2019版物理人教版选修3-1训练：2.1 电源和电流 .docx

www.ks5u.com1电源和电流课时过关能力提升基础巩固1关于电流的说法正确的是()A.根据I=Qt可知I与Q成正比B.电流有方向,电流是矢量C.如果在相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流D.电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析:根据I=Qt可以知道I是通过某一横截面积的电荷量Q与通过这些电荷量所用时间t的比值,当t一定时,I与Q成正比,当Q一定时,通电时间越长,电流越小,故A错误;电流有方向,但电流的运算满足代数法则,而矢量的运算满足平行四边形定则,故电流是标量,故B错误;恒定电流的大小和方向都不随时间变化,而在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,只能说明大小相等,不能说明方向也不变,故C错误;电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位,故D正确。答案:D2关于电流,以下说法正确的是()A.通过截面的电荷量就是电流的大小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解析:根据电流的概念,电流是单位时间内通过截面的电荷量,知A错;规定正电荷定向移动的方向为电流方向,知B错;自由电荷持续地定向移动才会形成电流,C错,D对。答案:D3金属导体内电流增强,是因为()A.导体内单位体积的自由电子数增多B.导体内自由电子定向移动的速率增大C.导体内电场的传播速率增大D.导体内自由电子的热运动速率增大答案:B4(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2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 s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=qt=net,故A正确,B错误。由电流的微观表达式I=nSev知,I、n、e均相等,因为SA<SB,所以vA>vB,故C错误,D正确。答案:AD5一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=IneSC.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解析: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为单位体积内的自由电子数,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为长度是vt内的自由电子,其数量为nvt,电荷量q=nvte,所以电流I=qt=nev,所以v=Ine,故答案为D。答案:D6一台半导体收音机,电池供电的电流是8 mA,也就是说 ()A.1 h内电池供给8 C的电荷量B.1 000 s内电池供给8 C的电荷量C.1 s内电池供给8 C的电荷量D.1 min内电池供给8 C的电荷量解析:根据q=It知,选项B正确。答案:B7银导线的横截面积为S,通一大小为I的电流,设银的密度为,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA。若每个银原子可以提供一个自由电子,则银导线每单位长度上的自由电子数的计算式n=。解析:取长度为L的导体,其质量为m=SL,共有的自由电子数为N=NAmM=NALSM,则单位长度上的自由电子数为n=NL=SNAM。答案:SNAM8在一次闪电的过程中,流动的电荷量大约为300 C,持续的时间大约是0.005 s,所形成的平均电流为多大?这些电荷量如果以0.5 A的电流通过灯泡,可使灯泡照明多长时间?解析:该次闪电所形成的平均电流为I=qt=3000.005 A=6104 A。若闪电过程中流动的电荷量以0.5 A的电流通过灯泡,则照明的时间为t=qI=3000.5 s=600 s。答案:6104 A600 s能力提升1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错;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对;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错。答案:B2如图所示,电解池内有一价的电解液,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,以下解释正确的是()A.正离子定向移动形成的电流方向从AB,负离子定向移动形成的电流方向从BAB.电解液内正、负离子向相反方向移动,电流抵消C.电解液内电流方向从AB,电流I=n1etD.电解液内电流方向从AB,电流I=(n1+n2)et解析:正电荷定向移动的方向就是电流方向,负电荷定向移动的反方向也是电流方向,有正、负电荷反向经过同一截面时,I=qt公式中q应该是正、负电荷电荷量绝对值之和,故I=n1e+n2et,电流方向由A指向B,故选项D正确。答案:D3(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匀速转动,下列关于圆环产生的等效电流判断正确的是()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,使环半径增大,电流将变大D.若使、Q不变,将橡胶环拉伸,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=qt=QT,又T=2,所以I=Q2。由上式可知,选项A、B正确。答案:AB4电子绕核运动可等效为一环形电流。设氢原子中的电子沿半径为r的圆形轨道运动,已知电子的质量为m,电子的电荷量为e,则其等效电流的大小等于。解析:先计算电子绕核运动的周期,由库仑定律和牛顿第二定律可得ke2r2=mr2T2整理得T=2remrk,由I=eT得I=e22rkmr。答案:e22rkmr5来自质子源的质子(初速度为零),经一加速电压为 800 kV 的直线加速器加速,形成电流为1 mA的细柱形质子流,已知质子的电荷量为e=1.6010-19 C。则这束质子流每秒打到靶上的质子数为个。假定分布在质子源到靶之间的电场是均匀的,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N1和N2,则N1N2=_。解析:根据电流的定义,1 s内通过某个截面的电荷量Q=It=110-31 C=110-3 C。因此,这束质子流每秒打到靶上的质子数为n=Qe=110-31.610-19=6.251015(个)。由I=neSv可得n1v1=n2v2,而电子做匀加速直线运动,v2=2ax,故v1v2=12,所以n1n2=21。故N1N2=n1n2=21。答案:6.25101526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 A时,每秒从阴极发射出的电子数目为多少?(已知e=1.6010-19 C)解析:由I=5.610-6 A,所以每秒阴极射出电子的总电荷量Q=It=5.610-6 C,则电子数N=Qe=3.51013个。答案:3.51013个7有一条横截面积S=1 mm2的铜导线,通过的电流I=1 A。已知铜的密度=8.9103 kg/m3,铜的摩尔质量M=6.410-2 kg/mol,阿伏加德罗常数NA=6.021023 mol-1,电子的电荷量大小e=1.610-19 C,每个铜原子可提供一个自由电子。求铜导线中自由电子定向移动的速率。解析:取一段导线,自由电子从一端定向移动到另一端的时间为t,则导线长为vt,体积为Svt,质量为Svt。这段导线中的原子数为n=vStMNA,自由电子数也为n。时间t内全部自由电子都通过导线的截面,电荷量为q=ne=vStMNAe,由I=qt可解得I=vSNAeM,则v=IMSNAe=7.510-5 m/s。答案:7.510-5 m/s