第十一章第1节电源和电流强化训练-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十一章第1节电源和电流强化训练
第I卷（选择题）
一、单选题
1．某金属导体内，若在2s内有3.2C的电子定向通过某横截面，则电流大小为（　　）
A．0
B．0.8A
C．1.6A
D．3.2A
2．在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在加速电压U的作用下被加速，且形成电流强度为I的平均电流．若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收，在t秒内打在荧光屏上的电子数为（
）
A．
B．
C．
D．
3．北京正、负电子对撞机的储存环是长240m的近似圆形轨道，若电子的速率为光速大小的十分之一，当环中的电流为10mA时，在整个环中运行的电子数目为（　　）
A．个
B．个
C．个
D．个
4．在如图所示的电路中，闭合开关S后，灯泡L正常发光，下列说法正确的是
A．通过灯泡L的电子定向移动方向是从N到M
B．通过灯泡L的电流方向是从N到M
C．通过灯泡L的电荷量越多，电流越大
D．通过灯泡L的电荷量越多，电流越小
5．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线内有n个自由电子，电子电荷量为e，此时电子的定向移动速率为v，在时间内，通过导体横截面的自由电子数目为（　　）
A．
B．
C．
D．
6．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在Δt时间内,通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为(
?)
A．
B．
C．
D．
7．一段粗细均匀的导线的横截面积是S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数目为n，自由电子做无规则运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N，则导线中的电流为（
）
A．neSv
B．nev
C．N
D．Ne
8．如图所示为一质量分布均匀的长方体金属导体，在导体的左右两端加一恒定的电压，使导体中产生一恒定电流，其电流的大小为I。已知金属导体的横截面积是S，导体单位长度的自由电子数为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，则下列说法中正确的是（　　）
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＝
9．如图所示，电解池内有一价离子的电解液，在时间t内通过溶液截面S的正离子数为，负离子数为，设元电荷电荷量为e，则以下说法正确的是(
)
A．溶液内电流方向从A到B，电流为
B．溶液内电流方向从B到A，电流为
C．当时，电流方向从A到B，电流为
D．溶液内电流方向从A到B，电流为
10．非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100
V，电流50
A，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看做如图规律放电．则放电1秒钟非洲电鳐放出的电量为(　　)
A．25
C
B．50
C
C．150
C
D．250
C
11．如图所示，电解池内有一价的电解液，t
s内通过溶液内截面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时电流强度为零
B．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝
C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度为I＝
D．溶液内电流方向从A→B，电流强度为I＝
12．一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过导体截面的电荷量q与通电时间t的图象如图所示。此图线的斜率等于(　
　)
A．U
B．R
C．
D．
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．电子和质子所带电荷量即为元电荷（用e表示），其电荷量大小为______C。电荷在空间中会激发______，场是物质的另一种客观存在形式。电荷定向移动形成电流，物理学规定______电荷定向移动的方向为电流方向。
14．如图所示，一段静止的长为L的通电导线，每米导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，它们定向移动的速度为v。现加一匀强磁场，其方向垂直于导线，磁感应强度为B，那么，导体中的电流大小为_________，这段导线受到的安培力大小为_________。
