2024版高中同步新教材必修第三册人教物理备课资源　电源和电流含答案

2024版高中同步新教材必修第三册人教物理备课资源第十一章电路及其应用1电源和电流基础过关练题组一对电源的理解1.(2022江苏连云港海头中学月考)下列说法正确的是()A.电源的作用是使电路中产生电荷B.电源的作用是使电路中的电荷发生定向移动C.只要电路中有电源,电路中就会形成持续电流D.导线中的电场是由电源两极在空间直接形成的题组二电流的理解及计算2.(2022山东枣庄八中月考,改编)下列关于电流的说法正确的是()A.电荷的移动形成电流B.金属导体中电流方向是自由电子定向移动的方向C.电流既有大小又有方向,所以电流是矢量D.由I=qt可知,电流越大,3.(2023陕西西安西北大学附属中学期中)在某一示波管中,电子枪在2s内连续发射了6×1013个电子,已知一个电子的电荷量为-1.60×10-19C,则该示波管中电子运动形成的电流大小为()A.4.8×10-6AB.3×10-13AC.9.6×10-6AD.3×10-6A4.(2023广东广州六中期中)闪电是云与云之间、云与大地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象。若某次闪电是在云与大地之间发生的,大量电子从地面流向云层。放电过程的平均电流为I,持续时间为t,电子的电荷量为e,则下列说法正确的是()A.放电过程中,云层的电势比地面的电势低B.放电电流的方向由云层指向地面C.此次放电流过地面的电荷量为IteD.此次放电从地面流向云层的电子数量为It5.(2023安徽A10联盟联考)如图,在氯化钠溶液中,Na+和Cl-做定向移动,在t时间内,分别有n1个Na+和n2个Cl-通过溶液内部的横截面M。已知元电荷为e,则溶液中的电流大小为()A.(C.(题组三电池容量6.(2023北京丰台期中)某手机说明书的部分内容如下表所示,若用该手机播放视频,可以播放约20小时。下列说法正确的是()……手机类型智能手机、4G手机屏幕分辨率1920×1080像素电池容量4000mA·h电池类型不可拆卸式电池待机时间约22天……A.充满电时电池可储存的最大能量为4JB.充满电时电池可储存的最大电荷量为4CC.播放视频时电流约为200mAD.待机状态时电流约为6.7A能力提升练题组一等效电流的计算1.(2022河北石家庄二中月考)如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷,单位长度内电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,由于棒运动而形成的等效电流大小为()A.vqB.q2.(2023重庆八中适应性检测)如图所示,一段截面积为S、长度为l的圆弧形橡胶棒,均匀带有负电荷,圆弧的半径为R,橡胶棒单位长度所带的电荷量为q,当此棒绕垂直于圆弧平面过圆心的轴、沿顺时针方向以角速度ω匀速转动时,由于棒的运动而形成的环形等效电流的大小和方向为()A.大小为ωql2π,B.大小为ωql2π,C.大小为ωqlS2π,D.大小为ωqlR2π,3.(2022湖南益阳箴言中学月考)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,静电力常量为k,则等效电流的大小为()A.eC.e题组二电流微观表达式的应用4.(2023北京通州期中)已知铜棒的截面积为S,密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,电子电荷量为e,若通过铜棒的电流为I,并认为铜棒中每一个铜原子贡献一个自由电子,则铜棒中自由电子定向移动的速率为()A.IMC.IMS5.