第十一章第1节电源和电流培优练习-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节电源和电流培优练习
第I卷（选择题）
一、单选题
1．某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某横截面，那么通过这个横截面的电流是（　　）
A．0
B．0.8A
C．1.6A
D．3.2A
2．关于电流，下列说法正确的是（
）
A．通过导线截面的电荷量越多，电流越大
B．因为电流有方向，所以电流是矢量
C．单位时间内定向通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大
D．导体中有电荷运动就有电流
3．在导体中有电流通过时，下列说法正确的是(　　)
A．电子定向移动速率接近光速
B．电子定向移动速率即是电场传导速率
C．电子定向移动速率即是电子热运动速率
D．在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动
4．有关电流的下列说法正确的是（　　）
A．因为电流有方向，因而电流是矢量
B．由知，I与q成正比，与通电时间成反比
C．金属导体里面电流的方向和自由电子定向移动的方向相同
D．单位时间内通过导体横截面的电量越多，导体中的电流越大
5．一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
C．自由电子定向移动的速率为
D．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c
6．关于电流，以下说法正确的是
(　　)
A．通过截面的电荷量多少就是电流的大小
B．电流的方向就是电荷定向移动的方向
C．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流
D．导体两端没有电压就不能形成电流
7．在截面积为S、粗细均匀的铜导体中流过恒定电流I，铜的电阻率为ρ，电子的电荷量为e，则电子在铜导体中运动时受到的电场作用力为
(
)
A．0
B．Iρe/S
C．IS/ρe
D．Ie/ρS
8．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．当环中电子以光速的的速度流动而形成的电流是10mA时，环中运行的电子数目为(已知光速c＝3×108m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19
C)
(　　)
A．5×1010
B．5×1011
C．1×102
D．1×104
9．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，你认为下列说法不正确的是(　　)
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
10．一横截面积为S的铜导线，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电荷量为e，在时间t内通过导线横截面的自由电子数目为N，则自由电子定向移动速率为（
）
A．
B．
C．
D．
11．某金属导线，如果在10s时间内有5.0×1019个自由电子通过面积为0.1m2的某截面，那么通过这个截面的电流强度是（　　）
A．0
B．0.8A
C．1.6A
D．3.2A
12．一根长为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．ρnev
B．ρnSev
C．ρnLev
D．ρnSLev
第II卷（非选择题）
二、填空题
13．铜的摩尔质量为M、密度为，每摩尔铜原子有个自由电子。今有一根横截面积为的铜导线，当通过的电流为时，电子定向移动的平均速率为______。
14．金属导体内部，10s内通过导体横截面的电荷量为10C，则导体中的电流是_____，通过导体横截面的电子的数目是______。
15．电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子以速率v在半径为r的轨道上运动，用e表示电子的电荷量，则其等效电流的大小为________。
16．如图示电路，电源直流电压，先使开关与1端相连稍后将开关掷向2端，让电容器通过电阻放电，传感器将电流信息传入计算机，显示出的电流随时间变化的曲线如图所示，则电容器全部释放的电量大约为______，该电容器的电容大约是______（均保留两位有效数字）。
三、解答题
17．有一条横截面积的铜导线，通过的电流已知铜的密度，铜的摩尔质量，阿伏加德罗常数，电子的电量C.在这个问题中可认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子求铜导线中自由电子定向移动的速率结果保留三位有效数字
18．导线中的电流是1A，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)自由电子的平均定向移动速率是多大（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1m，平均要多少时间？
19．如图是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，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，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强度I，电子电量设为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t.
