2.1 电源和电流+同步作业Word版含解析

2.1 电源和电流
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．关于电源的作用，下列说法不正确的是(　A　)
A．为电流提供自由电子　　 B．使导体中形成电场
C．保持导体两端的电压　　 D．使自由电荷定向移动起来
解析：电源是提供电能的装置，电源是将其它形式的能转换为电能的装置，它可以使导体两端保持一定的电压，从而使导体中的电子运动起来形成电流；故BCD正确，A错误。
2．下列关于电流的说法中正确的是(　B　)
A．根据I＝，可知I与q成正比
B．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位之一
C．电流既有强弱，又有方向，是矢量
D．如果在一段相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流一定是恒定电流
解析：I＝是电流的定义式，不能错误地认为I与q成正比，故A错误；电流虽然既有强弱，又有方向，但是电流的运算法则是代数加减，所以电流是标量，C错误；恒定电流是大小和方向均保持不变的电流，所以D项错误。
3．(2016·杭州二中高二检测)关于电流，下列说法正确的是(　B　)
A．导体中无电流的原因是其内部的自由电荷停止了运动
B．同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大
C．由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多
D．电流的传导速率就是导体内自由电荷的定向移动速率
解析：导体中无电流时，内部的自由电荷仍在无规律运动，选项A错误；由I＝nqvS可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大，选项B正确；电流的大小与电荷无规则运动的快慢无关，选项C错误；电流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而自由电荷的定向移动速率远小于光速，选项D错误。
4．关于电流的方向，下列说法中正确的是(　AD　)
A．在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．电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板
解析：在电源供电的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源的内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A正确，B错误。电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C错误。电容器充电时，电子流入负极板，所以电流从负极板流出，流入正极板，D正确。
5．如图所示，福娃欢欢带正电，福娃贝贝带负电，用导体棒连接的瞬间，就一系列问题两人发生争执，你认为下列说法正确的是(　ACD　)
A．福娃欢欢说，电流计指针偏转，有瞬时电流
B．福娃贝贝说，电流计指针不偏转，无电流
C．福娃欢欢说，最终我们是等势体
D．福娃贝贝说，最终导体棒内的电场强度等于零
解析：带正电荷的福娃欢欢的电势高于带负电荷的福娃贝贝的电势，用导体棒连接的瞬间，电流表指针偏转，有瞬时电流，A正确、B错误；最终达到静电平衡，成为等势体，导体棒内的电场强度等于零，C、D正确。
二、非选择题
6．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2s内有1.0×1018个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？
答案：0.16A，方向由A指向B。
解析：NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－离子，它们在电场力作用下向相反方向运动。因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na＋定向移动方向相同，即由A指向B。
Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－19C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A运动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过M横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，
则有I＝＝
＝A
＝0.16A
7．(2016·郑州一中高二上学期检测)导线中的电流是10－8A，导线的横截面积为1mm2。
(1)在1s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e＝1.6×10－19C)?
(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)自由电子沿导线移动1cm，平均需要多少时间？
答案：(1)6.25×1010个　(2)7.4×10－13m/s　(3)1.35×1010s
解析：(1)N＝＝＝个＝6.25×1010个。
(2)由公式I＝neSv得
v＝＝m/s
≈7.4×10－13m/s。
(3)由v＝得t＝＝s≈1.35×1010s。
能力提升
一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题)
1．(2016·北京101中学高二段考)我国北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道，电子电荷量e＝1.6×10－19C，在整个环中运行的电子数目为5×1011个，设电子的运行速度是3×107m/s，则环中的电流是(　A　)
A．10mA　　 B．1mA
C．0.1mA　　 D．0.01mA
解析：电子运动一周的时间为T＝，在T时间内通过任意横截面的电荷量为：q＝ne，电流为：I＝＝＝A＝10mA。
2．如图所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为(　A　)
A．vq　　 B．
C．qvS　　 D．qv/S
解析：在运动方向上假设有一截面，则在t时间内通过截面的电荷量为Q＝vt·q
等效电流I＝＝vq故A正确。
3．如图所示的电解液接入电路后，在t时间内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于通过该截面的电流的说法中，正确的是(　D　)
A．当n1＝n2时，电流大小为零
B．当n1>n2时，电源外部电流方向由A指向B，电流I＝
C．当n1D．电源外部电流方向由A指向B，电流I＝
解析：因为电解液中的电流是正、负离子同时向相反方向移动形成的，二者由于定向移动形成的电流方向相同，故应相加，所以I＝，电源外部电流方向由A指向B，故选项D正确。
4．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕中心轴线以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有(　AB　)
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
解析：正电荷Q均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面，则一个周期T内穿过此截面的电荷量为Q，由电流的定义式I＝及T＝得，环中等效电流为I＝＝，故选A、B。
5．关于导体中的恒定电场，下列说法中正确的是(　CD　)
A．导体中的电场是由电源两极在空间直接形成的
B．导体中的电场是导体内自由电荷形成的
C．导体中的电场线始终和导线平行
D．导体中的电场分布不随电荷的移动和时间而改变
解析：导体中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的稳定电场，电场的分布不随时间发生改变。
二、非选择题
6．夏季某日午后，某地区距地面约1km的空中有两块乌云，相距3km，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109V不变。已知空气的电场击穿场强为3×106V/m。请对以下问题进行估算。
(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣？
(2)当电闪雷鸣时，若两块乌云之间通过的电量为500C，可释放多少能量？
(3)这次放电现象历时约0.01s，则其平均电流约为多大？
答案：(1)1000m　(2)1.5×1012J　(3)5×104A
解析：(1)由E＝得
d＝＝m＝1000m。
(2)释放的能量
E能＝qU＝500×3×109J＝1.5×1012J。
(3)由电流的定义得
I＝＝A＝5×104A。
7．如图是静电除尘器示意图，A接高压电源的正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电荷，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了。已知每千克煤粉会吸附mmol电子，每昼夜能除尘nkg，计算高压电源的电流强度I(电子电荷量设为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t)。
答案：
解析：根据电流强度定义式I＝，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就能够求解电流强度I，需要注意的是，流过电源的电荷量Q跟煤粉吸附的电荷量Q′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量Q′＝Q。因为Q′＝mnNAe，Q＝It，所以mnNAe＝It，I＝。