2019-2020学年高中物理-2.1电源和电流同步练习-新人教版选修3-1
2020学年高中物理 专题2.1 电源和电流试题 新人教版选修3-1
第1节电源和电流一、电源和恒定电场1．电源的概念电源就是把从正极搬迁到负极的装置。
从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为的装置。
2．电源的作用保持导体两端的（电压），使电路有持续的电流。
3．导线内的电场有电源的电路中，导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的共同形成的。
详尽的分析说明：尽管这些电荷也在运动，有的流走了，但是另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，电场的分布也是稳定的，故称。
4．恒定电场由稳定分布的电荷所产生的电场称为恒定电场。
二、电流及其微观表达式1．电流通过导体横截面的跟通过这些电荷量所用的时间的。
2．电流的定义式。
3．电流的单位安（安培），。
1 mA= A，1 μA= A。
自由电子电能电势差电荷恒定电场稳定的电荷量比值 A 10-3 10-6电流的微观表达式取一段粗细均匀的导体，两端加一定的电压，设导体中的自由电子沿导体定向移动的速率为v。
设想在导体中取两个横截面B和C，横截面积为S，导体中每单位体积的自由电荷数为n，每个自由电荷带的电荷量为q，则在时间t内处于相距为v t的两截面B、C间的所有自由电荷将通过截面C。
体积为V=vtS电荷数为N=nV总电荷量为Q=nVq=nvtSq电流为I=Q/t=nvqS此即电流的微观表达式。
【例题】如图所示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，遇到烟气中的煤粉，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n mol电子，每昼夜除尘的质量为m，计算高压电源的电流I （电子电荷量设为e，阿伏伽德罗常数为N，一昼夜时间为t）。
A参考答案：试题解析：根据电流定义式，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就可以求出电流。
由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量为总电荷量的一半。
，，，。
规律总结：1．当正、负电荷同时参与导电时，电流定义式中的电荷量是正、负电荷的电荷量的绝对值之和；2．电流与横截面积结无关，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反；3．等效思想：将电荷的绕核运动等效为电荷沿着一个环形导体定向运动，从而形成环形电流，再结合电流的定义式求解。
2019-2020学年物理人教版选修3-1课后检测：2.1 电源和电流
第二章 理定电流1 电源和电流记一记电源和电流知识体系2个概念——电源、电流2个公式——I ＝、I ＝mqs vq t 3个速率——电荷的定向移动速率电场的传导速率电荷的热运动速率辨一辨1.电源能把其他形式的能转化为电能．(√)2．必须有电源，自由电荷才能在电路中移动．(×)3．恒定电场形成后电路中的电荷不再发生移动．(×)4．电荷移动的方向就是电流的方向．(×)5．电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．(√)6．电流既有大小，又有方向，是矢量．(×)想一想1.直流电路中的电场和静电场有何异同？提示：它们都是由电荷产生的，只不过静电场是由带电体所带的静止电荷产生的，而直流电路中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同产生的．2．在相同时间内有等量的正、负电荷沿相反方向通过同一截面时，电路中的电流是零吗？提示：不是零．向某一方面通过一定的负电荷，等效于向相反方向通过量的正荷．3．教室内开关一闭合，电灯立即亮了起来，是发电机中的自由电荷运动到电灯中了吗？提示：不是．因直电路中自由电荷定向移动的速率很小，约为10－5m/s的数量级，而电场的传导速率为108m/s的数量级，电键闭合的瞬间，发电机中产生的电场立即传到了灯泡中，灯泡中的自由电荷在传导来的电场作用下几乎在电键闭合的同时定向移动起来形成电流而使灯泡发光．4．电荷热运动的速率也是相当大的，约为105 m/s的数量级，它对电流的形成有贡献吗？提示：没有．因自由电荷热运动是杂乱无序、毫无规则的，在任何相等的时间内，因热运动通过某一截面的电荷量总是零．思考感悟： 练一练1.[2019·天水一中期末测试]关于电流，下列说法正确的是( )A．通过导线截面的电量越多，电流越大B．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，则导体中电流越大C．电流有方向，因此电流是矢量D．通电时间越短，电流越大答案：B2．[2019·浦东新区普通高中学业水平考试]下列物理量中，属于矢量的是( )A．功 B．重力势能C．电流D．电场强度答案：D3．[2019·河南信阳二中期中]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v0B．自由电子定向移动的速率为v＝1 neSC．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD．自由电子定向移动的速率为v＝Ine答案：D4．[2019·山西榆次一中月考]电路中有一电阻，通过电阻的电流为5 A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为( ) A．1 500个B．9.375×1019个C．9.375×1021个D．9.375×1020个答案：C要点一对电流的理解1.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个解析：储存环中所有电子全部通过某一横截面的时间t ＝ s ＝8.0×10－6s ，由I ＝得：n ＝＝2403×107ne t It e ＝5.0×1011(个)10×10－3×8.0×10－61.6×10－19答案：A2.在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图所示．如果测得2 s 内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M ，则溶液中电流的方向如何？电流为多大？解析：由电流方向规定为正电荷定向移动方向知溶液中电流方向为：A →B由I ＝＝ A ＝0.16 Aq ＋＋|q －|t 2.0×1018×1.6×10－192答案：电流方向A →B ，大小0.16 A3．(多选)关于电源的作用，下列说法正确的是( )A ．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B ．电源的作用是使电路中的电荷发生定向移动C ．电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D ．电源的作用就是使自由电荷运动起来答案：BC4．