人教版物理选修3-1 同步练习：第2章 第1节 电源和电流
文档属性
| 名称 | 人教版物理选修3-1 同步练习：第2章 第1节 电源和电流 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 179.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-12-29 21:51:38 | ||
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文档简介
第二章 恒定电流
第1节 电源和电流
恒定电场
1.有稳定电流时关于导体中的恒定电场,下列说法中正确的是( D )
A.导体中的电场是由电源两极电荷在空间直接形成的
B.导体中的电场是导体内自由电荷形成的
C.由于处于静电平衡状态,导体内场强为零
D.导体中的电场分布不随时间变化
解析:导体中的电场是由电源、导线所积累的电荷共同形成的,当电路达到稳定时,导体中的电场为恒定电场,不随时间变化,故选项A,B,C错误,选项D正确.
对电流、恒定电流的理解
2.(多选)对于有恒定电流通过的导体,下列说法正确的是( CD )
A.导体内部的电场强度为零
B.导体是个等势体
C.导体两端有恒定的电压存在
D.通过导体某个截面的电荷量在任何相等的时间内都相等
解析:有恒定电流通过的导体其内部为恒定电场,各部分电势不同,选项A,B均错误;产生恒定电流的原因是导体两端存在恒定的电压
,选项C正确;由于电流恒定,则通过导体某个截面的电荷量在任何相等的时间内都相等,选项D正确.
3.关于电流,下列说法中正确的是( C )
A.通过导线截面的电荷量越多,电流越大
B.导体内没有电流,说明导体内部的电荷没有移动
C.单位时间内通过导体截面的电荷量越多,导体中的电流越大
D.因为电流有方向,所以电流是矢量
解析:通过导线截面的电荷量与时间的比值决定了电流的大小,选项A错误;导体中没有电流,说明自由电荷没有定向移动,但自由电荷并不是不移动,选项B错误;单位时间内通过导体截面的电荷量越多,导体中的电流越大,选项C正确;电流有方向,但电流是标量,选项D错误.
电流的计算
4.某电解池,如果在2
s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1
m2的某截面,那么通过这个截面的电流是( C )
A.0
B.0.8
A
C.1.6
A
D.3.6
A
解析:在电解池中,正离子和负离子在静电力作用下向相反方向运动,形成的电流方向相同,则通过截面的电荷量为两者绝对值之和,由I=得,I=
A=1.6
A,选项C正确.
5.(多选)如图所示,将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来,已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍,在铜导线上取一个截面A,在铝导线上取一个截面B,若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两个截面的( AD )
A.电流相等
B.电流不相等
C.自由电子定向移动的速率相等
D.自由电子定向移动的速率不相等
解析:由于在1秒内通过两段导体截面的电子数相等,则通过这两个截面的电流相等,选项A正确、B错误;由I=nqSv知横截面积大的电子定向移动的速率一定小,故选项C错误、D正确.
电流的微观表达式的应用
6.关于“电荷在电路中定向移动形成电流”有如下说法,其中正确的是( B )
A.电流的速度就是自由电荷在电路中定向移动的速度
B.电流的速度就是电场在电路中传播的速度
C.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向
D.在普通电路中,自由电荷定向移动的速度和普通子弹的速度数量级相当
解析:电流的速度是电场在电路中传播的速度,而自由电荷定向移动的速度很小,一般数量级为10-5
m/s,选项B正确,A,D错误;电流的方向是正电荷定向移动的方向,选项C错误.
7.北京正负电子对撞机的储存环是长为240
m的近似圆形轨道,当环中的电流为10
mA时,若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目是多少
解析:由公式I=,q=Ne,t=得I=,
所以N==5.0×1011个.
答案:5.0×1011个
8.设氢原子中的电子在半径为r的轨道上做圆周运动,电子的质量为m,电子的电荷量为e,静电引力常量为k,试求等效电流的大小.
解析:氢原子核中有质子,质子带正电,电荷量为e,电子绕核做匀速圆周运动的向心力为库仑力,电子质量为m,则其运动方程为
k=m(2πf)2r,
可得电子绕核运动的频率为f=,
根据电流的定义,可知等效电流为
I=ef=.
答案:
(教师备用)
【补偿题组】
1.(针对第4题)某一探测器因射线照射,内部气体电离,在时间t内有n个二价正离子到达阴极,有2n个电子到达探测器的阳极,则探测器电路中的电流为( D )
A.0
B.2ne/t
C.3ne/t
D.4ne/t
解析:通过探测电路的电荷量q=q++q-=2ne+2ne=4ne,则通过探测电路的电流I==,故选项D正确.
2.(针对第7题)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( B )
A.
B.
C.
D.
解析:设电子经加速电场加速后的速度为v,电子束中单位长度内自由电子数为n,则eU=mv2,I=nev,长为Δl的电子束中的电子数N=nΔl,联立以上三式解得N=,故选项B正确.
3.(针对第8题)在某次闪电中,持续时间为0.5
s,所形成的平均电流为6.0×104
A,若闪电过程中产生的电荷以0.5
A的电流通过电灯,试求可供电灯照明的时间.
解析:闪电过程中产生的电荷q=I1t1=6.0×104
A×0.5
s=3×104
C.