(2022重庆万州第二高级中学月考)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,等效电流为I;质子的质量为m,电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是()A.IC.IeS答案与分层梯度式解析第十一章电路及其应用1电源和电流基础过关练1.B2.D3.A4.BD5.A6.C1.B导体中存在自由电荷,电源的作用是使正负电荷分开,电源正极聚集正电荷,负极聚集负电荷,电源两端产生电压,使电路中电荷定向移动形成电流,A错误,B正确;电路中有电源,且电路闭合,电路中才会形成持续的电流,C错误;导线中的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的,D错误。2.D只有电荷的定向移动才能形成电流,A错误;金属导体中电流的方向与自由电子定向移动的方向相反,B错误;电流虽然有方向,但电流的运算并不遵循平行四边形定则,所以电流是一个标量,C错误;由I=qt可知,电流的大小在数值上等于单位时间内通过导体横截面的电荷量,3.A6×1013个电子总电荷量大小为q=6×1013×1.60×10-19C=9.6×10-6C,电子运动形成的电流大小为I=qt=4.8×10-6A,4.BD放电过程中,电子由地面流向云层,即电子所受的电场力由地面指向云层,由于电子带负电,电场力的方向与电场强度的方向相反,故云层的电势比地面的电势高;电流的方向与负电荷定向移动的方向相反,故放电电流的方向由云层指向地面,A错误,B正确。此次放电过程中流过地面的电荷量为q=It,则从地面流向云层的电子的数量为n=qe=Ite5.A由于Na+和Cl-在电场力的作用下沿相反方向运动,而电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反,所以由图可知Na+移动产生的电流方向为A→B,而Cl-由B→A移动,产生的电流方向也为A→B,故时间t内通过横截面的电荷量为两种离子的电荷量绝对值之和,故电流大小为I=qt=方法技巧不同导体中电流的计算方法(1)金属导体中的自由电荷只有自由电子,运用I=qt计算时,q(2)电解液中的自由电荷是正、负离子,若正、负离子定向移动的方向相反,运用I=qt计算时,q(3)处于电离状态的气体中的自由电荷既有正、负离子,也有自由电子,若正、负电荷沿相反的方向定向移动,利用公式求气体导电电流时,q应是三种带电粒子通过横截面的电荷量的绝对值之和。6.C根据q=It,可知充满电时电池可储存的最大电荷量为q=4×3600C=14400C,由于不知道电压,故无法计算可储存的最大能量,A、B错误;用该手机播放视频时电流为I'=qt'=1440020×3600A=0.2A=200mA,C正确;待机状态时电流为I″=qt″=14400能力提升练1.A2.B3.A4.A5.D1.A经过时间t,通过右端横截面的电荷量Q=qvt,根据I=Qt得I=vq,2.B棒沿顺时针方向转动时,每转一圈通过横截面的电荷量为Q=ql,所用的时间为t=2πω,根据电流的定义式I=Qt可得到等效电流为I=ωql2π;3.A电子绕核做圆周运动,由库仑定律和牛顿第二定律可得ke2r2=m4π2T2r,根据4.A设铜棒中自由电子定向移动的速率为v,铜棒的质量为m,体积为V,则单位体积内的自由电子数n=mMVNA=ρNAM,根据电流的微观表达式I5.D质子在加速电场中加速,有Ue=12mv2,根据电流的微观表达式I=nqSv,解得n=IeS易错警示利用I=nqSv分析问题应注意的三个方面(1)各个物理量都要用国际单位制单位。(2)正确理解各符号的意义,特别是n表示导体中单位体积内的自由电荷数,v表示自由电荷定向移动速度的大小。(3)若已知单位长度的自由电荷数为n,则电流的微观表达式为I=nqv。第十一章电路及其应用2导体的电阻基础过关练题组一对R=UI1.(2022山东泰安月考)对于下列表达式理解正确的是()A.从R=UI可知,导体的电阻跟导体两端的电压成正比,B.从U=IR可知,导体两端的电压与导体的电阻成正比C.从I=UR可知,导体中的电流跟加在它两端的电压成正比,D.从R=UI可知,导体两端的电压为零时,2.(2022山东烟台月考)某同学对四个电阻各进行了一次测量,把每个电阻两端的电压和通过它的电流在平面直角坐标系中描点,得到了图中A、B、C、D四个点。则关于这四个电阻的大小关系正确的是()A.RA=RB>RC=RDB.RA=RC>RB=RDC.RA>RB=RC>RDD.RA>RB>RC>RD题组二实验:影响导体电阻大小的因素3.“探究导体电阻与导体长度、横截面积、材料的关系”的实验电路如图所示,a、b、c、d是四种不同的金属丝。现有几根康铜合金丝和镍铬合金丝,其规格如下表所示。编号材料长度/m横截面积/mm2A镍铬合金0.80.8B镍铬合金0.50.5C镍铬合金0.30.5D镍铬合金0.31.0E康铜丝0.30.5F康铜丝0.80.8(1)电路图中a、b、c、d四根金属丝应分别选上表中的(用编号表示);

