第十一章第1节电源和电流同步练习-2021-2022学年高中物理人教版（2019）必修第三册word版含答案

2021-2022学年高二物理人教版（2019）必修第三册第十一章第1节电源和电流同步练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．下列说法中正确的是（
）
A．导体中只要电荷运动就形成电流
B．在国际单位制中，电流的单位是A
C．电流有方向，它是一个矢量
D．根据，可知I与q成正比
2．现代生活离不开电源，电子表、照相机、手机、计算器及许多电子产品都需要配备各式各样的电源。关于电源，以下说法正确的是（　　）
A．电源的作用是在电源内部把自由电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差
B．电源内部电流的方向是从低电势一端流向高电势一端
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
3．有一横截面积为S的金属导线，流经其中的电流为I。设导线中单位体积内有n个自由电子，电子的电荷量大小为e，此时电子的定向移动速率为v。在t时间内，通过导线横截面积的自由电子数目可表示为（　　）
A．nvSt
B．nvt
C．
D．
4．“2019中国国际石墨烯创新大会”于2019年10月19-21日在陕西西安召开.石墨烯因为具有高导电性、高导热性、高强度和独特的二维结构，在工业界被誉为“新材料之王”，并在能源装备、交通运输、航空航天、电子信息等传统和新兴产业领域呈现出良好的门用前景，假设某手机石墨烯电池容量为，充电时间为6分钟，则充电电流为（
）
A．50A
B．5A
C．
D．
5．下面是对电源电动势概念的认识，下列说法正确的是
A．同一电源接入不同的电路，电动势就会发生变化
B．1号干电池比7号干电池体积大，但电动势相同
C．电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势就越大
D．电动势、电压和电势差虽名称不同，但物理意义相同，所以单位也相同
6．如图所示，一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻为R，棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为（　　）
A．
B．
C．
D．
7．如图所示是通有恒定电流的某段导体．在5s内有10C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是
A．2A、向右
B．2A、向左
C．50A、向右
D．50A、向左
8．某一探测器，因射线照射而使内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子通过探测器某一个截面，同时有2n个电子也通过该截面，则探测器电路中的电流为
A．0
B．
C．
D．
9．在示波管中，电子枪2s发射了6×1013个电子（电子电量e=1.6×10－19C），则示波管中电流的大小为（　　）
A．3×10－6
A
B．3×10－13
A
C．4.8×10－6
A
D．9.6×10－6
A
10．如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米长度所带的电荷量为q，则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，形成的等效电流为（
）
A．vq
B．
C．qvS
D．
11．一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为（　　）
A．
B．
C．ρnev
D．
12．有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流为I．已知铜的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为NA，电子的电荷量为e．若认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率可表示为
A．
B．
C．
D．
13．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．
14．如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经一直线加速器加速形成细柱形的质子流且电流恒定，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束与质子源相距和的两处各取一横截面，和，在、，两处各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为、，则（
）
A．
B．
C．
D．
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．原子中的电子绕原子核的运动可以等效为环形电流。设氢原子的电子以速率v在半径为r的圆周轨道上绕核运动，电子的电荷量为e，等效电流是______。
16．一个半径为的绝缘圆盘，绕垂直圆盘的转动轴以角速度沿逆时针方向匀速转动，圆盘边缘上均匀地分布着一圈电荷，电性均为负，单位圆弧上所带的电荷量为，当圆盘转动时，这些电荷所形成的电流大小________，电流的方向为_________。
17．在横截面积为0.5
m的电解液中，
（1）若5
s内沿相反方向通过此横截面的正、负离子的电荷量均为5
C
，则电解液中的电流强度为________A，
（2）若5
s内到达阳极的负离子和达到阴极的正离子均为5
C，则电流强度为______A
．
18．电阻两端电压为6V，其电流方向如图所示，若16s内通过的电量为32C，则电阻值为___；16s内有_____个自由电子通过它的横截面，电子在电阻中的移动方向是由___向___；电阻两端的电势是_____端比______端高。
三、解答题
19．根据I=neSv还可估算电子定向移动的平均速率。有一横截面积为1mm2的铜导线，每立方米体积内的自由电子数为8.4×1028个，电子的电荷量大小为1.6×10-19C。若通过该导线的电流为1A，导线中自由电子定向移动的平均速率为多大？
20．若距地面高约2km的空中有两块乌云，它们因与空气摩擦带电，致使两块乌云之间的电势差约为3×109V且保持不变。已知空气的电场强度达到3×106V/m将被击穿放电，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）若某次闪电，两块乌云之间通过的电荷量为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？
21．如图所示是某同学电解硫酸铜的实验装置，电流表的示数为0.6A，如果忽略长时间实验引起的回路中电流的变化，请你帮他计算一下一昼夜可析出多少个铜离子。
22．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）指出正、负离子定向移动的方向；
（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？
参考答案
1．B
【详解】
A．导体中只要电荷能定向运动就形成电流，选项A错误；
B．在国际单位制中，电流的单位是A，选项B正确；
C．电流有方向，但它是一个标量，选项C错误；
D．根据I＝q/t，电路中的电流强度用电量与时间的比值来量度，但是与电量和时间无关，选项D错误。
故选B。
2．B
【详解】
A．电源能把正极上的电子搬运到负极，从而保持两极间稳定的电势差，故A错误；
B．在闭合电路中，电流的方向：电源外部由正极流向负极，电源内部由负极流向正极，则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，内部电流的方向是从低电势一端流向高电势一端，故B正确；
C．有电源和闭合回路才能形成电流，故C错误；
D．电源是提供电能的装置，不再需要外界提供能量，故D错误。
故选B。
3．AC
【详解】
根据电流的微观表达式
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
代入得
故选AC。
4．A
【详解】
手机石墨烯电池容量为，充电时间为6分钟，，则充电电流
故选A。
5．B
【详解】
A.