当电流I2=0.5
A时,时间t2==
s
=6.0×104
s≈16.7小时.
答案:6.0×104
s(或16.7小时)
第1节 电源和电流
恒定电场
1.有稳定电流时关于导体中的恒定电场,下列说法中正确的是( D )
A.导体中的电场是由电源两极电荷在空间直接形成的
B.导体中的电场是导体内自由电荷形成的
C.由于处于静电平衡状态,导体内场强为零
D.导体中的电场分布不随时间变化
解析:导体中的电场是由电源、导线所积累的电荷共同形成的,当电路达到稳定时,导体中的电场为恒定电场,不随时间变化,故选项A,B,C错误,选项D正确.
对电流、恒定电流的理解
2.(多选)对于有恒定电流通过的导体,下列说法正确的是( CD )
A.导体内部的电场强度为零
B.导体是个等势体
C.导体两端有恒定的电压存在
D.通过导体某个截面的电荷量在任何相等的时间内都相等
解析:有恒定电流通过的导体其内部为恒定电场,各部分电势不同,选项A,B均错误;产生恒定电流的原因是导体两端存在恒定的电压
,选项C正确;由于电流恒定,则通过导体某个截面的电荷量在任何相等的时间内都相等,选项D正确.
3.关于电流,下列说法中正确的是( C )
A.通过导线截面的电荷量越多,电流越大
B.导体内没有电流,说明导体内部的电荷没有移动
C.单位时间内通过导体截面的电荷量越多,导体中的电流越大
D.因为电流有方向,所以电流是矢量
解析:通过导线截面的电荷量与时间的比值决定了电流的大小,选项A错误;导体中没有电流,说明自由电荷没有定向移动,但自由电荷并不是不移动,选项B错误;单位时间内通过导体截面的电荷量越多,导体中的电流越大,选项C正确;电流有方向,但电流是标量,选项D错误.
电流的计算
4.某电解池,如果在2
s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1
m2的某截面,那么通过这个截面的电流是( C )
A.0
B.0.8
A
C.1.6
A
D.3.6
A
解析:在电解池中,正离子和负离子在静电力作用下向相反方向运动,形成的电流方向相同,则通过截面的电荷量为两者绝对值之和,由I=得,I=
A=1.6
A,选项C正确.
5.(多选)如图所示,将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来,已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍,在铜导线上取一个截面A,在铝导线上取一个截面B,若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两个截面的( AD )
A.电流相等
B.电流不相等
C.自由电子定向移动的速率相等
D.自由电子定向移动的速率不相等
解析:由于在1秒内通过两段导体截面的电子数相等,则通过这两个截面的电流相等,选项A正确、B错误;由I=nqSv知横截面积大的电子定向移动的速率一定小,故选项C错误、D正确.
电流的微观表达式的应用
6.关于“电荷在电路中定向移动形成电流”有如下说法,其中正确的是( B )
A.电流的速度就是自由电荷在电路中定向移动的速度
B.电流的速度就是电场在电路中传播的速度
C.电流的方向就是自由电荷定向移动的方向
D.在普通电路中,自由电荷定向移动的速度和普通子弹的速度数量级相当
解析:电流的速度是电场在电路中传播的速度,而自由电荷定向移动的速度很小,一般数量级为10-5
m/s,选项B正确,A,D错误;电流的方向是正电荷定向移动的方向,选项C错误.
7.北京正负电子对撞机的储存环是长为240
m的近似圆形轨道,当环中的电流为10
mA时,若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目是多少
解析:由公式I=,q=Ne,t=得I=,
所以N==5.0×1011个.
答案:5.0×1011个
8.设氢原子中的电子在半径为r的轨道上做圆周运动,电子的质量为m,电子的电荷量为e,静电引力常量为k,试求等效电流的大小.
解析:氢原子核中有质子,质子带正电,电荷量为e,电子绕核做匀速圆周运动的向心力为库仑力,电子质量为m,则其运动方程为
k=m(2πf)2r,
可得电子绕核运动的频率为f=,
根据电流的定义,可知等效电流为
I=ef=.
答案:
(教师备用)
【补偿题组】
1.(针对第4题)某一探测器因射线照射,内部气体电离,在时间t内有n个二价正离子到达阴极,有2n个电子到达探测器的阳极,则探测器电路中的电流为( D )
A.0
B.2ne/t
C.3ne/t
D.4ne/t
解析:通过探测电路的电荷量q=q++q-=2ne+2ne=4ne,则通过探测电路的电流I==,故选项D正确.
2.(针对第7题)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( B )
A.
B.
C.
D.
解析:设电子经加速电场加速后的速度为v,电子束中单位长度内自由电子数为n,则eU=mv2,I=nev,长为Δl的电子束中的电子数N=nΔl,联立以上三式解得N=,故选项B正确.
3.(针对第8题)在某次闪电中,持续时间为0.5
s,所形成的平均电流为6.0×104
A,若闪电过程中产生的电荷以0.5
A的电流通过电灯,试求可供电灯照明的时间.
解析:闪电过程中产生的电荷q=I1t1=6.0×104
A×0.5
s=3×104
C.
当电流I2=0.5
A时,时间t2==
s
=6.0×104
s≈16.7小时.
答案:6.0×104
s(或16.7小时)