物理选修1-1人教新课标版：1.5电流和电源 课时练习2（解析版)
文档属性
| 名称 | 物理选修1-1人教新课标版：1.5电流和电源 课时练习2（解析版) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 72.0KB | ||
| 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 | 2019-11-20 09:52:12 | ||
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文档简介
2019-2020学年人教版选修1-11.5电流和电源课时练习2（解析版)
1．在示波管中，电子枪3s内发射6×1013个电子，则示波管中的电流为（ ）
A．3.2×10-6A B．4.8×10-6A C．9.6×10-6A D．1.6×10-6A
2．关于电流强度，下列说法正确的是
A．根据可知，I与t一定成正比
B．根据可知，当电流I一定时，q与t成正比
C．因为电流有方向，所以电流是矢量
D．电流强度的单位是库仑
3．导体中的电流是5 μA，那么在3.2 s内通过导体的横截面定向移动电荷量为q，相当于有n个电子通过该截面，则下列正确的是
A．q=1.6×10-5 C；n=1014个 B．q=1.6×10-2 C；n=1017个C．q=1.6×10-5 C；n=1015个 D．q=1.6×10-2 C；n=1014 个
4．有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流强度为；设每单位体积的导线中有个自由电子，电子的电量为，此电子的定向移动速率为，在时间内，通过导线橫截面的自由电子数可表示为（ ）
A. B. C. D.
5．下列关于电源电动势的说法中正确的是A．在某电源的电路中，每通过2C的电荷量，电源提供的电能是4J，那么这个电源的电动势是0.5V
B．电动势就是电源两极间的电压
C．电源的电动势与外电路无关
D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
6．以下说法正确的是
A．放在电场中的带电粒子一定受到电场力的作用
B．电源的电动势越大，说明电源储存的电能越多
C．根据电势差的定义式，两点间的电势差 U 与静电力做的功W成正比，与移动电荷的电量 q 成反比
D．在电路中，两点之间的电压就等于这两点的电势差，沿着电流的方向，各点的电势在降低
7．有一横截面积为S的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为I．设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电量为e，此时电子定向移动的速度为v，则在时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为（ ）
A． B． C． D．
8．关于电源和电源电动势，下列说法正确的是（ ）
A．定义电源电动势采用的是比值法，电动势大小与非静电力做功多少相关
B．电动势在数值上等于在电源内阻非静电力把1C的正电荷从负极移送到正极所做的功，也等于电路中通过1C的正电荷时，电源提供的能量
C．电动势等于电源正负极之间的电势差
D．化学电池内正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学力）把正电荷从电势低处移至电势高处，在这两个地方，沿电流方向电势“跃升”
9．两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆，串联后接在某一直流电源两端，如图所示。已知杆a的质量小于杆b的质量，杆a金属的摩尔质量大于杆b金属的摩尔质量，杆a的电阻大于杆b的电阻，假设两种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子(载流子)。当电流达到不变时，若a、b内存在电场，则该电场可视为均匀电场。下列结论中正确的是（ ）
A．两杆内的电场强度都不等于零，且a内的电场强度大于b内的电场强度
B．两杆内的电场强度都等于零C．两杆内载流子定向运动的速度一定相等
D．a内载流子定向运动的速度一定大于b内载流子定向运动的速度
10．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置．充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60﹣0.70之间（包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗）．如图为某一款移动充电宝，其参数见如表，下列说法正确的是（ ）
