第十一章第1节电源和电流巩固练习 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节电源和电流巩固练习1
第I卷（选择题）
一、单选题
1．下列说法正确的是（　　）
A．导体中电荷运动就形成了电流
B．在国际单位制中，电流的单位是安培
C．电流有方向，它始终从高电势处流向低电势处
D．导体两端只要有电势差就可以产生持续的电流
2．关于电流强度的概念，以下叙述中正确的是（　　）
A．通过导线截面的电量越多，电流强度越大
B．电子运动的速率越大，电流强度越大
C．单位时间内通过导体截面的电量越多，电流强度越大
D．因为电流有方向，所以电流强度是矢量
3．一横截面积为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q。此时电子的定向移动速度为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．
4．有甲、乙两个导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体某一横截面的电荷量是通过甲导体某一横截面的电荷量的2倍，下列说法正确的是（　　）
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相同
5．如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为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．qv
B．
C．qvS
D．
6．铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动速率为（　　）
A．光速c
B．
C．
D．
7．如图所示，真空中一根绝缘轻杆两端分别固定两个完全相同的、带等量异种电荷的小球M、N（可以看成点电荷，电荷量大小为Q），轻杆绕O点在水平面内沿逆时针方向（俯视）以角速度匀速，转动，已知小球M距离O点较近，下列说法正确的是（
）
A．小球N转动形成的等效电流沿逆时针方向
B．小球M转动形成的等效电流大于小球N转动形成的等效电流
C．小球M转动形成的等效电流大小为
D．小球M转动形成的等效电流与小球N转动形成的等效电流方向相同
8．如图所示，电解池接入电路后，在t秒内有n个一价正离子通过溶液内某截面S，有n个一价负离子通过S，设e为元电荷，以下说法正确的是　　
A．电流为零
B．电流为
C．电流为
D．电流方向从
9．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中Na+水平向右移动．若测得4s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向和大小为（　　）
A．水平向左0.8A
B．水平向右
0.08A
C．水平向左0.4A
D．水平向右0.04A
10．北京正负电子对撞机的储存环是周长为240
m的近似圆形轨道．当环中电子以光速的1/10流动而形成10
mA的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c＝3×108
m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19
C)(　　)
A．5×1010个
B．5×1011个
C．1×102个
D．1×104个
11．如图所示，电解池内有一价离子的电解液，时间t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，以下解释中正确的是
A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A
B．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消
C．溶液内电流方向从A到B，电流I＝
D．溶液内电流方向从A到B，电流I＝
12．一根横截面积为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，阿佛加德罗常数为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速率为（　　）
A．
B．
C．
D．
13．如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S，有n2个一价负离子通过溶液内某截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是（　　）
A．当n1=n2时，电流为零
B．当n1>n2时，溶液中电流方向从A→B，电流为
C．当n1D．溶液中电流方向A→B，电流为
14．一段通有恒定电流电解液，若2秒钟有2C的正电荷和2C的负电荷相向运动，同时通过某一横截面，则电流强度是（　　）
A．1A
B．2A
C．4A
D．8A
第II卷（非选择题）
二、填空题
15．某电解质溶液，如果在内共有个二价正离子和个一价负离子通过某截面，那么通过电解质溶液的电流是________。
16．若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω是多少?电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I是多少?（已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量用k表示）
17．重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射价重离子束，其束流强度为，则在内发射的重离子个数为______
18．来自质子源的质子（初速度为零）经一加速电压为的直线加速器加速，形成电流大小为的细柱形质子流，已知质子电荷量。
(1)这束质子流每秒打到靶上的个数为______。
(2)假定分布在质子源和靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和4L的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为和，则______。
三、解答题
19．某金属导体的密度是，橫截面积是S，摩尔质量为M，每摩这种金属可提供N个自由电子。当该导体中的电流为I时，导体中自由电子定向移动的速度是多大？
20．北京正、负电子对撞机的储存环为周长的圆形轨道，当环中电流为时，若电子的速度是光速的，求在整个环中运动的电子数。