现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及许多电子产品，都需要配备各式各样的电源．以下关于电源的说法正确的是( )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，从而保持两极之间有稳定的电势差B ．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能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解析：电源的作用是维持正、负极之间有一定的电势差，这需要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集．外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内部，需要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A 项错误．从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，需要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B 项正确．若要电路中有电流，不仅需要有电源，还需要电路是闭合的，两者缺一不可，故C 项错误．电源是对电路提供能量的装置，故D 项错误．答案：B要点二 电流的微观表达式5.(多选)一横截面积为S 的铜导线，流过的电流为I ，设每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率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )A ．n v S ΔtB ．n v ΔtC. D.I Δt 1I Δt Sq解析：由I ＝可得，在Δt 时间内通过导线横截面的电荷量Q t Q ＝I Δt ，所以在这段时间内通过的自由电子数为N ＝＝，所Q q I Δt q 以C 项正确，D 项错误；由于自由电子定向移动的速率是v ，所以在时间Δt 内，位于横截面积为S 、长为l ＝v Δt 的这段导线内的自由电子都能通过横截面，这段导线的体积V ＝Sl ＝S v Δt ，所以Δt 内通过横截面的自由电子数为N ＝nV ＝n v S Δt ，A 项正确，B 项错误．答案：AC6．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，每个自由电子的电荷量为e ，今有一根横截面积为S 的铜导线，通过电流为I 时，电子定向移动的平均速率为( )A ．光速c B.I neSC. D.ρI neSm mIneS ρ解析：铜的摩尔体积V ＝m /ρ，所以铜中单位体积内的自由电荷数N ＝＝.由I ＝NeS v 得：v ＝＝.即D 项正确．M V np m I NeS mIneS ρ答案：D7.如图所示，一根截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为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 ．v q B.q vC ．q v S D.q v S解析：在运动方向上假设有一截面，则在t 时间内通过截面的电荷量为Q ＝v t ·q ，等效电流I ＝＝v q ，故A 项正确．Q t 答案：A基础达标1.下列说法正确的是( )A．电源的作用是使电路中产生电荷B．电源的作用是使电路中的电荷发生定向移动C．只要电路中有电源，电路中就会形成持续的电流D．导线中的电场是由电源两极在空间直接形成的解析：电源的作用是使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷(并不是创造了电荷，而是使正、负电荷发生了分离)，这样电源两端就会产生电压，电压使电路中的电荷发生定向移动形成电流，而不是产生电荷，A项错误，B项正确；电路中形成持续的电流的条件是有电源且电路闭合，C项错误；导线中的电场是由电源电场和导线所积累的电荷共同形成的，D项错误．答案：B2．关于导线中的电场，下列说法正确的是( )A．导线内的电场线可以与导线相交B．导线内的电场E是由电源电场E0和导线侧面堆积的电荷形成的电场E′叠加的结果C．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D．导线中的电场是静电场的一种解析：导线内的电场线与导线是平行的，故A项错误；导线中的电场是电源电场和导线侧面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故B项正确；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故C、D两项错误．答案：B3．(多选)在由电源、导线等电路元件组成的电路中，下列说法正确的是( )A．导线处于静电平衡状态B．导线中的电场强度处处为零C．导线中的电场方向跟导线方向平行D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低解析：在电源和导线中积累的电荷的共同作用下，垂直于导线方向的电场相互抵消，在导线中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场方向跟导线方向平行，说明导线不是处于静电平衡状态，故A 、B 两项错误，C 项正确；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D 项正确．答案：CD4．关于电流的方向，下列叙述中正确的是( )A ．金属导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向B ．在电解质溶液中有自由的正离子和负离子，电流方向不能确定C ．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向D ．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同解析：电流的方向是人为规定的，物理上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向一定与电流的方向相反．答案：C5．如图为一由不同金属材料制成的导体，左、右部分分别为A 、B ，且两部分导体的横截面积关系为S B ＝2S A .如果在相等的时间内通过A 、B 的横截面的电荷量相等．则流过A 、B 的电流的关系为( )A ．I A ＝IB B ．I A ＝2I BC ．I B ＝2I AD ．不能确定解析：这个题目中有些干扰条件，例如两个横截面的面积不相等，导体的组成材料不同，但关键是在单位时间内通过两横截面的电荷量相等，根据I ＝可知电流相等，A 项正确，q t B 、C 、D 三项错误．答案：A6．金属导体中能产生恒定电流的条件是( )A ．有自由电子B ．导体两端有电势差C ．导体两端有方向不变的电压D ．导体两端有恒定的电压解析：导体中形成电流的条件是导体两端存在电压，要产生恒定的电流，导体两端的电压要恒定不变，D 项正确．答案：D7．下列关于电流的说法正确的是( )A ．电荷移动的方向就是电流的方向B ．