容量
20000mAh
兼容性
所有智能手机
输入
DC5V2AMAX
输出
DC5V0. 1-2.5A
尺寸
156*82*22mm
转换率
0.60
产品名称
索扬
重量
约430g
A.给充电宝充电时将大部分电能转化为化学能
B.该充电宝最多能储存能量为20000mAh
C.理论上该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为10 h
D.该充电宝给电量为零、容量为3000 mAh的手机充电，则理论上能充满4次
11．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。
（1）一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v。
（a）求导线中的电流I；
（b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安=F。
（2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力F与m、n和v的关系。
（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
每个电子的电荷量大小为e=1.6×10-19C，6×1013个电子总电荷量为
q=6×1013×1.6×10-19C=9.6×10-6C
则示波管中电流大小为：
A. 3.2×10-6A与计算结果相符，故A正确。
B. 4.8×10-6A与计算结果不符，故B错误。
C. 9.6×10-6A与计算结果不符，故C错误。
D. 1.6×10-6A与计算结果不符，故D错误。
2．B
【解析】【详解】
A.由电流定义式
可知电流与不会成正比，在电荷量一定时，电流与成反比，故选项A不符合题意；
B.由电流定义式
可知在电流一定时，与成正比，故选项B符合题意；C.电流有大小，有方向，运算的时候遵守代数运算法则，电流是标量，故选项C不符合题意；
D.电流强度的单位安培，安培是国际单位制中的基本单位之一，故选项D不符合题意。
3．A
【解析】
【详解】
根据电流的定义式得3.2s内通过导体横截面的电荷量为：
通过该截面的电子的个数为：
个
A.q=1.6×10-5 C；n=1014个与分析相符，故A正确；
B.q=1.6×10-2 C；n=1017个与分析不符，故B错误；
C.q=1.6×10-5 C；n=1015个与分析不符，故C错误；
D.q=1.6×10-2 C；n=1014 个与分析不符，故D错误。
4．A
【解析】
在t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中通过的距离为vt，因为铜导线的横截面积为S，则在t时间内，电子经过的导线体积为V=vtS，又因为单位体积的导线有n个自由电子，则在?t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为N=nvS?t．因为流经导线的电流为I，则在t时间内，流经导线的电荷量为q=It，而电子的电荷量为e，则t时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为：；故只有A正确，BCD错误．故选A．
5．C
【解析】
【详解】
A. 在某电源的电路中，每通过2C的电荷量，电源提供的电能是4J，那么这个电源的电动势是
故A错误；
B.闭合电路欧姆定律得知：电动势的数值等于内外电压之和，当电源没有接入电路时，电路中没有电流，电源的内电压为零，外电压即电源两极间的电压等于电动势；当电源接入电路时，电路有电流，电源有内电压，两极间的电压小于电动势，故B错误；
C. 电动势由电源本身特性决定，与外电路的组成无关，故C正确；
D. 电源电动势越大，电源将其他形式的能转化为电能的本领就越大，不能说电源所能提供的电能就越多；故D错误。
6．A【解析】
【详解】
A. 根据F=qE知放在电场中的带电粒子一定受到电场力的作用，故A项与题意相符；
B.电源的电动势越大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大，而不是储存的电能越多，故B项与题意不相符；
C.电场中两点间的电势差U只由电场本身决定，与静电力做的功W以及移动电荷的电量q均无关系，故C项与题意不相符；
