2023高中物理第2章恒定电流1电源和电流课时作业新人教版选修3-1

PAGE电源和电流基础夯实一、选择题(1～3题为单项选择题，4、5题为多项选择题)1．(绵阳市南山中学2022～2022学年高二上学期期中)以下说法中正确的选项是eq\x(导学号50232271)(B)A．导体中只要电荷运动就形成电流B．在国际单位制中，电流的单位是AC．电流有方向，它是一个矢量D．根据I＝eq\f(q,t)，可知I与q成正比解析：电流是由导体中电荷的定向运动形成的，在没有电流的时候，导体中电荷也是在不停的运动，只不过此时电荷的运动时杂乱无章的，所以A错误；电流的单位是安培，所以B正确；电流是标量，所以C错误；I＝eq\f(q,t)是电流的定义式，I与q无关，所以D错误。2．(杭州二中2022～2022学年高二检测)关于电流，以下说法正确的选项是eq\x(导学号50232272)(B)A．导体中无电流的原因是其内部的自由电荷停止了运动B．同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大C．由于电荷做无规那么热运动的速率比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规那么热运动形成的电流也就大得多D．电流的传导速率就是导体内自由电荷的定向移动速率解析：导体中无电流时，内部的自由电荷仍在无规律运动，选项A错误；由I＝nqvS可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大，选项B正确；电流的大小与电荷无规那么运动的快慢无关，选项C错误；电流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而自由电荷的定向移动速率远小于光速，选项D错误。3．在示波管中，电子枪2s内发射了6×1013个电子，那么示波管中电流的大小为eq\x(导学号50232273)(B)A．4.8×10－6A B．3.0×10－C．9.6×10－16A D．3.0×10－解析：电子枪2s内发射了6×1013个电子，那么2s内通过示波管横截面的电子数为6×1013个，因此电流I＝eq\f(6×1013×1.6×10－19,2)A＝4.8×10－6A，故A正确。4．关于电流的方向，以下说法中正确的选项是eq\x(导学号50232274)(AD)A．在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，电流从负极板流出，流入正极板解析：在电源供电的外部电路中，电流从正极流向负极，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A正确，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，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，D正确。5．如下图，福娃欢欢带正电，福娃贝贝带负电，用导体棒连接的瞬间，就一系列问题两人发生争执，你认为以下说法正确的选项是eq\x(导学号50232275)(ACD)A．福娃欢欢说，电流计指针偏转，有瞬时电流B．福娃贝贝说，电流计指针不偏转，无电流C．福娃欢欢说，最终我们是等势体D．福娃贝贝说，最终导体棒内的电场强度等于零解析：带正电荷的福娃欢欢的电势高于带负电荷的福娃贝贝的电势，用导体棒连接的瞬间，电流表指针偏转，有瞬时电流，A正确、B错误；最终到达静电平衡，成为等势体，导体棒内的电场强度等于零，C、D正确。二、非选择题6．如下图，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如下图，假设测得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？eq\x(导学号50232276)答案：溶液中的电流大小为0.16A，方向由A指向B。解析：NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－离子，它们在电场力作用下向相反方向运动。因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na＋定向移动方向相同，即由A指向B。Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1.6×10－19C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A运动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过M那么有I＝eq\f(q,t)＝eq\f(q1＋q2,t)＝eq\f(1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－19,2)A＝0.16A7．(郑州一中2022～2022学年高二上学期检测)导线中的电流是10－8A，导线的横截面积为1mm2。eq\x(导学号50232277)(1)在1s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e＝1.6×10－19C(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)?(3)自由电子沿导线移动1cm，平均需要多少时间？答案：(1)6.25×1010个(2)7.4×10－13m/s(3)1.35×1010解析：(1)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e)＝eq\f(10－8×1,1.6×10－19)个＝6.25×1010个。(2)由公式I＝neSv得v＝eq\f(I,neS)＝eq\f(10－8,8.5×1028×1.6×10－19×1×10－6)m/s≈7.4×10－13m/s。(3)由v＝eq\f(x,t)得t＝eq\f(x,v)＝eq\f(1×10－2,7.4×10－13)s≈1.35×1010s。能力提升一、选择题(1、2题为单项选择题，3～5题为多项选择题)1．(北京101中学2022～2022学年高二段考)我国北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道，电子电荷量e＝1.6×10－19C，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3×107m/s，那么环中的电流是eq\x(导学号50232278)(B)A．10mA B．1mAC．0.1mA D．0.01mA解析：电子运动一周的时间为T＝eq\f(l,v)，在T时间内通过任意横截面的电荷量为：q＝ne，电流为：I＝eq\f(q,T)＝eq\f(nev,l)＝eq\f(5×1011×1.6×10－19×3×107,240)A＝10mA。2．(辽宁抚顺一中2022～2022学年高二上学期期中)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eq\x(导学号50232279)(D)A．光速c B．eq\f(I,neS)C.eq\f(Iρ,neSM) D．eq\f(MI,neSρ)解析：假设电子定向移动的速率为v，那么在t时间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，物质的量为eq\f(vtSρ,M)，所以电荷量q＝eq\f(vtSρne,M)，I＝eq\f(q,t)＝eq\f(vSρne,M)，于是得：v＝eq\f(IM,neSρ)。3．如下图，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，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，假设在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eq\x(导学号50232280)(AD)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＝eq\f(q,t)，A正确，B错误。由电流的微观表达式I＝nSqv知，I、n、q均相等，因为SA<SB，所以vA>vB，故C错误，D正确。4．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕中心轴线以角速度ω匀速转动，那么由环产生的等效电流应有eq\x(导学号50232281)(AB)A．假设ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，那么电流也将变为原来的2倍B．假设电荷量不变而使ω变为原来的2倍，那么电流也将变为原来的2倍C．假设使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D．假设使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小解析：正电荷Q均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面，那么一个周期T内穿过此截面的电荷量为Q，由电流的定义式I＝eq\f(Q,T)及T＝eq\f(2π,ω)得，环中等效电流为I＝eq\f(Q,T)＝eq\f(Qω,2π)，应选A、B。5．关于导体中的恒定电场，以下说法中正确的选项是eq\x(导学号50232282)(CD)A．导体中的电场是由电源两极在空间直接形成的B．导体中的电场是导体内自由电荷形成的C．导体中的电场线始终和导线平行D．导体中的电场分布不随电荷的移动和时间而改变解析：导体中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的稳定电场，电场的分布不随时间发生改变。二、非选择题6．(甘肃庆阳一中2022～2022学年高二检测)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。空气的电场击穿场强为3×106V/m。请对以下问题进行估算。eq\x(导学号50232283)(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，假设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0.01s，那么其平均电流约为多大？答案：(1)1000m(2)1.5×1012J(3)5×10解析：(1)由E＝eq\f(U,d)得d＝eq\f(U,E)＝eq\f(3×109,3×106)m＝1000m。(2)释放的能量E能＝qU＝500×3×109J＝1.5×1012J。(3)由电流的定义得I＝eq\f(q,t)＝eq\f(500,0.01)A＝5×104A。7．如图是静电除尘器示意图，A接高压电源的正极，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，使煤粉带负电荷，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了。每千克煤粉会吸附mmol电子，每昼夜能除尘nkg，计算高压电源的电流强度I(电子电荷量设为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为