高中人教版物理选修3-1课时分层作业2-1电源和电流

课时分层作业十电源和电流(20分钟50分)一、选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分)1.关于电流强度,下列说法中正确的是 ()A.导体中的电流强度越大,表示通过其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,导体中电流强度就越小C.通电时间越短,电流强度越大D.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中电流强度越大【解析】选D。根据电流强度的定义:I=QUOTE,即电流强度等于单位时间内流过导体横截面的电荷量,与通电的时间无关,所以A、B、C不符合题意。电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量大小,电流越大,单位时间内流过导体横截面的自由电子数越多。2.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速率为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.QUOTEC.qvSD.QUOTE【解析】选A。在运动方向假设有一截面,在t时间内通过截面的电量Q=vt·q。等效电流I=QUOTE=vq,故A项正确。3.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。设电量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,关于该环形电流的说法,正确的是 ()A.电流强度为QUOTE,电流方向为顺时针B.电流强度为QUOTE,电流方向为顺时针C.电流强度为QUOTE,电流方向为逆时针D.电流强度为QUOTE,电流方向为逆时针【解析】选C。电子绕核运动可等效为一环形电流,电子运动周期为T=QUOTE,根据电流的定义式得:电流强度为I=QUOTE=QUOTE=QUOTE。因为电子带负电,所以电流方向与电子定向移动方向相反,即沿逆时针方向,所以C正确。4.如图所示的电解槽接入电路后,在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S,有n2个1价负离子通过溶液内截面S,设e为基元电荷,以下说法正确的是()A.当n1=n2时电流强度为零B.当n1>n2时,电流方向从A→B,电流强度为I=QUOTEC.当n1<n2时,电流方向从B→A,电流强度I=QUOTED.电流方向从A→B,电流强度I=QUOTE【解析】选D。本题考查电流方向和电流强度的定义式I=QUOTE,电荷的定向移动形成电流,金属导体中定向移动的是带负电的自由电子,这时电流的方向与自由电子定向移动方向相反,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,所以,电流强度应该是I=QUOTE,电流方向应是从A→B。5.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,经加速后形成横截面积为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.QUOTE B.QUOTEC.QUOTE D.QUOTE【解析】选B。设单位体积内电子数为n,对电子加速过程应用动能定理:eU=QUOTEmv2,所以电子刚出电场时定向移动速度v=QUOTE由电流的微观表达式I=nSqv得:n=QUOTE=QUOTE,Δl内的电子数为:N=n·ΔlS=QUOTE,故B正确。二、非选择题(本题共2小题,共20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)6.(10分)已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在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?【解析】取电子运动轨道的任一截面,在电子运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量q=e,则有:I=QUOTE=QUOTE再由库仑力提供向心力有:kQUOTE=mQUOTE·r得T=QUOTE解得I=QUOTE。答案:QUOTE7.(10分)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。已知每千克煤粉会吸附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t)【解析】根据电流的计算式I=QUOTE可知,只要求出通过电源的电荷量即可求出高压电源的电流;由于空气电离后空气中的正离子和电子都可以移动,两者产生的电流方向相同,所以流向电源的电荷量Q是煤粉吸附的负电荷电荷量Q′的两倍;煤粉吸附的电荷量Q′=mnNAe,Q′=QUOTEQ,I=QUOTE,联立即可解得电流大小I=QUOTE。答案:QUOTE(25分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题5分,共30分)1.关于电流的说法中正确的是 ()A.根据I=QUOTE可知I与q成正比B.如果在两段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【解析】选D。依据电流的定义式可知,电流与q、t皆无关,显然选项A是错误的;在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,电流才是恒定电流,所以,选项B也是错误的;电流是标量,故选项C也不对。2.(2019·安庆高二检测)关于电源和电流,下列说法中正确的是 ()A.电流是由大量电荷的无规则运动形成的B.电路中只要有电源,就一定会有电流C.在电源外部,电流从电源的正极流向负极D.电流的方向总是从电源的正极流向负极【解析】选C。电荷的定向移动形成电流,电荷的无规则运动不会形成电流,故A错误;电路中有电源,如果电路没有闭合,则电路中没有电流,故B错误;在电源外部,电流由电源正极流向电源负极,故C正确;在电源的内部,电流由电源的负极流向正极,故D错误。故选C。3.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。当环中的电流是10mA时(已知电子的速度是3×107m/s,电荷量为A.105 B.108 C.1011 【解析】选C。电子运动一周用的时间为t=QUOTE=QUOTEs=8×106s,而电流表达式为I=QUOTE,则总电荷量为Q=It=0.01×8×10-6C=8×10-8C,在整个环中运行的电子数目为n=QUOTE=QUOTE个=5×1011个,数量级为1011。故选C。4.(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应有()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【解析】选A、B。截取圆环的任一截面S,则在橡胶环运动一周的时间内通过这个截面的电荷量为Q,即I=QUOTE=QUOTE=QUOTE=QUOTE,由上式可知,A、B正确。5.(多选)充电宝是当今流行的移动充电电源,人们可以随时随地给充电。如图为某容量为12000mA·h的充电宝,下列说法正确的是 ()A.该充电宝储存的电荷量为43200B.该充电宝能给充电12000hC.该充电宝充电的电流大小为12000mAD.若通话时平均电流为200mA,则该充电宝能支持通话最长可达60h【解析】选A、D。根据公式:q=It=12000×103×3600C=43200C,12000mA·h是充电宝的容量,不知道充电宝给充电时的电流,所以不能判断出充电的时间,故B错误;12000mA·h是充电宝的容量,不表示该充电宝充电的电流大小为12000mA,故C错误;若通话时平均电流为200mA,则该充电宝能支持通话最长时间为:t′=QUOTE=QUOTEs=216000s=60h,故D正确。6.在彩色电视机的显像管中,从电子枪射出的电子在加速电压U的作用下被加速,且形成电流强度为I的平均电流。若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收,在t秒内打在荧光屏上的电子数为 ()A.QUOTE B.QUOTE C.QUOTE D.QUOTE【解析】选B。在任何相等时间里,电子流动通过的任一横截面的电荷量是相等的,荧光屏是最后的一个横截面,故t时间里通过该横截面的电荷量为:Q=It,可得t时间里打在荧光屏上的电子数目为n=QUOTE=QUOTE。二、非选择题(本题共2小题,共20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)7.(10分)(2019·宜春高二检测)导线中的电流是10-8A,导线的横截面积为1mm(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,【解析】(1)N=QUOTE=QUOTE=QUOTE个=6.25×1010个。(2)由公式I=neSv得v=QUOTE=QUOTEm/s≈7.4×10-13m(3)由v=QUOTE得t=QUOTE=QUOTEs≈1.35×1010s。答案:(1)6.25×1010个(2)7.4×10-13(3)1.35×1010