D.沿着电流的方向，通过电阻后，才有电势的降落，故D项与题意不相符。
7．AC
【解析】【详解】
AB．在时间内，以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为，由于铜导线的横截面积为S，则在时间内，电子经过的导线对应体积为。又由于单位体积的导线有n个自由电子，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为
，
A正确B错误；
CD．由于流经导线的电流为I，则在时间内，流经导线的电荷量为，而电子的电荷量为e，则时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为
，
C正确D错误。
8．BD
【解析】
【详解】A.根据电源电动势：可知，该公式为电源电动势的定义式，其大小与非静电力做功的多少无关，故A错误；
B.电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，在数值上等于在电源内阻非静电力把1C的正电荷从负极移送到正极所做的功，也等于电路中通过1C的正电荷时，电源提供的能量，故B正确；
C.电源没有接入电路时两极间的电压在数值上等于电源的电动势，故C错误； D.化学电池内正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学力）把正电荷从电势低处移至电势高处，在这两个地方，沿电流方向电势“跃升”。故D正确。
9．AD
【解析】
【详解】
AB.两杆串联，所以电流相等，因为，由欧姆定律可知，根据匀强电场关系式可知，两杆内电场强度都不为零，且a内的电场强度大于b内的电场强度，故A正确，B错误；
CD.根据电流的微观表达式可知，载流子的定向运动速率，由题意可知杆内单位体积内的自由电荷数，则 ，故C错误，D正确。
10．ACD
【解析】
【详解】
A.充电宝充电时将电能转化为化学能，故A正确；
B.该充电宝的容量为：
q=20000mAh=C，
该电池的电动势为5V，所以充电宝储存的能量：
，
故B错误；
C.以2A的电流为用电器供电则供电时间
，
故C正确；
D.由于充电宝的转化率是0.60，所以可以释放的电能为：
20000mA?h×0.6=12000mAh，
给容量为3000mAh的手机充电的次数：
次，
故D正确。
11．（1）证明见答案 （2）
【解析】
（1）（a）电流，又因为，代入则
（b）F安=BIL，，代入则：F安=BnvSeL；因为总的自由电子个数N=nSL，每个自由电子受到洛伦兹力大小f=Bve，所以F=Nf=BnvSeL=F安，即F安=F。
（2）气体压强公式的推导：设分子质量为m，平均速率为v，单位体积的分子数为；建立图示柱体模型，设柱体底面积为，长为，则
柱体体积
柱体内分子总数
因分子向各个方向运动的几率相等，所以在时间内与柱体底面碰撞的分子总数为
设碰前速度方向垂直柱体底面且碰撞是弹性的，则分子碰撞器壁前后，总动量的变化量为
依据动量定理有
又压力
由以上各式得单位面积上的压力
【点评】本题的第1题中两问都曾出现在课本中，例如分别出现在人教版选修3-1.P42，选修3-1P.42，这两个在上新课时如果老师注意到，并带着学生思考推导，那么这题得分是很容易的。第2问需要利用动量守恒知识，并结合热力学统计知识，通过建立模型，然后进行推导，这对学生能力要求较高，为了处理相应问题，通过建模来处理问题。在整个推导过程并不复杂，但对分析容易对结果造成影响的错误是误认为所有分析都朝同一方向运动，而不是热力学统计结果分子向各个运动方向运动概率大致相等，即要取总分子个数的。
【考点定位】电流微观表达式、洛伦兹力推导以及压强的微观推导。
1．在示波管中，电子枪3s内发射6×1013个电子，则示波管中的电流为（ ）
A．3.2×10-6A B．4.8×10-6A C．9.6×10-6A D．1.6×10-6A
2．关于电流强度，下列说法正确的是
A．根据可知，I与t一定成正比
B．根据可知，当电流I一定时，q与t成正比
C．因为电流有方向，所以电流是矢量
D．电流强度的单位是库仑
3．导体中的电流是5 μA，那么在3.2 s内通过导体的横截面定向移动电荷量为q，相当于有n个电子通过该截面，则下列正确的是
A．q=1.6×10-5 C；n=1014个 B．q=1.6×10-2 C；n=1017个C．q=1.6×10-5 C；n=1015个 D．q=1.6×10-2 C；n=1014 个
4．有一横截面积为的铜导线，流经其中的电流强度为；设每单位体积的导线中有个自由电子，电子的电量为，此电子的定向移动速率为，在时间内，通过导线橫截面的自由电子数可表示为（ ）