15．设金属导体的横截面积为，单位体积内的自由电子数为，自由电子定向移动速度为，那么在时间内通过某一横截面积的自由电子数为_________；若电子的电荷量为，导体中的电流为，则电子定向移动的速率为_________。
16．金属导体通电时，导体中自由电子定向移动的方向与电流方向
（选填“相同”或“相反”）．一段金属电阻丝的电阻为R，当在它的两端加上电压U时，则在通电时间t内通过金属电阻丝横截面的电子个数为n=
（已知一个电子的电荷量为e）
三、解答题
17．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？
18．一段铜导线与MgCl2溶液串联在恒定电压源两端，在MgCl2溶液中，阴、阳离子定向移动产生电流，测得20秒内有1.0×1018个Mg2＋和2.0×1018个Cl－通过溶液内部某一横截面．铜导线的直径为2mm，单位体积内自由电子的个数为8.4×1028个．π≈3，元电荷e＝1.6×10－19C．求：
(1)通过铜导线的电流大小；
(2)铜导线内自由电子定向移动的速率(计算结果保留1位有效数字)．
参考答案
1．C
【详解】
根据电流的定义式可知，电流大小为
故选C。
2．B
【详解】
设t时间内打在荧光屏上的电子数为n，即总电荷量为
q=ne
由电流的定义式
解得
故选B。
3．A
【详解】
北京正、负电子对撞机的储存环长为240m，环中的电流I为10mA，电子的速率，则由：
代入数据联立可得：
个
故A正确，BCD错误。
故选A。
4．B
【详解】
AB.外电路电流方向从电源正极指向负极，故电流方向为N到M，电子带负电，其定向移动方向与电流方向相反，故A错误，B正确；
CD.由可知，电流大小与电荷量多少无关，故C、D错误；
故选B。
5．C
【详解】
根据电流的微观表达式I=nqvS，在△t时间内通过导体横截面的自由电子的电量
则在△t时间内，通过导体横截面的自由电子的数目为
将I=nevS，代入解得
故选C。
6．C
【详解】
在时间内，流经导线的电荷量为，而电子的电荷量为，则时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为：
A.
与分析不符，故A错误；
B.
与分析不符，故B错误；
C.
与分析相符，故C正确；
D.
与分析不符，故D错误．
7．D
【详解】
由题意可知，时间t内流出导线横截面的电荷量q=Net，则由电流的定义可知.由于给出的速度v为无规则运动的速度，不是定向移动的速度，故无法根据微观表达式nqvs求解电流；
A．neSv，与结论不相符，选项A错误；
B．nev，与结论不相符，选项B错误；
C．N，与结论不相符，选项C错误；
D．Ne，与结论相符，选项D正确；
8．D
【详解】
本题考查的是对电流微观表达式I=nqSv的理解，关键是理解v和n的物理意义，式中n为单位体积内自由电子数，而本题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是长度为vt内的自由电子，其数量为nvt，则电荷量
Q=nvte
所以电流
I==nev
所以
v=
选项D正确。
故选D。
9．D
【详解】
电流的方向与正离子定向移动方向相同，则溶液内电流方向从A到B，t时间内通过通过溶液截面s的电荷量为，则根据电流的定义式，则D正确，ABC错误；故选D．
10．A
【详解】
根据图象可知，非洲电鳐放电一次所需的时间为，放出的电量为，则1秒钟非洲电鳐放出的电量为：；故选A.
11．D
【解析】
【详解】
电荷的定向移动形成电流，正电荷的定向移动方向是电流方向，由图示可知，溶液中的正离子从A向B运动，因此电流方向是A→B，流过的电量是正负电量绝对值的和，不能相互抵消；电流的大小为
故选D．
12．C
【详解】
根据
则q-t线的斜率等于.
故选C。
13．1.6×10-19C
电场
正
【详解】
[1]
电子和质子带一个单位的元电荷，电量为
[2]电荷周围存在电场，场是物质的另一种客观存在形式；
[3]
物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，与负电荷运动方向相反。
14．nev
nevBL
【详解】
[1]每米导线中有n个自由电子，每个自由电子的电量均为e，它们定向移动的平均速率为v，所以电流的大小为
[2]磁场对这段导线的安培力
15．
【详解】
[1]在时间内通过某一横截面积的自由电子数为：
；
[2]根据电流的定义式：
解得：
16．相反；
【详解】
正电荷定向移动的方向规定为电流的方向，所以导体中自由电子定向移动的方向与电流方向相反；根据欧姆定律
电量
通过金属电阻丝横截面的电子个数
所以
17．(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．
18．（1）0.032A
（2）8×10-7m/s
【详解】
（1）由题意可知，流过截面上的电量为：
解得：
则电流强度为：
（2）铜导线的横截面积为：
电流的微观表达式为：
联立可得：