人教版高二物理选修3-1课时作业第二章 恒定电流 2.1电源和电流 word版含解析答案
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-1课时作业第二章 恒定电流 2.1电源和电流 word版含解析答案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 131.5KB | ||
| 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 | 2020-09-17 18:49:24 | ||
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文档简介
人教版选修3-1课时作业第二章 恒定电流电源和电流
一、选择题
1.关于电源的以下说法,正确的是( )
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而使两极之间有一定的电势差
B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而使两极之间有一定的电势差
C.只要电路中有电源,电路中就一定有电流
D.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
2.关于电流,下列说法正确的是( )
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
3.(多选)关于电流的方向,下列说法中正确的是( )
A.在电源供电的外部电路中,电流是从高电势一端流向低电势一端
B.电源内部,电流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
4.电解池的主要应用是工业制纯度高的金属,它能将电能转化为化学能。如图所示,某电解池接入电路后,在t时间内有n1个一价正离子和n2个二价负离子通过溶液内截面S,设e为元电荷,则下列说法正确的是( )
A.正离子定向移动形成的电流方向是从A指向B,负离子定向移动形成的电流方向是从B指向A
B.当n1=2n2时,电流大小为零
C.电流I=
D.电流I=
5.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.
6.一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,自由电子做无规则热运动的速率为v0,导体中通过的电流为I,则下列说法中正确的有( )
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=
7.一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I。已经知道铜的密度为ρ,铜的摩尔质量为M,电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,设每个铜原子只提供一个自由电子,则铜导线中自由电子定向移动的速率为( )
A.
B.
C.
D.
8.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,若电子的速率为光速的十分之一,则在整个环中运行的电子数目为( )
A.5×1011个
B.5×1019个
C.1.0×1013个
D.1.0×103个
9.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内沿相反方向通过溶液内某横截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下说法中正确的是( )
A.当n1=n2时电流大小为零
B.当n1>n2时,电流方向从A→B,电流大小为I=
C.当n1D.溶液内电流方向从A→B,电流大小为I=
10.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,单位体积内的电荷量为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.vq
B.
C.qvS
D.
11.有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量,乙是甲的2倍,下列说法中正确的是( )
A.通过甲、乙两导体的电流相同
B.通过乙导体的电流是甲导体的2倍
C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍
D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同
12.导体中的电荷定向移动形成电流,要使电荷的定向移动速度增加到原来的2倍,在只改变一个物理量的条件下,可以实现的是( )
A.把导线的横截面积增到原来的2倍
B.把导体中单位体积的自由电荷数增到原来的2倍
C.把电流增到原来的2倍
D.把电流减到原来的一半
13.
(多选)一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e。此时电子的定向移动速率为v,在t时间内,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为( )
A.nvSt
B.nvt
C.
D.
二、非选择题
14.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m
mol电子,每昼夜能除尘n
kg,计算高压电源的电流大小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)。
15.导线中的电流是10-8
A,导线的横截面积为1
mm2。
(1)在1
s内,有多少个电子通过导线的横截面(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1
cm,平均需要多少时间?
16.2020新春之际出现了罕见的新型冠状病毒疫情,举国上下,万众一心,科学救治,其中对重症肺炎病人需要使用急救呼吸功能障碍应急系统,某种急救机电源铭牌的部分数据如下表:
交流电源
220
V 1.3
A 正常工作时接地泄漏电流<50
μA(整机)
内置电池
24
V 7
Ah 平均工作电流2.8
A(呼吸频率15次/min)
使用交流电源时该机的额定输入功率多大?若突然停电而使用内置电池,它最多可放出多少电荷量?该电池维持患者正常呼吸的工作时间约多长?