A. B. C. D.
5．下列关于电源电动势的说法中正确的是A．在某电源的电路中，每通过2C的电荷量，电源提供的电能是4J，那么这个电源的电动势是0.5V
B．电动势就是电源两极间的电压
C．电源的电动势与外电路无关
D．电源的电动势越大，电源所能提供的电能就越多
6．以下说法正确的是
A．放在电场中的带电粒子一定受到电场力的作用
B．电源的电动势越大，说明电源储存的电能越多
C．根据电势差的定义式，两点间的电势差 U 与静电力做的功W成正比，与移动电荷的电量 q 成反比
D．在电路中，两点之间的电压就等于这两点的电势差，沿着电流的方向，各点的电势在降低
7．有一横截面积为S的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为I．设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电量为e，此时电子定向移动的速度为v，则在时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为（ ）
A． B． C． D．
8．关于电源和电源电动势，下列说法正确的是（ ）
A．定义电源电动势采用的是比值法，电动势大小与非静电力做功多少相关
B．电动势在数值上等于在电源内阻非静电力把1C的正电荷从负极移送到正极所做的功，也等于电路中通过1C的正电荷时，电源提供的能量
C．电动势等于电源正负极之间的电势差
D．化学电池内正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学力）把正电荷从电势低处移至电势高处，在这两个地方，沿电流方向电势“跃升”
9．两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆，串联后接在某一直流电源两端，如图所示。已知杆a的质量小于杆b的质量，杆a金属的摩尔质量大于杆b金属的摩尔质量，杆a的电阻大于杆b的电阻，假设两种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子(载流子)。当电流达到不变时，若a、b内存在电场，则该电场可视为均匀电场。下列结论中正确的是（ ）
A．两杆内的电场强度都不等于零，且a内的电场强度大于b内的电场强度
B．两杆内的电场强度都等于零C．两杆内载流子定向运动的速度一定相等
D．a内载流子定向运动的速度一定大于b内载流子定向运动的速度
10．智能手机耗电量大，移动充电宝应运而生，它是能直接给移动设备充电的储能装置．充电宝的转化率是指电源放电总量占电源容量的比值，一般在0.60﹣0.70之间（包括移动电源和被充电池的线路板、接头和连线的损耗）．如图为某一款移动充电宝，其参数见如表，下列说法正确的是（ ）
容量
20000mAh
兼容性
所有智能手机
输入
DC5V2AMAX
输出
DC5V0. 1-2.5A
尺寸
156*82*22mm
转换率
0.60
产品名称
索扬
重量
约430g
A.给充电宝充电时将大部分电能转化为化学能
B.该充电宝最多能储存能量为20000mAh
C.理论上该充电宝电量从零到完全充满电的时间约为10 h
D.该充电宝给电量为零、容量为3000 mAh的手机充电，则理论上能充满4次
11．对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。
（1）一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e。该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率均为v。
（a）求导线中的电流I；
（b）将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安=F。
（2）正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量。为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的机会均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度方向都与器壁垂直，且速率不变。利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力F与m、n和v的关系。
（注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明）
参考答案
1．A
【解析】
【详解】
每个电子的电荷量大小为e=1.6×10-19C，6×1013个电子总电荷量为
q=6×1013×1.6×10-19C=9.6×10-6C
则示波管中电流大小为：
A. 3.2×10-6A与计算结果相符，故A正确。
B. 4.8×10-6A与计算结果不符，故B错误。
C. 9.6×10-6A与计算结果不符，故C错误。
D. 1.6×10-6A与计算结果不符，故D错误。
2．B
【解析】【详解】
A.由电流定义式
可知电流与不会成正比，在电荷量一定时，电流与成反比，故选项A不符合题意；
B.由电流定义式
可知在电流一定时，与成正比，故选项B符合题意；C.电流有大小，有方向，运算的时候遵守代数运算法则，电流是标量，故选项C不符合题意；
D.电流强度的单位安培，安培是国际单位制中的基本单位之一，故选项D不符合题意。
3．A
【解析】
【详解】
根据电流的定义式得3.2s内通过导体横截面的电荷量为：
通过该截面的电子的个数为：
个