21．某手机的说明书标明该手机电池容量为，待机时间为，请估算该手机的待机电流有多大。说明书还标明，用该手机播放视频的时间是，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍。
表
某手机说明书（节选）
……
手机类型
智能手机、4G手机……
屏幕分辨率
1920×1080像素（FHD）
电池容量
电池类型
不可拆卸式电池
……
待机时间
……
22．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2s内有1.0×1018个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？
参考答案
1．B
【详解】
A．自由电荷定向移动才能形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流，故选项A错误；
BC．在国际单位制中，电流的单位是安培；电流有方向，在外电路中电流从高电势处流向低电势处，在电源内部电流从低电势处流向高电势处，故B正确，C错误；
D．形成持续电流的条件是导体两端有持续的电压，即电路中要有电源，故D错误。
故选B。
2．C
【详解】
A．物理学中把每秒钟通过导体任一横截面的电荷量（简称电量）叫做电流强度，通过导体横截面的电量越多，但时间不知道，电流强度不一定大，故A错误；
B．导电流强度的微观表达式为，所以电子速率大，电流强度不一定大，故B错误；
C．物理学中把每秒钟通过导体任一横截面的电荷量（简称电量）叫做电流强度，则单位时间内通过导体截面的电量越多，电流强度越大，故C正确；
D．电流有方向，但其运算不能应用平行四边形定则，故其为标量，故D错误。
故选C。
3．A
【详解】
通过铜导线横截面的自由电子数目vt?S?n=
nvSt；或者时间t内流过导体某截面的电量为It，则电子数为
。
故选A。
4．B
【详解】
AB．由于单位时间内通过乙导体某一横截面的电荷量是通过甲导体某一横截面的电荷量的2倍，根据：
可知乙导体中的电流是甲的2倍，故A错误，B正确；
CD．根据电流微观表达式：
则：
由于不知道甲、乙两导体的性质（n、q不知道），所以v的关系无法判断，故C错误，D错误。
故选B。
5．A
【详解】
1
s内棒通过的长度
l＝vt
总电荷量
Q＝ql＝qvt
则
故选A。
6．D
【详解】
单位体积的电子数为
根据
可得
故选D。
7．C
【详解】
AD．根据电流方向为正电荷定向移动的方向可知，小球M转动形成的等效电流沿逆时针方向，小球N转动形成的等效电流沿顺时针方向，选项A、D错误；
BC．两个小球所带的电荷量大小相等，转动的周期相等，所以它们转动形成的等效电流的大小相等，在小球做圓周运动的运动轨迹上任取一横截面，在小球转动一周的时间内，通过该横截面的电荷量为Q，由于，则
选项B错误，C正确.
故选C。
8．C
【详解】
根据电路可知，B端与电源正极相连，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B到A．t时间内通过通过溶液截面s的电荷量
则根据电流的定义式
故选C
9．B
【详解】
电路中电流的大小为：，方向与正电荷定向运动的方向相同，水平向右．
故选B．
10．B
【详解】
电子运动一周的时间为
由电流的定义式，可得电量为
在整个环中运行的电子数目为：
；
故选B．
11．D
【详解】
AB.
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，负离子从B到A，因此电流方向为A→B，不会相互抵消，故A错误，B错误；
CD.
溶液中的正离子从A向B运动，因此电流方向是A→B，电流，故C错误，D正确．
12．A
【详解】
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，对铜导体研究，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，为
t时间内通过导体截面的电荷量为
则电流强度为
得
故BCD错误，A正确。
故选A。
13．D
【详解】
AC．根据正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，可判断出溶液中电流方向为A→B，AC错误；
BD．由题意t秒内流过横截面S的电荷量
代入
得电流为
B错误D正确。
故选D。
14．B
【详解】
因为有2C的正电荷和2C的负电荷相向运动，故通过截面的电量为4C，电流的定义式是
故B正确ACD错误。
故选B。
15．5.12A
【详解】
内通过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
将，，，代入解得
16．；
【详解】
电子绕核运动的向心力是库仑力，因为=mω2r
所以
其等效电流
17．
【详解】
根据电流的定义式得
解得
18．
2:1
【详解】
（1）[1]设每秒打到靶上的质子数为n，由得
个
（2）[2]解法1：:建立如图3-1-6所示的“柱体微元”模型，设质子在距质子源L和4L处的速率分别为、，在L和4L处作两个长为（极短）的柱体微元.因极短，故L和4L处的两个柱体微元中的质子的平均速率可分别视为、.对于这两个柱体微元，设单位体积内的质子数分别为和，由电流的微观表达式可知，，，作为串联电路，各处的电流相等，即
所以
①
设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为E，根据动能定理，分别有
②
③
由①②③式得
即
.
解法2：设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为E，则质子源和与质子源相距L、4L两处间的电势差分别为:和.设质子在这两处的速率分别为和，根据电场力做的功与电荷动能变化的关系，有，得.在这两处极短的相等长度内，质子数
可见
又两段长度相等，所以有
故
即
19．
【详解】
设自由电子定向移动的速度为v，则在t时间内自由电子移动的距离是vt；这段导体的体积是vtS，质量是，物质的量是；所含有的自由电子数是，所带电荷量是（e为电子所带的电荷量）
根据电流的定义
从而可知自由电子定向移动的速度是
20．5×1011
【详解】
电子运动一周所需要的时间
在圆形轨道上取一个横截面，则在时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有的电子的总电荷量为
环中具有电子数
（个）
21．7.58mA，31
【详解】
手机的待机电流
播放视频的电流
则
22．溶液中的电流大小为0.16A，方向由A指向B．
【详解】
根据电流的定义：I＝＝＝A＝0.16A
，方向与正电荷定向移动的方向一致，由A指向B．