答案
一、选择题
1.B 电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而使两极之间有一定的电势差,故A错,B对。电路中有电流不仅需要电源,还需要电路是闭合的,两者缺一不可,故C错。电源是对电路提供能量的装置,故D错。
2.B 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=nevS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。
3.AD 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。
4.D 电流方向与正电荷的定向移动方向相同,所以电流方向由A到B,故A错误;由题意可知,流过溶液截面的电荷量q=(n1+2n2)e,则电流I=,故D正确,B、C错误。
5.B 设单位体积内电子数为n,对电子加速过程应用动能定理:eU=mv2,所以电子刚出电场时定向移动速度v=。由电流的微观表达式I=neSv得n==,长为Δl的电子束内的电子数为N=n·ΔlS=,故B正确。
6.D 电流微观表达式I=neSv中n为单位体积内自由电荷数,而本题中n为单位长度内的自由电子数,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,其数量为nvt,电荷量q=nvte,所以电流I==nev,所以v=,故D正确。
7.A 设自由电子定向移动的速率为v,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t,因每个铜原子可提供一个自由电子,则铜原子数目与自由电子的总数相等,电子数n=NA,t时间内通过导体截面的电荷量q=ne,则电流I==,解得v=,A正确。
8.A 设在整个环中运行的电子数目为n,这些电子通过某一横截面所用时间为t,则t==8×10-6
s,由I==,解得n==(个)=5×1011(个),故A正确。
9.D 正离子定向移动方向就是电流方向,负离子定向移动的方向与电流方向相反;有正、负离子沿相反方向经过同一横截面时,公式I=中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和,故I=;电流方向由A指向B,与正、负离子的数量无关,A、B、C错误,D正确。
10.C 时间t内通过棒的长度为l=vt,总电荷量为Q=vtSq,由I===qvS,故选项C正确。
11.B 由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍,因此乙导体中的电流是甲的2倍,故A错误,B正确;又I=neSv,则v=,由于不知道甲、乙两导体的性质(n不知道),所以v的关系无法判断,C、D错误。
12.C 由公式I=nevS可知,把导线的横截面积增到原来的2倍,则自由电荷定向移动速度减小为原来的一半,故A错误;由公式I=nevS可知,把导线中单位体积的自由电荷数增到原来的2倍,则自由电荷定向移动速度减小为原来的一半,故B错误;由公式I=nevS可知,把导线内电流增到原来的2倍,则自由电荷定向移动速度增大为原来的2倍,故C正确;由公式I=nevS可知,把导线内电流减到原来的一半,则自由电荷定向移动速度减小为原来的一半,故D错误。
13.AC 在t时间内,通过铜导线横截面的电荷量为It,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N=,故C正确,D错误;把I=neSv代入N=可得N=nvSt,故A正确,B错误。
二、非选择题
14.答案
解析 根据电流大小定义式I=,只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q,就能够求解电流大小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=。
15.答案 (1)6.25×1010个 (2)7.4×10-13
m/s (3)1.35×1010
s
解析 (1)N===(个)=6.25×1010(个)。
(2)由公式I=neSv得
v==
m/s≈7.4×10-13
m/s。
(3)由v=得t==
s≈1.35×1010
s。
16.答案 286
W 2.52×104
C 2.5
h
解析 使用交流电源时该机的额定输入功率为
P=UI=220×1.3
W=286
W
使用内置电池最多可放出的电荷量为
Q=7
Ah=7
A×3
600
s=2.52×104
C
该电池维持患者正常呼吸的工作时间为
t==
s=9
000
s=2.5
h
一、选择题
1.关于电源的以下说法,正确的是( )
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而使两极之间有一定的电势差
B.电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而使两极之间有一定的电势差
C.只要电路中有电源,电路中就一定有电流
D.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
2.关于电流,下列说法正确的是( )
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
3.(多选)关于电流的方向,下列说法中正确的是( )
A.在电源供电的外部电路中,电流是从高电势一端流向低电势一端
B.电源内部,电流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
4.电解池的主要应用是工业制纯度高的金属,它能将电能转化为化学能。如图所示,某电解池接入电路后,在t时间内有n1个一价正离子和n2个二价负离子通过溶液内截面S,设e为元电荷,则下列说法正确的是( )
A.正离子定向移动形成的电流方向是从A指向B,负离子定向移动形成的电流方向是从B指向A
B.当n1=2n2时,电流大小为零
C.电流I=
D.电流I=
5.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.
6.一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,自由电子做无规则热运动的速率为v0,导体中通过的电流为I,则下列说法中正确的有( )
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=
7.一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I。已经知道铜的密度为ρ,铜的摩尔质量为M,电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,设每个铜原子只提供一个自由电子,则铜导线中自由电子定向移动的速率为( )
A.
B.
C.
D.
8.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,若电子的速率为光速的十分之一,则在整个环中运行的电子数目为( )
A.5×1011个
B.5×1019个
C.1.0×1013个
D.1.0×103个
9.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内沿相反方向通过溶液内某横截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下说法中正确的是( )
A.当n1=n2时电流大小为零
B.当n1>n2时,电流方向从A→B,电流大小为I=
C.当n1
10.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,单位体积内的电荷量为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.vq
B.
C.qvS
D.
11.有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量,乙是甲的2倍,下列说法中正确的是( )
A.通过甲、乙两导体的电流相同
B.通过乙导体的电流是甲导体的2倍
C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍
D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同
12.导体中的电荷定向移动形成电流,要使电荷的定向移动速度增加到原来的2倍,在只改变一个物理量的条件下,可以实现的是( )
A.把导线的横截面积增到原来的2倍
B.把导体中单位体积的自由电荷数增到原来的2倍
C.把电流增到原来的2倍
D.把电流减到原来的一半
13.
