《学霸笔记 同步精讲》第11章电路及其应用 1.电源和电流 练习（教师版）物理人教版必修3

1.电源和电流
课后训练巩固提升
基础巩固
1.下列关于电源的说法正确的是(　　)
A.电源就是电压
B.电源的作用是使电源的正、负极保持一定量的正、负电荷,维持一定的电势差
C.与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的
D.在电源内部正电荷由正极流向负极,负电荷由负极流向正极
答案:B
解析:本题通过考查对电源的理解,培养物理观念。在电源内部由非静电力将正电荷由负极搬运到正极,将负电荷由正极搬运到负极,使正、负极维持一定的电势差,电源不是电压,故A、D错误,B正确;导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,故C错误。
2.金属导体内电流增强,是因为(　　)
A.导体内单位体积的自由电子数增多
B.导体内自由电子定向移动的速率增大
C.导体内电场的传播速率增大
D.导体内自由电子的热运动速率增大
答案:B
解析:对于确定的金属导体,单位体积内的自由电子数是一定的,而且导体内电场的传播速率也是一定的,所以A、C错;导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大,使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大,B正确;导体内自由电子的热运动速率增大会阻碍电流增强,D错误。
3.在10 s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电荷量为2 C,向左迁移的负离子所带电荷量为3 C,那么电解槽中电流大小为(　　)
A.0.1 A B.0.2 A
C.0.3 A D.0.5 A
答案:D
解析:10 s内通过横截面的电荷量等于正离子与负离子电荷量绝对值之和,Q=2 C+3 C=5 C,电流I==0.5 A,D选项正确。
4.非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物,它放电的电压可达100 V,电流可达50 A,每秒放电150次,其放电情况可近似看作如图所示的图线。则放电1 s非洲电鳐放出的电荷量为(　　)
A.25 C B.50 C
C.150 C D.250 C
答案:A
解析:由题图可得1 s内该鱼的放电时间为0.5 s,根据I=,可得q=It=50×0.5 C=25 C,故A正确。
5.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I;设每单位长度的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e,此电子定向移动的速率为v,在时间t内,通过导线横截面的自由电子数可表示为(　　)
A.nvt B.nvtS
C. D.
答案:A
解析:横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,每单位长度的导线中有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为e,此时电子定向移动的速率为v,则I=nev。则时间t内通过导体横截面的电荷量q=It,自由电子数目可表示为N==nvt。故A正确,B、C、D错误。
6.如图所示的电解槽中,如果在4 s内各有8 C的正、负电荷通过面积为0.8 m2的横截面AB。
(1)在图中标出正、负离子定向移动的方向。
(2)电解槽中的电流方向如何
(3)4 s内通过横截面AB的电荷量为多少
(4)电解槽中的电流为多大
答案:(1)如图所示　(2)向右　(3)16 C　(4)4 A
解析:(1)电源与电解槽中的两极相连后,左侧电极电势高于右侧电极,由于在电极之间建立电场,电场方向由左指向右,故正离子向右移动,负离子向左移动。
(2)电解槽中的电流方向向右。
(3)8 C的正电荷向右通过横截面AB,而8 C的负电荷向左通过该横截面,相当于又有8 C正电荷向右通过横截面,故4 s内通过横截面AB的电荷量为16 C。
(4)I= A=4 A。
能力提升
1.下列关于电流的说法正确的是(　　)
A.金属导体中,电流的传播速率就是自由电子定向移动的速率
B.温度升高时,金属导体中自由电子热运动加快,电流也就加大
C.电路接通后,电子就由电源出发,只要经过一个极短的时间就能到达用电器
D.通电的金属导体中,自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动,电流的传播速率等于光速
答案:D
解析:区别三种速率,电流的速度为光速,电流的大小与自由电子定向移动的速度有关,与热运动的速率无关。通电瞬间完成,不是电子从电源出发到达用电器。
2.关于电流,下列说法正确的是(　　)
A.电流的计算式I=,适用于任何电荷的定向移动形成的电流
B.由I=nqSv可知,金属导体中自由电荷的运动速率越大,电流一定越大
C.电荷定向移动的方向就是电流的方向
D.因为电流有方向,所以电流是矢量
答案:A
解析:电流的计算式I=适用于任何电荷的定向移动形成的电流,选项A正确;由I=nqSv可知,电流的大小由导体的材料(决定n)、导体的横截面积(S)和电荷定向移动的速率(v)共同决定,选项B错误;物理学中把正电荷定向移动的方向规定为电流的方向,负电荷定向移动的反方向是电流的方向,选项C错误;电流的合成遵循代数合成法则,故电流是标量,选项D错误。
3.如图所示,电解池内有二价离子的电解液,在时间t内通过溶液截面S的正离子数为n1,负离子数为n2。设元电荷电荷量为e,则下列说法正确的是(　　)
A.溶液内电流方向从A到B,电流大小为
B.溶液内电流方向从B到A,电流大小为
C.溶液内正、负离子反方向移动,产生的电流相互抵消
D.溶液内电流方向从A到B,电流大小为
答案:D
解析:溶液内正、负离子反方向移动,通过截面的电荷量为正、负离子电荷量绝对值之和,电流为,故选D。
4.在显像管的电子枪中,炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设电子的初速度为零,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.
答案:B
解析:经加速电场加速后,eU=mv2,v=,电子束的电流为I=neSv,n=,Δl长的一小段的电子束内的电子个数为N=nSΔl=。
5.北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道。当环中电子以光速的流动而形成10 mA的电流时,环中运行的电子数目为(　　)
A.5×1010
B.5×1011
C.1×102
D.1×104
答案:B
解析:电子运动一周所需要的时间t= s=8×10-6 s
在圆形轨道上任取一横截面,则在时间t内通过该横截面的电荷量为
q=It=10×10-3×8×10-6 C=8×10-8 C
环中运行的电子数n==5×1011。
6.某摄影爱好者拍摄到的闪电如图所示,闪电产生的电流是不稳定的,假设某次闪电产生的电流可等效为2×105 A,历时1×10-3 s。若闪电定向移动的是电子,这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡供电,则能维持多长时间
答案:400 s
解析:q=It=2×105×1×10-3 C=200 C
供电时间t'= s=400 s。
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