课时作业：第二章恒定电流1电源和电流

1 电源和电流
[课时作业]
[A组　基础巩固]
一、单项选择题
1．关于电流，以下说法正确的是(　　)
A．通过截面的电荷量多少就是电流的大小
B．电流的方向就是电荷定向移动的方向
C．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流
D．导体两端没有电压就不能形成电流
解析：根据电流的概念，电流是单位时间通过截面的电荷量，知A项错．规定正电荷定向移动的方向为电流方向，B项错．自由电荷持续的定向移动才会形成电流，C错，D对．
答案：D
2．重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其电流强度为
1.2×10－5 A，则在1 s内发射的重离子个数为(e＝1.6×10－19 C)(　　)
A．3.0×1012 B．1.5×1013
C．7.5×1013 D．3.75×1014
解析：离子是＋5价的，则每个离子的电荷量是q＝5×1.6×10－19 C,1 s内发射的重离子的电荷量是Q＝1.2×10－5 C，所求离子的个数为N＝＝1.5×1013，选项B正确，选项A、C、D错误．
答案：B
3．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横截面，那么通过这个横截面的电流是(　　)
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
解析：由题意知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s内通过某横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.
由电流的定义式知I＝＝ A＝3.2 A，故正确选项为D.
答案：D
4.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积S铝＝2S铜．在铜导线上取一截面A，在铝导线上取一截面B，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是(　　)
A．IA＝IB B．IA＝2IB
C．IB＝2IA D．不能确定
解析：这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等，导线的组成材料不同等等．但关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据I＝可知电流强度相等．
答案：A
5．(2018·河南十校联考)一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则运动的速率为v0，导体中通过的电流为I.则下列说法正确的是(　　)
A．自由电子定向移动的速率为v0
B．自由电子定向移动的速率为v＝
C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c
D．自由电子定向移动的速率为v＝
解析：解答本题的关键是理解v和n的物理意义，电流微观表达式I＝nqSv中的n为单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，故自由电子定向移动的速率不能用I＝nqsv计算．t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是vt内的自由电子数，其数量为nvt，电荷量q＝nvte，所以电流I＝＝nev，v＝，故选项D正确．
答案：D
二、多项选择题
6．在导体中有电流通过时，下列说法正确的是(　　)
A．电子定向移动速率很小
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
解析：电子定向移动的速率很小，数量级为10－5m/s，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了很小的定向移动，故A、D正确．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．
答案：AD
7.如图所示是一款MP4播放器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣．MP4的充电电池多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500 mA，则以下说法正确的是(　　)
A．1 s内通过电池某一横截面的电荷量为500 C
B．1 s内通过电池某一横截面的电荷量为0.5 C
C．充电过程把其他形式的能转化为电能
D．充电过程把电能转化为其他形式的能
解析：由电流的定义式得q＝It＝0.5 C，故A错，B对．充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来，故C错，D对．
答案：BD
8．通常一次闪电过程历时约0.2～0.3 s，它由若干个相继发生的闪击构成．每个闪击持续时间仅40～80 μs，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中．在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109V，云地间距离约为1 km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云地间的电场是均匀的．根据以上数据，下列判断正确的是(　　)
A．闪电电流的瞬时值可达到1×105 A
B．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 W
C．闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/m
D．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J
解析：由电流的定义式I＝知I＝ A＝1×105 A，A正确；整个过程的平均功率P＝＝＝ W＝3×1010 W(t代0.2或0.3)，B错误；由E＝＝ V/m＝1×106 V/m，C正确；整个闪电过程向外释放的能量为电场力做的功W＝qU＝6×109 J，D错误．
答案：AC
三、非选择题
9．已知铜导线中的电流为1 A，铜导线的横截面积为1 mm2，求：
(1)在1 s内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量e＝1.6×10－19 C)
(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米含有8.5×1028个自由电子)
解析：(1)1 s内通过铜导线横截面的电荷量为q＝It＝1 C．所以1 s内通过铜导线横截面的电子个数N＝＝＝6.25×1018(个)．
(2)由电流的微观表达式I＝nqSv得，自由电子的平均移动速率
v＝
＝ m/s
≈7.35×10－5 m/s.
答案：(1)6.25×1018个　(2)7.35×10－5 m/s
[B组　能力提升]
一、选择题
1．如图所示，电解池内有都为一价离子的电解液，时间t内通过溶液内某横截面的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，则下列说法正确的是(　　)
A．正离子定向移动形成的电流方向从A到B，负离子定向移动形成的电流方向从B到A
B．溶液内正、负离子向相反方向移动，电流抵消
C．溶液内电流方向从A到B，电流I＝
D．溶液内电流方向从A到B，电流I＝
解析：正电荷定向移动的方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，有正、负电荷反向经过同一横截面时，I＝公式中q应该是正、负电荷电荷量绝对值之和，故I＝，电流方向由A指向B，故选项D正确．
答案：D
2．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：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＝ .
答案：B
二、非选择题
3．已知电子的电荷量为e、质量为m，氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？
解析：截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量q＝e，
则有I＝＝，
由库仑力提供向心力有k＝mr
由以上两式解得I＝.
答案：
4.在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，那么：
(1)正、负离子定向移动的方向如何？
(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？
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，电极之间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)电流I＝＝ A＝4 A.
答案：(1)正离子向右移动，负离子向左移动　
(2)向右　(3)16 C　(4)4 A