间t内流过导线某一横截面的电荷量为neSvt，由电流的定义式可知导线中电流为I＝＝＝neSv，故A、C错误，B、D正确。
11．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.
解析：选B 设单位体积内电子数为n，对电子加速过程应用动能原理：eU＝mv2
所以电子刚出电场时定向移动速度v＝
由电流的微观表达式I＝nSqv得：n＝＝ ，
Δl内的电子数为：
N＝n·ΔlS＝ ，故B正确。
12．导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2。
(1)在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e＝1.6×10－19 C)
(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)
(3)自由电子沿导线定向移动1 m，平均要多少时间？
解析：(1)N＝＝＝6.25×1018个。
(2)由公式I＝neSv，得v＝＝
m/s
≈7.35×10－5 m/s。
(3)沿导线移动1 m需用时
t＝ s≈3.78 h。
答案：(1)6.25×1018 个 (2)7.35×10－5 m/s
(3)3.78 h
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共34张PPT)
1 电源和电流
核心素养点击
物理观念 (1)了解电流的形成条件、电源的作用和导体中的恒定电场。
(2)理解电流的定义、定义式、单位及方向的规定，会用公式q＝It分析相关问题。
科学思维 会推导电流的微观表达式，从微观的角度认识影响电流大小的因素。
科学态度与责任 了解电动汽车中的电池，体会电源的使用对人类生活和社会发展的影响。
1．填一填
(1)定义：如图所示，能把 从A搬运到B的装置。其中A、B为电源的两个 。
(2)作用：使电路中的电流能够 存在。
电子
电极
持续
2．判断
(1)电源的两极间存在一定的电势差。 ( )
(2)电源能把正电荷从正极搬运到负极。 ( )
(3)电源的作用就是将其他形式的能转化为电能。 ( )
√
×
√
3．想一想
如图甲、乙所示，为什么电闪雷鸣时，强大的电流能使天空发出耀眼的强光，但它只能存在于一瞬间，而灯泡却能持续发光？
甲 乙
提示：闪电不能产生持续的电流，而灯泡发光时有电源提供持续的电流。
1．填一填
(1)恒定电场：稳定分布的电荷所产生的 的电场。
(2)自由电荷定向运动的平均速率特点：在恒定电场的作用下，导体中的自由电荷做 运动，在运动过程中与导体内不动的粒子不断 ，阻碍了自由电荷的定向运动，结果是大量自由电荷定向运动的平均速率不随_____变化。
(3)恒定电流：大小、方向都不随 变化的电流。
稳定
定向
碰撞
时间
时间
2．判断
(1)电流的方向为电荷定向移动的方向。 ( )
(2)电流既有大小，又有方向，是矢量。 ( )
(3)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多。 ( )
×
×
√
3．想一想
有同学认为“只有导体中才可有电流”，谈一谈你的认识。
提示：电荷定向移动形成电流，不论是导体内还是其他空间只要有电荷定向移动就可形成电流，如氢原子中核外电子做匀速圆周运动时，形成了一环形电流等。
[问题驱动]
如图所示，在装有导电液体的细管中，有正、负两种电荷向相反的方向运动，在时间t内通过细管某截面的正电荷为q1，通过此截面的负电荷为q2。
(1)确定通过导电液体中电流的方向。
提示：电流方向为正电荷定向移动方向或负电荷定向移动方向的反方向，故导电液体中电流方向为由左向右。
(2)计算导电液体中电流的大小。
【素养训练】
1．如图所示是通有恒定电流的某段导体。在5 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是 ( )
A．2 A、向右 B．2 A、向左
C．50 A、向右 D．50 A、向左
2．如图所示，某电解池中，若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是 ( )
A．0.8 mA，水平向左 B．0.08 mA，水平向左
C．1.6 mA，水平向右 D．0.16 mA，水平向右
【重难释解】
1．电流的微观表达式的推导
如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量大小为e。则：
【素养训练】
3．(多选)如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A，在粗铜导线上取一个截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的 ( )
4．如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为
( )
一、培养创新意识和创新思维
1．在潮湿、高温、高压的情况下，绝缘体有可能变为导体。例如，空气是绝缘体，但在一定条件下也可能转变为导体。在雷电现象中，由于两云层之间的电压极高，将空气击穿，此时空气就成了导体(如图)。因此，绝缘体和导体的划分与其周围的条件密切相关。假设某次雷电持续时间为0.5 s，所形成的平均电流为6.0×104A，若这些电荷以0.5 A的电流通过电灯，则电灯可供照明的时间为多长？
二、注重学以致用和思维建模
2.(多选)如图所示，半径为R的橡胶圆环上均匀分布着正电荷，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应有 ( )
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，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小