国际单位制中，电流的单位是安培，简称安C ．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量D ．由I ＝可知，时间越长，电流越小Q t 解析：正电荷的定向移动方向是电流的方向，故A 项错误；国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，故B 项正确；电流有方向，但电流的运算不适用平行四边形定则，电流是标量，故C 项错误；电流的定义采用比值定义法，I 与t 无关，故D 项错误．答案：B8．(多选)下列对公式I ＝的理解正确的是( )q t A ．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位B ．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多C ．导体的通电时间越短，则形成的电流越大D ．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大解析：在国际单位制中，共有七个基本物理量，电流是其中之一，A 项正确；电流是单位时间内流过导体某一横截面的电荷量的多少，则B 、C 两项错误，D 项正确．答案：AD9．某款电池供电电流是8 mA ，说明( )A ．该电池正常工作125 s ，共供给10 C 的电荷量B ．该电池正常工作1 000 s ，共供给8C 的电荷量C ．该电池正常工作1 s ，共供给8 C 的电荷量D ．该电池正常工作1 min ，共供给8 C 的电荷量解析：电流I ＝8 mA ＝8×10－3 A ＝8×10－3 C/s ，即1 s 供给8×10－3 C 的电荷量，1 000 s 供给8 C 的电荷量，可知B 项正确，A 、C 、D 三项错误．答案：B10．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 .已知导体左侧的横截面积为S ，导体中单位长度的自由电子数为n ，自由电子热运动的速率为v 0，自由电子的电荷量用e 表示，真空中的光速用c 表示．假设自由电子定向移动的速率为v ，则( )A ．v ＝v 0B ．v ＝I neSC ．v ＝cD ．v ＝I ne解析：电流微观表达式I ＝nqS v ，式中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是长度v t 内的自由电子数，其数量为n v t ，电荷量q ＝n v te ，所以电流I ＝＝ne v ，所以v ＝，故q t I ne D 项正确，B 项错误；易知A 、C 两项错误．答案：D11．(多选)半径为R 的橡胶圆环均匀带正电荷，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω沿逆时针方向匀速转动，则下列说法正确的是( )A ．橡胶圆环中产生顺时针方向的电流B ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍D ．若使ω、Q 不变，使环半径增大，电流将变大解析：因为电流方向为正电荷的定向移动方向，所以橡胶圆环中产生的是逆时针方向的电流，A 项错误；截取圆环的任一截面S ，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量为Q ，则有I ＝＝，又T ＝，所以I ＝，可以看出ωq t Q t 2πωQ ω2π不变、Q 变为原来的2倍时，电流加倍，B 项正确；Q 不变，ω加倍时，电流也加倍，C 项正确；由I ＝知，电流的大小与橡Q ω2π胶圆环半径无关，D 项错误．答案：BC12．通常一次闪电历时约0.2～0.3 s ，它由若干个相继发生的闪击构成，每个闪击持续时间仅40～80 μs ，电荷转移主要发生在第一个闪击过程中，在某一次闪电前云、地之间的电势差约为1×109 V ，云、地间距离约为1 km ；第一个闪击过程中云、地间转移的电荷量约为6 C ，闪击持续时间约为60 μs.假定闪电前云、地间的电场是均匀的，根据以上数据，下列判断正确的是( )A ．闪电电流的瞬时值可达到1×105 AB ．整个闪电过程的平均功率约为1×1014 WC ．闪电前云、地间的电场强度约为1×106 V/mD ．整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J解析：由I ＝＝ A ＝1×105 A 可知，A 项正确；q t 66×10－5由E ＝＝ V/m ＝1×106 V/m 知，C 项正确；由U d 1×1091×103W ＝qU ＝6×1×109 J ＝6×109 J 知，D 项错误；＝＝ P W t 6×1090.2W ＝3×1010 W ，B 项错误．答案：AC能力达标13.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N A ，一昼夜时间为t .解析：根据电流强度定义式I ＝，只要能够计算出一昼夜时Q t 间内通过的电量Q ，就能够求解电流强度I ，需要注意的是，流过电源的电量Q 跟煤粉吸附的电量Q ′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电量Q ′＝Q .12因为Q ′＝mnN A e ，Q ＝It ，故mnN A e ＝It ，I ＝2mnN A e /t .12答案：2nmE A e /t14．设横截面积为1.0 mm 2铜导线中通过1.0 A 电流．铜在单位体积中的自由电子数为8.5×1028个，电子的电荷量为1.6×10－19 C ，试计算这时自由电子的定向移动速率为多少？而常温下金属中自由电子热平均速率约为105 m/s ，通过有关资料，我们还可知道：形成电流的速率不是自由电子的定向速率，而是电场的传播速率，且电场的传播速率是光速3.0×108 m/s ，就这些知识，你能否描述一下电路接通后金属导体中自由电子运动的情景．解析：由I ＝，且q ＝nVe ＝nS v te ，即I ＝neS v ，所以q t v ＝，可算出自由电子的定向移动速度v 约为：7.4×10－5 m/s.I neS 金属导体中各处都是自由电子，电路一旦接通，导线中便以电场的传播速率3.0×108 m/s 在各处迅速地建立起电场，在这个电场的作用下，导线各处的自由电子几乎同时开始以很小的定向移动速率7.4×10－5 m/s 做定向运动，整个电路几乎同时形成了电流．但同时，由于金属中自由电子的热平均速率约为105 m/s ，显然这个速率远大于自由电子的定向移动速率，所以金属导体通电后，导体各处的自由电子几乎同时开始在原本速率巨大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动．答案：见解析。
2019-2020学年人教版高中物理 选修3-1 2.1 电源和电流 同步练习(I)卷