A.q=1.6×10-5 C；n=1014个与分析相符，故A正确；
B.q=1.6×10-2 C；n=1017个与分析不符，故B错误；
C.q=1.6×10-5 C；n=1015个与分析不符，故C错误；
D.q=1.6×10-2 C；n=1014 个与分析不符，故D错误。
4．A
【解析】
在t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中通过的距离为vt，因为铜导线的横截面积为S，则在t时间内，电子经过的导线体积为V=vtS，又因为单位体积的导线有n个自由电子，则在?t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为N=nvS?t．因为流经导线的电流为I，则在t时间内，流经导线的电荷量为q=It，而电子的电荷量为e，则t时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为：；故只有A正确，BCD错误．故选A．
5．C
【解析】
【详解】
A. 在某电源的电路中，每通过2C的电荷量，电源提供的电能是4J，那么这个电源的电动势是
故A错误；
B.闭合电路欧姆定律得知：电动势的数值等于内外电压之和，当电源没有接入电路时，电路中没有电流，电源的内电压为零，外电压即电源两极间的电压等于电动势；当电源接入电路时，电路有电流，电源有内电压，两极间的电压小于电动势，故B错误；
C. 电动势由电源本身特性决定，与外电路的组成无关，故C正确；
D. 电源电动势越大，电源将其他形式的能转化为电能的本领就越大，不能说电源所能提供的电能就越多；故D错误。
6．A【解析】
【详解】
A. 根据F=qE知放在电场中的带电粒子一定受到电场力的作用，故A项与题意相符；
B.电源的电动势越大，说明电源把其他形式的能转化为电能的本领大，而不是储存的电能越多，故B项与题意不相符；
C.电场中两点间的电势差U只由电场本身决定，与静电力做的功W以及移动电荷的电量q均无关系，故C项与题意不相符；
D.沿着电流的方向，通过电阻后，才有电势的降落，故D项与题意不相符。
7．AC
【解析】【详解】
AB．在时间内，以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为，由于铜导线的横截面积为S，则在时间内，电子经过的导线对应体积为。又由于单位体积的导线有n个自由电子，在时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为
，
A正确B错误；
CD．由于流经导线的电流为I，则在时间内，流经导线的电荷量为，而电子的电荷量为e，则时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为
，
C正确D错误。
8．BD
【解析】
【详解】A.根据电源电动势：可知，该公式为电源电动势的定义式，其大小与非静电力做功的多少无关，故A错误；
B.电动势的物理意义是表征电源把其他形式的能转化为电能本领强弱，在数值上等于在电源内阻非静电力把1C的正电荷从负极移送到正极所做的功，也等于电路中通过1C的正电荷时，电源提供的能量，故B正确；
C.电源没有接入电路时两极间的电压在数值上等于电源的电动势，故C错误； D.化学电池内正、负极附近分别存在着化学反应层，反应层中非静电力（化学力）把正电荷从电势低处移至电势高处，在这两个地方，沿电流方向电势“跃升”。故D正确。
9．AD
【解析】
【详解】
AB.两杆串联，所以电流相等，因为，由欧姆定律可知，根据匀强电场关系式可知，两杆内电场强度都不为零，且a内的电场强度大于b内的电场强度，故A正确，B错误；
CD.根据电流的微观表达式可知，载流子的定向运动速率，由题意可知杆内单位体积内的自由电荷数，则 ，故C错误，D正确。
10．ACD
【解析】
【详解】
A.充电宝充电时将电能转化为化学能，故A正确；
B.该充电宝的容量为：
q=20000mAh=C，
该电池的电动势为5V，所以充电宝储存的能量：
，
故B错误；
C.以2A的电流为用电器供电则供电时间
，
故C正确；
D.由于充电宝的转化率是0.60，所以可以释放的电能为：
20000mA?h×0.6=12000mAh，
给容量为3000mAh的手机充电的次数：
次，
故D正确。
11．（1）证明见答案 （2）
【解析】
（1）（a）电流，又因为，代入则
（b）F安=BIL，，代入则：F安=BnvSeL；因为总的自由电子个数N=nSL，每个自由电子受到洛伦兹力大小f=Bve，所以F=Nf=BnvSeL=F安，即F安=F。
（2）气体压强公式的推导：设分子质量为m，平均速率为v，单位体积的分子数为；建立图示柱体模型，设柱体底面积为，长为，则
柱体体积
柱体内分子总数
因分子向各个方向运动的几率相等，所以在时间内与柱体底面碰撞的分子总数为
设碰前速度方向垂直柱体底面且碰撞是弹性的，则分子碰撞器壁前后，总动量的变化量为
依据动量定理有
又压力
由以上各式得单位面积上的压力
【点评】本题的第1题中两问都曾出现在课本中，例如分别出现在人教版选修3-1.P42，选修3-1P.42，这两个在上新课时如果老师注意到，并带着学生思考推导，那么这题得分是很容易的。第2问需要利用动量守恒知识，并结合热力学统计知识，通过建立模型，然后进行推导，这对学生能力要求较高，为了处理相应问题，通过建模来处理问题。在整个推导过程并不复杂，但对分析容易对结果造成影响的错误是误认为所有分析都朝同一方向运动，而不是热力学统计结果分子向各个运动方向运动概率大致相等，即要取总分子个数的。
【考点定位】电流微观表达式、洛伦兹力推导以及压强的微观推导。