2023年新教材高中物理第11章电路及其应用1电源和电流课后提升训练新人教版必修第三册

第11章1A组·基础达标1．关于电流的说法中正确的是()A．根据I＝eq\f(q,t)，可知I与q成正比B．如果在任何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C．电流有方向，电流是矢量D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位【答案】D【解析】根据I＝eq\f(q,t)，可以知道I是通过某一横截面积的电量q与通过这些电量所用时间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；恒定电流的电流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B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．2．通过一个导体的电流是5A，经过4min通过该导体横截面的电荷量是()A．20C B．50CC．1200C D．2000C【答案】C【解析】t＝4min＝240s，通过导体横截面的电荷量Q＝It＝5A×240s＝1200C．故选C．3．关于电流下列说法中正确的是()A．只有正电荷的移动，才能形成电流B．电子定向运动的速率越大，电流一定越大C．通过导线截面的电量越多，电流一定越大D．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流越大【答案】D【解析】无论是正电荷还是负电荷，只要是电荷定向移动，都会形成电流，故A错误；由电流的微观表达式I＝neSv，电流的大小跟导体的材料(决定n)，导体的横截面积(S)和电荷定向移动的速率(v)共同决定，故电子定向移动的速率大时，电流不一定大，故B错误；由I＝eq\f(q,t)可得，单位时间内通过导线截面的电量越多，电流越大，故C错误，D正确．4．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而乙在单位时间内通过横截面的电荷量是甲的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【答案】B【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，A错误，B正确；由于I＝nqSv，所以v＝eq\f(I,nqS)，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的大小，C、D错误．5．(多选)如图所示，将左边的细铜导线与右边的粗铜导线连接起来，已知粗铜导线的横截面积是细铜导线横截面积的两倍，在细铜导线上取一个截面A，在粗铜导线上取一个截面B，若在1s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【答案】AD【解析】由电流定义知I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)，故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．6．在研究长度为l、横截面积为S的均匀导体中的电流时，在导体两端加上电压U，于是导体中有匀强电场产生，在导体中移动的自由电子受匀强电场的作用而加速，但又和做热运动的阳离子碰撞而减速，这样边反复碰撞边向前移动．可以认为阻碍电子向前运动的阻力大小与电子移动的平均速率v成正比，其大小可以表示成kv(k为恒量)．电场力和碰撞的阻力平衡时，导体中的电子移动的平均速率v为一定值，这一定值是()A．eq\f(ekU,l) B．eq\f(eU,kl)C．eq\f(elU,k) D．elkU【答案】B【解析】电场力和碰撞阻力平衡时，有kv＝eE＝eeq\f(U,l)，所以电子定向移动的平均速率v＝eq\f(eU,kl)，B正确．7.如图所示，一根横截面积为S的均匀带电长直橡胶棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动．棒单位长度所带电荷量为－q，则由于棒的运动而形成的等效电流大小和方向为()A．vq，方向与v的方向相反B．vqS，方向与v的方向相反C．eq\f(vq,S)，方向与v的方向相反D．eq\f(vq,S)，方向与v的方向相同【答案】A【解析】棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时，每秒通过的距离为v米，v米长的橡胶棒上电荷都通过直棒的横截面，则每秒内通过横截面的电量大小为Q＝q·v，根据电流的定义式为I＝eq\f(Q,t)，t＝1s，得到等效电流为I＝qv.由于棒带负电，则电流的方向与棒运动的方向相反，即与v的方向相反．故A正确，B、C、D错误．8．(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，则由环产生的等效电流下列说法正确的是()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，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D．若使ω、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小【答案】AB【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＝eq\f(q,t)＝eq\f(Q,T)，又T＝eq\f(2π,ω)，所以I＝eq\f(Qω,2π)，可知，电流的大小只与Q和ω有关，A、B正确，C、D错误．9．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？【答案】eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr)【解析】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，通过这个横截面的电荷量q＝e，则有I＝eq\f(q,t)＝eq\f(e,T) ①再由库仑力提供向心力，有eq\f(ke2,r2)＝meq\f(4π2,T2)·r，解得T＝eq\f(2πr,e)eq\r(\f(mr,k)) ②由①②解得I＝eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr).B组·能力提升10．一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过电阻横截面的电荷量q随时间变化的图像如图所示，此图像的斜率可表示为()A．U B．RC．eq\f(U,R) D．eq\f(1,R)【答案】C【解析】此图线的斜率表示电流，即I＝eq\f(q,t)，又由欧姆定律知I＝eq\f(U,R)，C正确．11．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 B．eq\f(I,neS)C．eq\f(ρI,neSm) D．eq\f(mI,neSρ)【答案】D【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vtS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)，于是得到v＝eq\f(mI,neSρ).12．(多选)如图所示的电解池接入电路后，在t秒内有n1个一价正离子通过溶液内某截面S，有n2个一价负离子通过溶液内某截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是()A．电流方向从A→BB．当n1>n2时，电流为I＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n1－n2))e,t)C．当n1<n2时，电流为I＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n2－n