2019-2020学年人教版高中物理选修3-1 2.1 电源和电流同步练习（I）卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共12题；共28分)1. （2分）关于电流强度，下列说法中正确的是（）A . 根据I = q / t ，可知q与t成反比B . 因为电流有方向，所以电流强度是矢量C . 电流强度的单位“安培”是国际单位制中的基本单位D . 电流的方向就是电荷定向运动的方向2. （2分） (2018高二上·山西月考) 下列说法正确的有（）①金属导体中电流越大，单位时间内流过导体横截面的自由电子数越多②电阻率表现了导体材料导电能力的强弱，与温度有关③在闭合电路中，电源电动势数值上等于路端电压与电源内部电势降落之和④多用电表在粗略测定电池内阻时，可用欧姆挡直接测量⑤多用电表测量小灯泡电压时红表笔接触点的电势比黑表笔接触点的电势低⑥欧姆指出导体的电阻与导体两端的电压成正比，与通过导体的电流成反比⑦欧姆表测电阻时每次换挡必须重新进行欧姆调零A . 3个B . 4个C . 5个D . 6个3. （2分）下列关于电流的说法中，正确的是（）A . 金属导体中，电流的传播速率就是自由电子定向移动的速率B . 温度升高时，金属导体中自由电子热运动加快，电流也就加大C . 电路接通后，电子就由电源出发，只要经过一个极短的时间就能达到用电器D . 通电的金属导体中，自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动，电流的传播速率等于光速4. （2分） (2017高二上·汕头期中) 在验证焦耳定律的实验中，为了比较电流通过两根不同的电阻丝产生的热量跟电阻的关系，实验时应同时保持相同的物理量是（）A . 通过它们的电流和加在它们两端的电压B . 通过它们的电流和它们的电阻C . 通过它们的电流和通电时间D . 通过它们的电流、加在它们两端的电压和通电时间5. （2分）如图电路所示，当ab两端接入100V电压时，用理想电压表测得cd两端为20V；当cd两端接入100V电压时，用理想电压表测得ab两端电压为50V，则R1∶R2∶R3之比是（）AA . 4∶2∶1B . 2∶1∶1C . 3∶2∶1D . 5∶3∶26. （2分）演示位移传感器的工作原理如图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。
高二物理同步训练：2.1《电源和电流》(新人教版选修3-1)
高二物理同步训练试题分析一、选择题1．对于电源的作用，以下说法正确的选项是 ( )A ．电源的作用是能为电路连续地供给自由电荷B ．电源的作用是能直接开释出电能C ．电源的作用就是能保持导体两头的电压，使电路中有连续的电流D ．电源的作用就是使自由电荷运动起来分析：选 C.电源其实不是产生电荷的装置，它的作用是保持导体两头有必定的电势差，进而使电路中有连续的电流产生，故只有C 正确．2．金属导体中有电流时，自由电子定向挪动的速率为 v 1，电子热运动速率为v 2，电流的传导速率为 v 3，则 ( )A ． v 1 最大B ． v 2 最大C ． v 3 最大D ．没法确立分析：选 C.电场流传的速率 (或电流的传导速率 )等于光速，而电子无规则热运动的速率，常温下数目级为 105m/s ，自由电子定向挪动的速率数目级一般为 － 5 10 m/s ，因此 C 选项正确．3．在示波管中，电子枪 2 s 内发射了 6×10 13个电子，则示波管中电流的大小为 ()－ 6－13AA ． 4.8×10AB ． 3× 10－ 6－ 6 AC ． 9.6×10 AD ． 3× 10分析：选 A. I ＝ q ＝ ne＝ 6× 1013× 1.6×10－ 19 A＝4.8× 10－6 t t 2A.4．有甲、乙两个由同种金属资料制成的导体，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，乙是甲的两倍，以下说法中正确的选项是 ( ) A ．甲、乙两导体的电流同样B ．乙导体的电流是甲导体的两倍C ．乙导体中自由电荷定向挪动的 速率是甲导体的两倍D ．甲、乙两导体中自由电荷定向挪动的速率大小相等q1分析：选 B.由 I ＝ 知 A 错 B 对；由I ＝ n qSv 得： v 甲 ＝ v 乙 ，因此 C 、D 错．t 45．北京正负电子对撞机的储藏环是长为 240 m 的近似圆形轨道， 当环中的电流为 10 mA 时， 若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运转的电子数目为 ()A ． 5.0×1011B ． 5× 1019C ． 1.0×1013D ． 1.0×103 分析：选 A. 电子运动一周所需要的时间：240 － 6t ＝1 ×3× 108 s ＝ 8× 10 s 10在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内整个环中的电子恰好都经过该截面，故环中拥有 电子的电量为：q ＝ It ＝ 8× 10－6× 10× 10－ 3 C ＝8× 10－8 C－8环中拥有电子数N ＝ q ＝ 8× 10 － 19个＝ 5× 1011个．故 A 对．e 1.6×106．如图 2－ 1－ 3 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，每米电荷量为 q ，当此棒沿轴线方向做速率为 v 的匀速直线运动时，因为棒运动而形成的等效电流大 小为( )图 2－1－3q A ． vqB.vC ． qvSD ． qv/SQ分析：选 A. 在运动方向假定有一截面， 在 t 时间内经过 截面的电量 Q ＝vt ·q.等效电流 I ＝ t ＝ vq ，故 A 项正确．n 1，7．如图 2－ 1－ 4 所示，电解池内有一价的电解液， t s 内经过溶液内截面 S 的正离子数是 负离子数是 n 2，设基元电荷为e ，以下解说中正确的选项是 ()图 2－1－4A ．正离子定向挪动形成电流方向从 A →B ，负离子定向挪动形成电流方向从 B → AB ．溶液内正负离子向相反方向挪动，电流抵消C ．溶液内电流方向从 A → B ，电流 I ＝ n 1＋ n 2 e2tD ．溶液内电流方向 n 1 ＋n 2 eA →B ，电流 I ＝ t分析：选 D. 正离 子定向挪动方向为电流方向，负离子定向挪动方向和电流方向相反，正、 负离子向相反方向挪动，电流不可以抵消，故A 、B 错．因为溶液内的电流是正、负离子共同 形成的，故C 错，D 对． 8．来自质子源的质子 (初速度为零 )，经向来线加快器加快， 形成电流为 I 的细柱形质子流． 已知质子源与靶间的距离为d ，质子电荷量为e ，假定散布在质子源到靶之间的加快电场是匀 强电场，质子抵达靶时的速度为 v ，则质子源与靶间的质子数为 ()Id 2Id A. ev B. ev Id 2Id C. vD. vned nev2Id分析：选 B. 设质子源与靶间的质子数为n ，则 I ＝ v ＝ 2d ，n＝ ev .29．铜的原子量为 m ，密度为 ρ，每摩尔铜原子有 n 个自由电子，今有一根横截面为S 的铜导线，当经过的电流为 I 时，电子均匀定向挪动的速率为 ( )I A ．光速 cB.neSρImIC.neSm D.neS ρ 分析：选 D.假定电子定向挪动的速率为 v ，那么在 t 秒内经过导体横截面的自由电子数相当于在体积 vt ·S 中的自由电子数，而体积为 vtS 的铜的质量为 vtS ρ，摩尔数为 vtS ρ，因此电量q Im mvtS ρ ne vS ρ en .q ＝ m .因电流 I ＝ ＝ ，于是得： v ＝ t m neS ρ二、计算题10． (1) 在金属导体中，若 10 s 内经过横截面的电荷量为 10 C ，则导体中的电流为多少安？ (2) 某电解槽横截面积为 0.5 m 2，若 10 s 内沿相反方向经过横截面的正、负离子的电荷量均为 10 C ，则电解液 中的电流为多少安？分析： (1)10 s 内经过某一横截面的电量是10 C ，因此 I ＝ q ＝10 C＝ 1 At 10 s(2) 正电荷形成的电流为I 1＝10 C＝ 1 A10 s负电荷形成的电流为I 2＝10 C＝1 A10 s因负电荷形成的电流方向与其定向挪动方向相反，因此两种电荷形成电流方向同样．故电解液中的电流为： I ＝I 1＋I 2＝2 A.答案： (1)1 A (2)2 A1 mm 2.11．导线中的电流是 1 A ，导线的横截面积为 － 19(1) 在 1 s 内，有多少个电子经过导线的横截面 (电子电荷量 e ＝ 1.6× 10 C)? (2) 自由电子的均匀挪动速率是多大(设导体每立方米内有 8.5 × 1028 个自由电子 )?(3) 自由电子 沿导线挪动 1 cm ，均匀要多少时间？分析： (1) N ＝q ＝ It ＝ 1× 1 个＝ 6.25 ×1018 个． － 19e e 1.6× 10 (2) 由公式 I ＝ neSv.I 1 v ＝ neS ＝ 8.5× 1028× 1.6× 10－ 19× 10－6 m/s＝ 7.4× 10－5 m/s.(3) 以这样的速率沿导线流传1 m 需用时t ＝ 1－ 5 s ＝ 3.8 h.7.4× 10(2)7.4 ×10－5答案： (1)6.25× 1018 m/s (3)3.8 h 12．已知电子的电荷量为 e ，质量为 m ，氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为 r 的匀 速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？分析：取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T 内，经过这个截面的电荷量 q ＝ e ，则有： I ＝ q ＝ eT T再由库仑力供给向心力有：22 2πr mr e 4πk 2 ＝ m 2 ·r 得 T ＝e kr Te 2解得 I ＝ 2πr 2m kmr.2e答案： 2πr 2m kmr。
2.1 电源和电流(新人教版选修3-1)
1 电源和电流-同步练习61.下列有关有电源的电路中，导线内部的电场强度的说法中正确的是( )A.导线内部的电场就是电源所形成的电场B.在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以导体内部电场不是稳定的C.因为导体处于电源的电场中，所以导体内部的场强处处为零D.导线内部的电场是由电源、电线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的2.关于电流，下列说法中正确的是( )A.导线内自由电子的定向移动速率等于电流的传导速率B.电子运动的速率越大，电流越大C.电流是一个矢量，其方向就是正电荷的定向移动方向D.在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位“安培”是基本单位3.以下说法中正确的是( )A.只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流B.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的C.单位时间内通过导体截面的电荷量越多，导体中的电流越大D.在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了4.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面面积S 铝=2S 铜，在铜导线上取一截面A ，在铝导线上取一截面B ，若在1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两截面的电流的大小关系是( )A.I A =I BB.I A =2I BC.I B =2I AD.不能确定5.关于电源的作用，下列说法中正确的是( )A.电源的作用是能为电路提供自由电荷B.电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续电流C.电源的作用能直接释放电能D.电源的作用就是使自由电荷运动起来能力提高6.设金属导体的横截面积为S ，单位体积内的自由电子数为n ，自由电子定向移动速度为v ，那么在时间t 内通过某一横截面积的自由电子数为_________;若电子的电荷量为e ，那么在时间t 内，通过某一横截面的电荷量为_________；若导体中的电流为I ，则电子定向移动的速率为_________.7.在某次闪电中，持续的时间0.005 s ，所形成的平均电流约为6×104 A.若闪电过程中流动的电荷量以0.5 A 的电流通过电灯，可供灯照明的时间为_________.8.如图所示，由实验测得在5 s 的时间内，从左往右穿过截面S 的正电荷为2 C ，从右往左穿过截面S 的电荷量为2 C （负电荷），那么，电解液中的电流为_________ A.如果加在电解液两端的电压为10 V ，那么电解液的电阻为_________ Ω.。
[精品]新人教版高二物理同步习题2.1《电源和电流》新人教版选修3-1及答案
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高二物同步训练试题解析一、选择题1．关于电的作用，下列说法正确的是( )A．电的作用是能为电路持续地提供自由电荷B．电的作用是能直接释放出电能．电的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D．电的作用就是使自由电荷运动起解析：选电并不是产生电荷的装置，它的作用是保持导体两端有一定的电势差，从而使电路中有持续的电流产生，故只有正确．2．金属导体中有电流时，自由电子定向移动的速率为v1，电子热运动速率为v2，电流的传导速率为v3，则( )A．v1最大B．v2最大．v3最大D．无法确定解析：选电场传播的速率(或电流的传导速率)等于光速，而电子无规则热运动的速率，常温下量级为105 /，自由电子定向移动的速率量级一般为10－5 /，所以选项正确．3．在示波管中，电子枪2 内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为( )A．48×10－6 A B．3×10－13 A．96×10－6 A D．3×10－6 A解析：选A I＝＝＝ A＝48×10－6 A4．有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体，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，乙是甲的两倍，以下说法中正确的是( )A．甲、乙两导体的电流相同B．乙导体的电流是甲导体的两倍．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等解析：选B由I＝知A错B对；由I＝qSv得：v甲＝v乙，所以、D错．