(2)在相互交流时,有位同学提出用如图所示的电路,只要将图中P端分别和触点1、2、3、4相接,读出电流,利用电流跟电阻成反比的关系,也能探究出导体电阻与其影响因素的定量关系,你认为上述方法是否正确,并说出理由。

题组三电阻定律4.(2022河南洛阳联考)两根同种材料制成的导线,横截面积之比为3∶2,长度之比为3∶1,则它们的电阻之比为()A.9∶2B.2∶9C.1∶2D.2∶15.(2022湖南益阳联考)如图所示,某用电器与电源距离为l,线路上的电流为I,若要求线路上的电势差不超过U,已知输电导线的电阻率为ρ,那么该输电导线的横截面积的最小值是()A.ρl6.(2023辽宁六校协作体联考)一根细橡胶管中灌满盐水,两端用短粗铜丝塞住管口,管中盐水柱长为30cm时,测得电阻为R,若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同,现将管中盐水柱均匀拉长至40cm(盐水的体积不变,仍充满橡胶管),则盐水柱的电阻为()A.347.(2023山东郓城第一中学期中)如图所示为某种金属材料制成的均匀长方体元件,该元件的长为2L,宽为0.8L,高为0.6L。当电流分别沿ab和cd方向流入时,其电阻之比Rab∶Rcd为()A.3∶100B.100∶3C.9∶100D.100∶9题组四导体的电阻率8.(2021江苏泰州中学检测)关于电阻率,下列说法中正确的是()A.电阻率反映导体的导电性能,电阻率越大,导电性能越好B.电阻率大的导体,电阻一定大C.用来制作标准电阻的材料的电阻率几乎不随温度的变化而变化D.电阻率与导体的长度和横截面积无关9.(2023山西运城教育发展联盟联考)随着居民生活水平的提高,纯净水已经进入千家万户。某市对市场上售出的纯净水质量进行了抽测,检测样品的电导率(电导率是电阻率的倒数,是检验纯净水是否合格的一项重要指标),来判断纯净水是否合格。下列说法正确的是()A.电导率的单位是Ω-1B.任何材料的电导率的大小均与温度无关C.不合格的纯净水的电导率偏大D.材料的电导率越小,其导电性能越强10.(2023河南中原名校联考)甲、乙为不同材料制成的两个长方体金属导电板,长、宽、高分别为a、b、c,其中a>b>c,如图,它们的外形完全相同。现将甲、乙两金属导电板按下图两种方式先后接入同一电路中,若回路中的电流相同,那么甲、乙两金属导电板的电阻率之比为()A.ac11.(2023河南创新发展联盟联考)有一种“电测井”技术,用钻头在地上钻孔,在钻孔中进行电特性测量,可以反映地下的有关情况。一钻孔如图所示,其形状为圆柱状,半径为r=10cm,将钻孔里充满浓度均匀的盐水,其电阻率ρ=0.314Ω·m,现在钻孔的上表面和底部加上电压(可认为钻孔与周围绝缘),测得U=100V,I=100mA,则该钻孔的深度h约为()A.50mB.80mC.100mD.120m能力提升练题组一伏安特性曲线1.(2021江苏南通调研)某学习小组描绘了三种电学元件的伏安特性曲线,如图甲、乙所示,则()甲乙A.图甲中,电学元件A的阻值随电压的增大而增大B.图甲中,两电学元件阻值的关系为RB>RAC.图乙中,电学元件为线性元件D.图乙中,电学元件所加正向电压大于0.75V时,其阻值随电压的增大而减小2.(2022山东德州夏津第一中学期中)如图所示是电阻R的I-U图像,图中α=45°,由此可得出()A.欧姆定律适用于该元件B.电阻R=0.5ΩC.因I-U图线的斜率表示电阻的倒数,故R=1tanD.