(多选)一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为e。此时电子的定向移动速率为v,在t时间内,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为( )
A.nvSt
B.nvt
C.
D.
二、非选择题
14.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m
mol电子,每昼夜能除尘n
kg,计算高压电源的电流大小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)。
15.导线中的电流是10-8
A,导线的横截面积为1
mm2。
(1)在1
s内,有多少个电子通过导线的横截面(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1
cm,平均需要多少时间?
16.2020新春之际出现了罕见的新型冠状病毒疫情,举国上下,万众一心,科学救治,其中对重症肺炎病人需要使用急救呼吸功能障碍应急系统,某种急救机电源铭牌的部分数据如下表:
交流电源
220
V 1.3
A 正常工作时接地泄漏电流<50
μA(整机)
内置电池
24
V 7
Ah 平均工作电流2.8
A(呼吸频率15次/min)
使用交流电源时该机的额定输入功率多大?若突然停电而使用内置电池,它最多可放出多少电荷量?该电池维持患者正常呼吸的工作时间约多长?
答案
一、选择题
1.B 电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极,从而使两极之间有一定的电势差,故A错,B对。电路中有电流不仅需要电源,还需要电路是闭合的,两者缺一不可,故C错。电源是对电路提供能量的装置,故D错。
2.B 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=nevS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。
3.AD 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。
4.D 电流方向与正电荷的定向移动方向相同,所以电流方向由A到B,故A错误;由题意可知,流过溶液截面的电荷量q=(n1+2n2)e,则电流I=,故D正确,B、C错误。
5.B 设单位体积内电子数为n,对电子加速过程应用动能定理:eU=mv2,所以电子刚出电场时定向移动速度v=。由电流的微观表达式I=neSv得n==,长为Δl的电子束内的电子数为N=n·ΔlS=,故B正确。
6.D 电流微观表达式I=neSv中n为单位体积内自由电荷数,而本题中n为单位长度内的自由电子数,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,其数量为nvt,电荷量q=nvte,所以电流I==nev,所以v=,故D正确。
7.A 设自由电子定向移动的速率为v,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t,因每个铜原子可提供一个自由电子,则铜原子数目与自由电子的总数相等,电子数n=NA,t时间内通过导体截面的电荷量q=ne,则电流I==,解得v=,A正确。
8.A 设在整个环中运行的电子数目为n,这些电子通过某一横截面所用时间为t,则t==8×10-6
s,由I==,解得n==(个)=5×1011(个),故A正确。
9.D 正离子定向移动方向就是电流方向,负离子定向移动的方向与电流方向相反;有正、负离子沿相反方向经过同一横截面时,公式I=中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和,故I=;电流方向由A指向B,与正、负离子的数量无关,A、B、C错误,D正确。
10.C 时间t内通过棒的长度为l=vt,总电荷量为Q=vtSq,由I===qvS,故选项C正确。
11.B 由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍,因此乙导体中的电流是甲的2倍,故A错误,B正确;又I=neSv,则v=,由于不知道甲、乙两导体的性质(n不知道),所以v的关系无法判断,C、D错误。
12.C 由公式I=nevS可知,把导线的横截面积增到原来的2倍,则自由电荷定向移动速度减小为原来的一半,故A错误;由公式I=nevS可知,把导线中单位体积的自由电荷数增到原来的2倍,则自由电荷定向移动速度减小为原来的一半,故B错误;由公式I=nevS可知,把导线内电流增到原来的2倍,则自由电荷定向移动速度增大为原来的2倍,故C正确;由公式I=nevS可知,把导线内电流减到原来的一半,则自由电荷定向移动速度减小为原来的一半,故D错误。
13.AC 在t时间内,通过铜导线横截面的电荷量为It,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N=,故C正确,D错误;把I=neSv代入N=可得N=nvSt,故A正确,B错误。
二、非选择题
14.答案
解析 根据电流大小定义式I=,只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q,就能够求解电流大小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=。
15.答案 (1)6.25×1010个 (2)7.4×10-13
m/s (3)1.35×1010
s
解析 (1)N===(个)=6.25×1010(个)。
(2)由公式I=neSv得
v==
m/s≈7.4×10-13
m/s。
(3)由v=得t==
s≈1.35×1010
s。
16.答案 286
W 2.52×104
C 2.5
h
解析 使用交流电源时该机的额定输入功率为
P=UI=220×1.3
W=286
W
使用内置电池最多可放出的电荷量为
Q=7
Ah=7
A×3
600
s=2.52×104
C
该电池维持患者正常呼吸的工作时间为
t==
s=9
000
s=2.5
h