5．北京正负电子对撞机的储存环是长为240 的近似圆形轨道，当环中的电流为10 A时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子目为( )A．50×1011B．5×1019．10×1013D．10×103解析：选A电子运动一周所需要的时间：＝＝8×10－6在圆形轨道上任取一横截面，则在时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q＝I＝8×10－6×10×10－3＝8×10－8环中具有电子N＝＝个＝5×1011个．故A对．6．如图2－1－3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，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速率为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( )图2－1－3A．vq B．qvS D．qv/S解析：选A在运动方向假设有一截面，在时间内通过截面的电量Q＝v·q等效电流I＝＝vq，故A项正确．7．如图2－1－4所示，电解池内有一价的电解液，内通过溶液内截面S的正离子是1，负离子是2，设基元电荷为，以下解释中正确的是( )图2－1－4A．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→AB．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消．溶液内电流方向从A→B，电流I＝错误！未定义书签。
2019-2020学年人教版高中物理 选修3-1 2.1 电源和电流 同步练习
2019-2020学年人教版高中物理选修3-1 2.1 电源和电流同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共12题；共28分)1. （2分）在测量电珠伏安特性实验中，同学们连接的电路中有四个错误电路，如图所示。
电源内阻不计，导线连接良好，若将滑动的变阻器的触头置于左端，闭合S，在向右端滑动触头过程中，会分别出现如下四种现象（）a ．电珠L不亮；电流表示数几乎为零b ．电珠L亮度增加；电流表示数增大c ．电珠L开始不亮；后来忽然发光；电流表从示数不为零到线圈烧断d ．电珠L不亮；电流表从示数增大到线圈烧断与上述a b c d四种现象对应的电路序号为A . ③①②④B . ③④②①C . ③①④②D . ②①④③2. （2分） (2016高二上·新疆期中) 为了测出电源的电动势和内阻，除待测电源和开关、导线以外，配合下列哪组仪器，不能达到实验目的（）A . 一个电流表和一个电阻箱B . 一个电压表、一个电流表和一个滑动变阻器C . 一个电压表和一个电阻箱D . 一个电流表和一个变阻器3. （2分） (2016高二上·白银期中) 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，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速率为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 . vqB .C . qvSD .4. （2分）关于三个公式、、的适用范围，以下说法正确的是（）A . 第一个公式普遍适用于求电功率，后两式普遍适用于求热功率B . 在纯电阻电路中，三个公式既可适用于求电功率，又可适用于求热功率C . 在非纯电阻电路中，第一个公式可适用于求电功率，第二个公式可用于求热功率，第三个公式求电功率、热功率均可D . 由可知，三个公式没有任何区别，它们表达相同的意义，所求P既是电功率，也是热功率5. （2分） (2016高二上·辽源期中) 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 .6. （2分） (2016高二上·济南期中) 关于电动势，以下说法正确的是（）A . 电源的电动势与外电路的组成有关B . 工作中的电源两极间的电压等于电源电动势C . 电源电动势越大，电源内静电力做功越多D . 电动势越大的电源，将其他形式的能转化为电能的本领越强7. （2分）在如图所示的电路中，两个灯泡均发光，当滑动变阻器的滑动头向下滑动时，则（）A . A灯变亮，B灯变暗B . A灯和B灯都变亮C . 电源的输出功率减小D . 电源的工作效率降低8. （2分） (2019高二上·长治月考) 关于电动势，下列说法正确的是（）A . 电动势与非静电力做的功成正比，与移送的电荷量成反比B . 电动势单位与电势、电势差的单位都是伏特，故三者本质上一样C . 铅蓄电池的电动势为2V，表示蓄电池在1s内将2J的化学能转变为电能D . 铅蓄电池（电动势为2V）将化学能转化为电能的本领比干电池（电动势为1.5V）大9. （3分）如图所示，半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直于环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，将产生等效电流，则A . 若不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍B . 若电荷量Q不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C . 若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，电流将变大D . 若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，电流将变小10. （3分） (2017高二下·安徽期中) 如图所示，金属三角形导轨COD上放有一根金属棒MN．拉动MN，使它以速度v向右匀速运动，如果导轨和金属棒都是粗细相同的均匀导体，电阻率都相同，那么在MN运动的过程中，闭合回路的（）A . 感应电动势保持不变B . 感应电流保持不变C . 感应电动势逐渐增大D . 感应电流逐渐增大11. （3分）(2016·上海) 如图所示电路中，电源内阻忽略不计。
重庆市2019-2020学年人教版高中物理 选修3-1 2.1 电源和电流 同步练习