参考答案
1．D
【详解】
由题意，1s内通过横截面正离子的电荷量为
负离子的电荷量绝对值为
则电流为
I＝＝
将代入数据解得
I＝3.2A
故选D。
2．C
【详解】
AC．在公式中，的大小等于单位时间内定向通过导体截面的电荷量；通过导线截面的电荷量越多，电流不一定越大，选项A错误，C正确；
B．电流虽有方向，但是电流的合成不满足平行四边形定则，则电流是标量，选项B错误；
D．无电流时导体内的自由电子永不停息地做热运动，则导体中有电荷运动，不一定就有电流，选项D错误。
故选C。
3．D
【详解】
电子定向运动的速率很小，电流的传导速率与光速差不多，在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动；
故选D．
4．D
【详解】
A．电流的方向是电荷移动的方向，但电流这个物理量描述电流的强弱，是标量；故A错误；
B．电流的定义，是比值定义法，电流与电荷量不成正比，与时间不成反比，故B错误；
C．电流的方向为正电荷的定向移动方向，故金属导体里面电流的方向和自由电子定向移动的方向相反，故C错误；
D．根据电流的定义，得q=It，则单位时间内通过导体横截面的电量越多，导体中的电流越大，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
AD．电流是由自由电子定向移动形成的；与光速及自由电子定无规则运动的速率无关；故AD错误；
BC．由电流的微观表达式可知：时间t内通过的电量
q=nvte
由电流的定义可知电流的微观表达式为
I==nev
则
v=
故C正确，B错误。
故选C。
6．D
【解析】
A、电流是单位时间通过导体横截面的电荷量．故A错误；B、C、自由电荷的定向移动形成了电流．金属导体中能自由移动的是自由电子，而电子带负电，所以自由电子定向移动方向与电流方向相反．选项B，C错误；D、电压是使电路形成电流的原因，要想有持续的电流，电路必须闭合，D正确；故选D．
7．B
【解析】
试题分析：根据公式可得电场力①，设导体两端的长度为d，导体两端的电压为U，则②，根据欧姆定律可得③，根据电阻定律可得④，电荷量⑤，联立可得，故B正确
8．B
【详解】
电子运动一周用的时间
由电流的定义式，则电量为
则在整个环中运行的电子数目
故选B。
9．B
【详解】
AB、福娃欢欢带正电，福娃贝贝带负电，用导体棒连接的瞬间，负电荷将沿导体棒发生移动，形成瞬时电流，电流表的指针会偏转．故A正确，B错误．
C、最终电荷不移动时，处于静电平衡状态，两人是一个等势体．故C正确．
D、最终导体棒处于静电平衡状态，导体棒内的电场强度等于零．故D正确．
10．A
【详解】
从微观角度来说，在t时间内能通过某一横截面的自由电子处于长度为vt的圆柱体内，此圆柱体内的电子数目为，所以
．
A.
与计算结果相符，故A正确．
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.
与计算结果不符，故D错误．
11．B
【详解】
解：由电流的定义可知：；故ACD错误，B正确．
12．A
【详解】
根据题意可知，流过导体的电流和导体的电阻分别为
，
所以可得，加在导体两端的电压为
又因为此时导体内的电场为恒定电场，可得
故选A
13．
【详解】
微观电流强度的表达式
其中单位体积内自由电子的个数
整理可得
14．1A
【详解】
[1]根据电流强度的定义
[2]一个电子的带电量为，因此通过的电子数目
15．
【详解】
等效电流的大小
16．（都可以）
（都可以）
【详解】
[1]根据
可知曲线图像围成的面积表示电荷量，由图像可得图像面积约为，所以电容器全部释放的电量大约为。（都可以）
[2]电容器的电容为
17．
【解析】
【详解】
设铜导线长为L
则体积为LS
，质量
；摩尔数；总的自由电子数为
；
电荷量为
全部通过该铜线截面时间为
则；
即
代入数据知?
18．(1)6.25×1018；(2)7.4×10－5m/s；(3)3.8h
【详解】
(1)1s内，通过导体截面的电子数为
(2)根据电流的微观表达式得
(3)据电子定向匀速移动得，传播1m所需时间为
19．
【详解】
根据电流强度的定义：
每昼夜煤粉吸附的电量
q＝mnNAe，Q＝2q，