高中物理沪科版1第三章从电表电路到集成电路 学业分层测评10

学业分层测评(十)研究电流、电压和电阻(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下面说法正确的是()A．电流的方向就是电荷移动的方向B．在一直流电源的外电路上，越靠近电源负极，电势越低C．电流都是由电子的定向移动形成的D．电流强度是有方向的量，所以是矢量【解析】电流的方向是正电荷定向移动的方向，故A错误；在电路中，沿电流的方向就是电势降落的方向，故B正确．【答案】B2．(多选)(2023·渝北区高二检测)如图3­2­5，验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列说法中正确的是()图3­2­5A．有瞬时电流形成B．有持续电流形成C．电流方向由A到BD．导体棒内的自由电子在电场力作用下做定向移动【解析】导体棒内的自由电子在电场力作用下做定向移动形成电流，但没有持续的电压，所以只能形成瞬时电流，A、D项正确，B项错误；电子做定向移动的方向是由A到B，电流方向由B到A，C项错误．【答案】AD3.(2023·三明一中高二检测)如图3­2­6所示，电解液接入电路后在ts内有n1个一价正离子通过溶液内截面S，有n2个二价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，则以下关于该截面电流的说法正确的是()图3­2­6A．当n1＝n2时，电流大小为零B．当n1>n2时，电流方向由A指向B，电流I＝eq\f(n1－2n2e,t)C．当n1<n2时，电流方向由B指向A，电流I＝eq\f(2n2－n1e,t)D．电流方向由A指向B，电流I＝eq\f(n1＋2n2e,t)【解析】电荷的定向移动形成电流，习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，负离子定向移动，等效于等量的正离子向反方向定向移动．电流方向按规定应是由A指向B，电流大小为：I＝eq\f(|q1|＋|q2|,t)＝eq\f(n1e＋2n2e,t)＝eq\f(n1＋2n2e,t).【答案】D4．氢原子核外只有一个电子，它绕氢原子核运动的角速度为ω＝π×1016rad/s，则电子绕核运动的等效电流为()A．8×104A B．8×10C．4×104A D．4×10【解析】电子绕原子核运动的周期为：T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,π×1016)s＝2×10－16s电子绕核运动的等效电流为：I＝eq\f(e,T)＝eq\f×10－19,2×10－16)A＝8×10－4A，B正确，A、C、D错误．【答案】B5．北京正负电子对撞机的储存环是长为240m的近似圆形轨道，当环中的电流为10mA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 B．5×1019C．×1013 D．×103【解析】环周长为240m，电子速率为eq\f(c,10)，则电子布满整个环周长所用时间t＝240/eq\f(c,10)s，由Q＝It知环内总电子数N＝eq\f(Q,e)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10×10－3×240/\f(c,10)))/×10－19)＝5×1011(个)．【答案】A6．在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在高电压U作用下被加速，形成大小为I的电流，设电子的电荷量为e，电子质量为m，打在荧光屏上的高速电子全被荧光粉吸收，在ts内打到荧光屏上的电子个数为()A．It B．me/tC．It/e D．mIt/e【解析】ts内打到荧光屏上的总电荷量q＝It，故有电子数n＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e).【答案】C7．(多选)横截面积为S的导线中通有电流I，已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt内通过导线横截面的电子数是()A．nSvΔt B．nvΔt\f(IΔt,e) \f(IΔt,Se)【解析】(1)根据电流的定义求解：由电流的计算式I＝eq\f(q,t)可知，在时间Δt内通过导线横截面的电荷量q＝IΔt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N＝eq\f(q,e)＝eq\f(IΔt,e)，C对，D错．(2)根据电流形成的微观原因求解：设自由电子定向移动的速率是v，因此在时间Δt内，位于横截面积为S、长L＝vΔt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＝SvΔt，所以在时间Δt内通过横截面S的自由电子数为N＝nV＝nSvΔt，A对，B错．【答案】AC8．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？【解析】通过的电量为：q＝It＝4×10－6×24×3600C≈0.35C.通过的电子数为：N＝eq\f(q,e)＝eq\f(4×10－6×24×3600C,×10－19C)＝×1018(个)．【答案】C×1018个[能力提升层次]9．铜的相对原子质量为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，电子平均定向移动的速率为()A．光速c \f(I,neS)\f(ρI,neSm) \f(mI,neSρ)【解析】假设电子定向移动的速率为v，那么在t秒内通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vtSρ，摩尔数为eq\f(vtSρ,m)，所以电荷量q＝eq\f(vtSρne,m).因电流I＝eq\f(q,t)＝eq\f(vSρne,m).解得：v＝eq\f(Im,neSρ).【答案】D10．(多选)有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，此时电子定向移动的速率为v，则在Δt时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为()A．nvΔtS B．nvΔt\f(IΔt,e) \f(e,IΔt)【解析】根据电流I＝nevS，单位时间内通过导体横截面的自由电子数目为N0＝eq\f(I,e)＝nvS，Δt时间内通过导体横截面的自由电子数目为N＝N0Δt＝nvSΔt，在Δt时间内通过导体横截面的电荷量为Q＝IΔt，在Δt时间内通过导体横截面的电子数目为N＝eq\f(Q,e)＝eq\f(IΔt,e)，所以A、C正确．【答案】AC11．某次闪电持续时间为s，所形成的平均电流为×104A，若闪电过程中产生的电荷量以【解析】闪电释放的电荷量为q＝I1t1，解得q＝×104C，则电灯照明时间t2＝eq\f(q,I2)＝×104s≈h.【答案】×104s(约h)12．夏季某日午后，某地区距地面约1km的空中有两块乌云，相距3km，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3×109V不变．已知空气的电场击穿场强为3×106V/m.现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500C，可释放多少能量？(3)这次放电现象历时约s，则其平均电流约为多大？【导学号：37930033】【解析】(1)由E＝eq