重庆市2019-2020学年人教版高中物理选修3-1 2.1 电源和电流同步练习姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共12题；共28分)1. （2分） (2016高二上·盘山期中) 如图所示，电源电动势为ε，电源内阻为r，当电键K闭合时，正确的判断是（）A . 电压表的读数变小，电流表的读数变小B . 电压表的读数变小，电流表的读数增大C . 电压表的读数增大，电流表的读数变小D . 电压表的读数增大，电流表的读数增大2. （2分） (2017高二上·武汉期中) 如图所示，直线OAC为某一直流电源的总功率P总随电流I变化的图线，抛物线OBC为同一直流电源内部热功率Pr随电流I变化的图线．若A、B对应的横坐标为2A，那么线段AB表示的功率及I=2A对应的外电阻是（）A . 2W，0.5ΩB . 4W，2ΩC . 2W，1ΩD . 6W，2Ω3. （2分） (2019高二上·武邑月考) 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 . qvSB .C . qvD .4. （2分） (2017高二上·广州期中) 下列器件，利用电流的热效应工作的是（）A . 验电器B . 电热水器C . 电容器D . 电感器5. （2分） (2016高二上·成都期中) 如图所示，平行金属板中带电质点P原处于静止状态，不考虑电流表和电压表对电路的影响，当滑动变阻器R4的滑片向b端移动时，则（）A . 电压表读数增大B . 电流表读数减小C . 质点P将向上运动D . R3上消耗的功率逐渐减小6. （2分）对于金属导体，还必须满足下列哪一个条件才能在导体中产生恒定的电流（）A . 有可以自由移动的电荷B . 导体两端有电压C . 导体内存在电场D . 导体两端加有恒定的电压7. （2分）如图所示电路中，电源的内电阻为r，R1、R3、R4均为定值电阻，电表均为理想电表．闭合电键S，当滑动变阻器R2的滑动触头P向右滑动时，电表的示数都发生变化，下列说法错误的是（）A . 电压表示数变大B . 电流表示数变小C . 外电路等效电阻变大D . 内电路消耗的功率变大8. （2分） (2016高二上·临沂期中) 在新农村建设的街道亮化工程中，全部使用太阳能路灯，如图是某行政村使用的太阳能路灯的电池板铭牌，电池的开路电压等于电池在断路时（即没有电流通过两极时）电池两极的电压，则电池板的内阻值约为（）A . 0.14ΩB . 0.16ΩC . 6.23ΩD . 7.35Ω9. （3分） (2017高二上·成安期中) 利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I 时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U．已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（）A . 上表面电势高B . 下表面电势高C . 该导体单位体积内的自由电子数为D . 该导体单位体积内的自由电子数为10. （3分） (2017·新课标Ⅱ卷) 两条平行虚线间存在一匀强磁场，磁感应强度方向与纸面垂直．边长为0.1m、总电阻为0.005Ω的正方形导线框abcd位于纸面内，cd边与磁场边界平行，如图（a）所示．已知导线框一直向右做匀速直线运动，cd边于t=0时刻进入磁场．线框中感应电动势随时间变化的图线如图（b）所示（感应电流的方向为顺时针时，感应电动势取正）．下列说法正确的是（）A . 磁感应强度的大小为0.5 TB . 导线框运动速度的大小为0.5m/sC . 磁感应强度的方向垂直于纸面向外D . 在t=0.4s至t=0.6s这段时间内，导线框所受的安培力大小为0.1N11. （3分） (2019高二上·顺义月考) 有一横截面积为S的铜导线,流过电流为I,设单位体积的导线中有n 个自由电子,电子的电量为q.此时电子的定向移动速度为v,则在△t时间内,通过电线横截面积的自由电子数为（）A . nvS△tB .C . nv△tD .12. （3分） (2019高二上·尚志月考) 如图甲、图乙所示分别为定值电阻A和定值电阻B的曲线，则下列说法中正确的是（）A . 由于曲线的斜率表示电阻的大小，则定值电阻A、B的阻值相等B . 定值电阻A与定值电阻B的阻值之比为1:2C . 如果在两电阻两端加相同的电压，流过两电阻的电流相同D . 如果在两电阻两端加相同的电压，则相同时间内通过导体截面的电荷量之比为2:1二、解答题 (共3题；共40分)13. （15分） (2019高一下·单县月考) 如图所示电路，A、B两点间接上一电动势为4V、内电阻为1Ω的直流电源，3个电阻的阻值均为4Ω，电容器的电容为20 ，电流表内阻不计，求：（1）电流表的读数；（2）电容器所带电荷量；（3）断开电源后，通过R2的电荷量。
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2019-2020学年高中物理 2.1电源和电流同步练习新人教版选修3-11.关于电流的方向,下列说法中正确的是()A.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B.电源内部,电流的方向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,电流从正极板流出,流入负极板解析:在电源的外部电路中,电流从电源正极流向负极,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,所以选项A正确,选项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,选项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,选项D错误。
答案:A2.下列关于电流的说法中,正确的是()A.金属导体中,电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率B.导体两端电势差增大时,电流增大,电流的传导速率也增大C.电路接通后,自由电子由电源出发只要经过一个极短的时间就能到达用电器D.通电金属导体中,电流的传导速率比自由电子的定向移动速率大得多解析:电荷的定向移动形成电流,电流在金属导体中的传导速率等于光速,而金属导体中自由电子的定向移动速率比光速小得多,选项D正确。
答案:D3.我国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,电子电荷量e=1.6×10-19 C,在整个环中运行的电子数目为5×1011个,设电子的运行速度是3×107 m/s,则环中的电流是() A.10 mA B.1 mAC.0.1 mAD.0.01 mA解析:电子运动一周的时间为T=,在T时间内通过任意横截面的电荷量为q=ne,电流为I= A=10 mA。
答案:A4.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4 s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0.8 AB.水平向右0.08 AC.水平向左0.4 AD.水平向右0.04 A解析:溶液导电靠的是自由移动的Na+和Cl-离子,它们在静电力的作用下向相反的方向运动,因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向,故溶液中电流方向应向右。
钠离子和氯离子都是一价离子,每个离子的电荷量都为元电荷,由I=,解得I=0.08 A,故选B。
答案:B5.(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中,以下说法正确的是()A.导线中的电场强度处处为零B.导线中的电场方向跟导线方向平行C.导线处于静电平衡状态D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低解析:在电源和导线中感应电荷的共同作用下,垂直于导线方向的电场相互抵消,在导线中形成了沿导线方向的电场,即导线中的电场方向跟导线方向平行,选项A错误,选项B正确;导线内有电场,说明导体不是静电平衡状态,选项C错误;沿电场方向电势逐渐降低,电场方向就是正电荷的受力方向,也就是电流的方向,即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低,选项D正确。