在R两端加上6V的电压时,每秒通过电阻横截面的电荷量是2C3.(2023广东广州市第十六中学期中)图中的实线分别是电阻a、b的伏安特性曲线,虚线c是曲线b在U=1V时的切线,a、c相互平行,下列说法正确的是()A.U=1V时,b的电阻为5ΩB.U=1V时,a、b的电阻相等C.b的电阻随电压的升高而增大D.U=3V时,a、b并联后的总电阻为2.5Ω题组二电阻定律与欧姆定律的综合应用4.P234定点1两根材料相同的均匀导线x和y,x长为1m,y长为2m,将它们串联在电路中时,沿长度方向电势的变化如图所示,则x、y导线的横截面积之比为()A.2∶3B.1∶3C.1∶2D.3∶15.(2023广东广州执信中学期中)如图甲,一长方体导电材料的长、宽、高分别为a、b、c,且a>b>c,通入沿PQ方向的电流时,导电材料两端的电压U与通过的电流I的关系图像如图乙所示。下列说法正确的是()A.导电材料两端电压为10V时,其电阻为10ΩB.随着电压的增大,导电材料的电阻增大C.随着电压的增大,导电材料的导电能力变差D.该导电材料沿PQ方向通电时比沿MN方向通电时电阻大

答案与分层梯度式解析第十一章电路及其应用2导体的电阻基础过关练1.C2.C4.D5.B6.D7.C8.CD9.C10.C11.C1.CR=UI是电阻的定义式,导体的电阻由导体本身的特性决定,与电流、电压无关,A、D错误;从U=IR可知,只有通过导体的电流I一定时,导体两端的电压才与导体的电阻成正比,B错误;根据欧姆定律I=UR可知,导体中的电流跟加在它两端的电压成正比,跟它的电阻成反比2.C由U=IR知U-I图线的斜率表示导体的电阻,分别作A、B、C、D四个点与原点的连线,可知RA>RB=RC>RD,选项C正确。3.答案(1)C、B、D、E(2)不正确,因为P端分别和触点1、2、3、4相接时,电阻两端的电压不一定相同解析(1)C和B材料相同、横截面积相同,长度不同;C和D材料相同、长度相同,横截面积不同;C和E长度相同、横截面积相同,材料不同。选用C、B、D、E四根金属丝能用控制变量法完成研究。(2)接不同的电阻时,电阻分得的电压不同,无法保证电流与电阻成反比,不能完成探究。4.D两根导线制作材料相同,即ρ1=ρ2,横截面积之比S1S2=32,长度之比l1l2=315.B由欧姆定律及电阻定律可得R=UI=ρ2lS,6.D将管中盐水柱均匀拉长时,盐水的体积不变,则盐水柱的横截面积变为原来的34,根据电阻定律有R=ρ30cmS,R'=ρ40cm34S,解得R'方法技巧根据电阻定律判断电阻的变化规律某一导体形状改变后,讨论其电阻变化要抓住两点:①电阻率不变;②总体积不变。由V=lS可知l和S的关系,在ρ、l、S都确定后,应用R=ρlS7.C当电流沿ab方向流入时,由电阻定律可得Rab=ρ0.6L0.8L×2L=3ρ8L;当电流沿cd方向流入时,由电阻定律可得Rcd=ρ2L0.8易错警示应用公式R=ρlS一定几何形状的导体,电阻的大小与其接入电路的方式有关,l是沿电流方向的导体长度,S是垂直于电流方向的横截面积。8.CD电阻率反映导体的导电性能,电阻率越小,导电性能越好,A错误;导体的电阻与电阻率、长度和横截面积都有关,可知电阻率大的导体,电阻不一定大,B错误;用来制作标准电阻的材料的电阻率几乎不随温度的变化而变化,C正确;电阻率与导体的材料、温度有关,与导体的长度和横截面积无关,D正确。9.C根据电阻定律R=ρLS,解得ρ=RSL,可知电阻率的单位为Ω·m,电导率是电阻率的倒数,则电导率的单位是Ω-1·m-1,A错误;金属材料的电阻率与温度有关,金属材料的电导率的大小也与温度有关,B错误;不合格的纯净水中含有较多的离子,导电能力好,电阻率小,电导率偏大,C正确;材料的导电性能越强,电阻率越小,电导率越大10.C设甲、乙两种金属的电阻率分别为ρ1、ρ2,根据电阻定律可得,导电板接入电路的电阻分别为R1=ρ1cab,R2=ρ2abc,两金属板先后接入同一电路中,回路中的电流相同,则R1=R2,可得ρ11.C依题意,可得盐水柱的电阻R=UI=100V0.1A=1000Ω,由电阻定律得R=ρhS,S=πr2=3.14×10-2m2