2019-2020学年高中物理第二章恒定电流第1节电源和电流练习 人教版选修3-1 5页

第1节　电源和电流 ‎「基础达标练」‎ ‎1．导体中电流I的表达式I＝nqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是(　　)‎ A．导体运动的速率　　 　B．导体传导的速率 C．电子热运动的速率 D．自由电荷定向移动的速率 解析：选D　从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关，公式I＝nqSv中的v就是自由电荷定向移动的速率，选D.‎ ‎2．(多选)关于电流的下列说法中，正确的是(　　)‎ A．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多 B．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 C．通电时间越长，电流越大 D．导体中通过一定的电荷量所用时间越短，电流越大 解析：选BD　由q＝It可知，通过电流越大，但时间不一定长，故电量不一定多，A错误；由I＝可知，所用时间相同时，通过导体横截面的电荷量越多，则导体中的电流越大，通过导体横截面的电荷量相同时，所用时间越短，则导体中的电流越大，B、D正确；电流等于电量与所用时间的比值，与通电时间无关，C错误．‎ ‎3．导体(conductor)是指电阻率很小且易于传导电流的物质．导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为自由电荷．在外电场作用下，自由电荷作定向运动，形成明显的电流．下列粒子中是自由电荷的为(　　)‎ A．屠龙宝刀中的铁原子 B．皮蛋瘦肉粥中的米粒 C．老母鸡汤里的钠离子 D．国王王冠上金原子 解析：选C　金属导体中的自由电荷是自由电子，故铁原子和金原子均不是自由电荷，A、D选项错误；溶液中的自由电荷是正、负离子，故钠离子是自由电荷，B选项错误，C选项正确．‎ ‎4．飞机在空中飞行时，其表面因不断与空气摩擦而带电．某次飞行中，飞机0.5 s内带电量增加约17 μC，此过程中形成的电流约为(　　)‎ A．34 mA B．34 μA C．8.5 mA D．8.5 μA 解析：选B　飞机0.5 s内带电量增加约17 μC，根据电流的定义式，此过程中形成的电流I＝ ＝34 μA，B选项正确．‎ 5‎ ‎5．在10 s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电量为‎2 C，向左迁移的负离子所带电量为‎3 C，那么电解槽中电流强度大小为(　　)‎ A．‎0.1 A B．‎‎0.2 A C．‎0.3 A D．‎‎0.5 A 解析：选D　10 s内通过横截面电荷量等于正离子与负离子电量绝对值之和，Q＝(2＋3) C＝‎5 C，根据电流的定义式可知，电流I＝＝‎0.5 A，D选项正确．‎ ‎6．在长度为l、横截面积为S、单位体积内自由电子数为n的金属导体两端加上电压，导体中就会产生匀强电场．导体内电荷量为e的自由电子在电场力作用下先做加速运动，然后与做热运动的阳离子碰撞而减速，如此往复……所以，我们通常将自由电子的这种运动简化成速率为v(不随时间变化)的定向运动．已知阻碍电子运动的阻力大小与电子定向移动的速率v成正比，即Ff＝kv(k是常量)，则该导体的电阻应该等于(　　)‎ A. 　B. C. D. 解析：选B　因自由电子的速率不随时间变化，且f＝kv，则自由电子所受阻力和电场力二力平衡，即Ee＝kv，再根据电流微观表达式I＝neSv，可得I＝，根据欧姆定律得电阻R＝＝＝，故B项正确．‎ ‎7．关于“电荷在电路中定向移动形成电流”有如下说法，其中正确的是(　　)‎ A．电流的速度就是自由电荷在电路中定向移动的速度 B．电流的速度就是电荷在电路中传播的速度，等于光速 C．电流的方向就是自由电荷定向移动的方向 D．在普通电路中，自由电荷定向移动的速度和普通子弹的速度数量级相当 解析：选B　电流的速度就是电荷在电路中的传播速度，等于光速，A选项错误，B选项正确；电流的方向是正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向，C选项错误；自由电荷定向移动的速度远小于子弹的速度，D选项错误．‎ ‎8．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，则其等效电流为多大？‎ 解析：等效电流为电子沿圆周持续运动时产生的．每经一个周期，通过圆周某点的电荷量为e.电子运动的周期T＝，由I＝得I＝＝.‎ 答案： 5‎ ‎「能力提升练」‎ ‎1．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．IA＝IB B．IA＝2IB C．IB＝2IA D．不能确定 解析：选A　这个题目中有很多干扰项，例如两个截面的面积不相等，导线的组成材料不同等等．但关键是通过两截面的电子数在单位时间内相等，根据I＝可知电流强度相等．‎ ‎2.如图所示，电解池内有含一价离子的电解液，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＝ 解析：选D　正电荷定向移动方向就是电流方向，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＝公式中q应该是正、负电荷电荷量绝对值之和．故I＝，电流方向由A指向B，故选项D正确．‎ ‎3．(多选)硅光电池已广泛应用于人造卫星和灯塔、高速公路“电子眼”等设施；其原理如图所示，a、b是硅光电池的两个电极，P、N是两块硅半导体，P、N可在E区形成匀强电场，P的上表面镀有一层膜，当光照射时，P内产生的自由电子经E区电场加速后到达半导体N，从而产生电动势．以下说法中正确的是(　　)‎ A．a电极为电池的正极 B．电源内部的电流方向由P指向N C．E区匀强电场的方向由N指向P D．硅光电池是一种把化学能转化为电能的装置 5‎ 解析：选AC　根据题意，E区电场能使P逸出的自由电子向N运动，因负电荷受到的电场力与电场方向相反，所以电场方向由N指向P，C正确；由于电流的方向与负电荷的运动方向相反，所以电源内部的电流方向由N指向P，B错误；根据以上对电流方向的分析可知，a为电源正极，A正确；该电池是将光能转化为电能的装置，D错误．‎ ‎4．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：选D　根据动能定理得，eU＝mv2，解得速度v＝，根据电流的定义式可知，电子射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电量q＝IΔt＝I，电子数n＝，联立解得n＝ ，D选项正确．‎ ‎5．导线中的电流是10－‎8 A，导线的横截面积为‎1 mm2.‎ ‎(1)在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面？(电子电荷量e＝1.6×10－‎19 C)‎ ‎(2)自由电子定向移动的平均速率是多大？(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‎1 cm，平均需要多少时间？‎ 解析：(1)N＝＝＝个＝6.25×1010 个．‎ ‎(2)由公式I＝neSv得 v＝＝ m/s≈‎ ‎7．4×10－‎13 m/s.‎ ‎(3)由v＝得 t＝＝ s≈1.35×1010 s.‎ 答案：(1)6.25×1010 个　(2)7.4×10－‎13 m/s ‎(3)1.35×1010 s ‎6.如图所示是静电除尘器的示意图，A接高压电源的正极，B接高压电源的负极，A、B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 5‎ 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，每昼夜能除尘m kg，计算高压电源的电流强度I.(已知电子的电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t)‎ 解析：根据电流强度的定义式I＝.只要能够计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就能够求解电流强度I，需要注意的是，流过电源的电荷量Q跟煤粉吸附的电荷量Q′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量Q′＝Q.‎ 因为Q′＝mneNA，Q＝It，‎ 所以mneNA＝It，I＝.‎ 答案： 5‎