答案:BD6.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,则由圆环产生的等效电流()A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍B.若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍C.若使ω、Q不变,将圆环拉伸,使环半径增大,电流将变大D.若使ω、Q不变,将圆环拉伸,使环半径增大,电流将变小解析:截取圆环的任一截面S,如图所示,在橡胶圆环运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量为Q,则有I=,又T=,所以I=。
由上式可知,选项A、B正确。
答案:AB7.(多选)如图所示,将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来,已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍,在铜导线上取一个截面A,在铝导线上取一个截面B,若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两个截面的()A.电流相等B.电流不相等C.自由电子定向移动的速率相等D.自由电子定向移动的速率不相等解析:由电流定义知I=,故选项A正确,选项B错误;由电流的微观表达式I=nSqv知,I、n、q均相等,因为S A<S B,所以v A>v B,故选项C错误,选项D正确。
答案:AD8.如图所示,有一个电子射线管(阴极射线管),当从阴极射出的电子形成的电流为5.6 μA时,每秒从阴极发射出的电子数目为多少?(已知e=1.60×10-19 C)解析:由I=5.6×10-6 A,所以每秒阴极射出电子的总电荷量Q=It=5.6×10-6 C,则电子数N==3.5×1013。
答案:3.5×1013B组1.如图所示,两个带绝缘柄的金属球A、B,A带负电,B不带电,用导体棒连接A、B瞬间,下列说法中错误的是()A.有瞬时电流形成,方向由A到BB.A、B两端的电势不相等C.导体棒内的电场强度不等于零D.导体棒内的自由电荷受静电力作用做定向移动解析:A、B两个导体,由于A带负电,在A导体周围存在指向A的电场,故B端所在处的电势应高于A端电势,导体棒内的电场强度不等于零,棒中的自由电荷在静电力的作用下发生定向移动,由于导体棒中的自由电荷为电子,故移动方向由A指向B,电流方向应由B指向A。
答案:A2.有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的2倍,而单位时间内通过横截面的电荷量乙是甲的2倍,以下说法正确的是()A.甲、乙两导体的电流相同B.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度是甲导体的2倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速度大小相等解析:由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍,因此通过乙导体的电流是甲的2倍,故选项A错误,而选项B正确。
由于I=nqSv,得v=,由于不知道甲、乙两导体的性质(n·q不知道),所以无法判断v,故正确选项为B。
答案:B3.如图所示,电解池内有一价离子的电解液,t时间内通过溶液内截面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→AB.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=解析:正离子定向移动方向为电流方向,负离子定向移动方向与电流方向相反,正、负离子向相反方向移动,电流不能抵消,故选项A、B错误;由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的,则电流I=,故选项C错误,选项D正确。
答案:D4.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.解析:设电子经加速电场加速后的速度为v,电子束中单位长度内自由电子数为n,则eU=mv2,I=nev,长为Δl的电子束中的电子数N=nΔl,联立以上三式解得N=。
答案:B5.(多选)通常一次闪电过程历时约0.2~0.3 s,它由若干个相继发生的闪击构成。
每个闪击持续时间仅40~80 μs,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。
在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109 V,云地间距离约为1 km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C,闪击持续时间约为60 μs。
假定闪电前云地间的电场是均匀的。
根据以上数据,下列判断正确的是()A.闪电电流的瞬时值可达到1×105 AB.整个闪电过程的平均功率约为1×1014 WC.闪电前云地间的电场强度约为1×106 V/mD.整个闪电过程向外释放的能量约为6×106 J解析:根据题意,由电流定义式可得,闪电电流瞬时值I==1×105 A,选项A正确;整个过程平均功率为P==2×1010 W~3×1010 W,选项B错误;闪电前云地间的电场强度约为E==1×106 V/m,选项C正确;整个闪电过程向外释放的能量约为ΔE=QU=6×109 J,选项D错误。
答案:AC6.已知电子的电荷量为e、质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?解析:根据电流大小的定义式去求解,截取电子运动轨道的任一截面,在电子运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量Q=e,则有I=,再由库仑力提供向心力有k=mr得T=,解得I=。
答案:7.夏季某日午后,某地区距地面约1 km的空中有两块乌云,相距3 km,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3×109 V不变。
已知空气的电场击穿电场强度为3×106 V/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500 C,可释放多少能量?(3)这次放电现象历时约0.01 s,则其平均电流约为多大?解析:(1)由E=得d= m=1 000 m。
(2)释放的能量E能=qU=500×3×109 J=1.5×1012 J。
(3)由电流的定义得I= A=5×104 A。
答案:(1)1 000 m(2)1.5×1012 J(3)5×104 A。