电动势由电源中非静电力的特性所决定，与外电路无关，所以同一电源接入不同的电路，电动势不会改变，故A错误；
B.
电动势由电源中非静电力的特性所决定，跟电源的体积无关，所以虽然1号干电池比7号干电池大，但电动势相同，故B正确；
C.
电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，根据可知，电源把其他形式的能转化为电能越多，电动势不一定大，还跟移动电荷的多少有关，故C错误；
D.
电动势、电压和电势差物理意义不同，单位相同，故D错误；
6．C
【详解】
根据欧姆定律：，电流的微观表达式：I=neSv，匀强电场强度表达式：，联立解得
故C正确ABD错误。
故选C。
7．B
【详解】
根据电流的定义式，可得电流的大小为：
I＝A＝2A
电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与定向移动的方向相反，故电流向左．
A．2A、向右．故A不符合题意．
B．2A、向左．故B符合题意．
C．50A、向右．故C不符合题意．
D．50A、向左．故D不符合题意．
8．D
【详解】
在时间t内有n个二价正离子到达阴极，有2n个电子到达阳极可知，
q=n?2e+2n?e=4ne
由电流公式可知
A.
0与计算结果不符，故A错误．
B.
与计算结果不符，故B错误．
C.
与计算结果不符，故C错误．
D.
与计算结果相符，故D正确．
9．C
【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
故选C。
10．A
【详解】
棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时，单位时间内通过的距离为vΔt，单位时间内通过的电荷量Q=qvΔt，得到等效电流为.
A．vq，与结论相符，选项A正确；
B．，与结论不相符，选项B错误；
C．qvS，与结论不相符，选项C错误；
D．，与结论不相符，选项D错误；
11．C
【详解】
，I=neSv，，，联立得E=ρnev，故选C。
12．A
【解析】
设铜导线中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，则导线的长度为，体积为，质量为，这段导线中自由电子的数目为，在时间内这些电子都能通过下一截面，则电流，代入解得，，解得电子定向移动的速率：，故A正确
13．B
【详解】
在加速电场中有
得
在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电荷量为
则电子个数
ACD错误，B正确。
故选B。
14．C
【详解】
根据电流的微观定义式可知
在处与处的电流相等
故
得
据动能定理知在处有
解得
在处
解得
联立各式得
故选C。
15．
【详解】
由题，电子圆周运动的速率为v，半径为r，则电子运动的周期
根据电流的定义式得到，等效电流为
16．
顺时针方向
【详解】
[1]设周期为
[2]由于电荷电性为负，所以电流的方向为顺时针方向。
17．2
A
1
A
【解析】
(1)电解液中电流是由正负离子同时向相反方向定向移动形成的，通过横截面的总电量是两种离子电量绝对值之和，根据电流强度的定义式可得：
I=Qt=（5C+5C）/5s=10/5A=2A，
(2)到达阳极的负离子和到达阴极的正离子均为5C，则实际通过某横截面的电荷量为Q=5C，根据电流强度的定义式可得：I=Q/t=5C/5s=1A
18．3
2×1020
b
a
a
b
【详解】
[1][2][3][4][5][6]电路中的电流
电阻值
16s内流过横截面的电子数
个
电子在电阻中的移动方向是由b向a；电阻两端的电势是a端比b端高。
19．
【详解】
根据电流微观表达式
I=neSv
可得
20．(1)1000m；(2)
1.5×1012J；(3)
5×104A
【详解】
(1)由
U=Ed
可得乌云与建筑物间的距离为
(2)释放的能量为电场力做功
W=Uq=3×109×500J=1.5×1012J
(3)平均电流约为
21．个
【详解】
一昼夜流过电路的总电荷量：
因一个铜离子带两个正电荷，则析出的铜离子数：
个
答：一昼夜可析出个铜离子。
22．（1）正离子向右运动，负离子向左运动；（2）
向右；（3）16
C；（4）4
A
【详解】
（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，由于在电极之间建立电场，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）正电荷定向移动的方向为电流方向，则电解槽中的电流方向向右；
（3）通过横截面AB的电荷量为通过横截面AB的正、负电荷电量的和，所以4s内通过横截面AB的电荷量是8C+8C=16C．
（4）由电流强度的定义