高中物理选修3-1：第2章第1节时同步训练及解析

PAGEPAGE4高中物理选修3-1同步训练1．下列叙述中正确的是()A．导体中电荷运动就形成电流B．国际单位制中电流的单位是安C．电流强度是一个标量，其方向是没有意义的D．对于导体，只要其两端电势差不为零，电流必定不为零解析：选BD.电流产生的条件包括两个方面：一是有自由电荷；二是有电势差．导体中有大量的自由电子，因此只需其两端具有电势差即可产生电流，在国际单位制中电流的单位为安．2．关于电流，下列叙述正确的是()A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续的电流B．电源的作用是可以使电路中有持续的电流C．导体内没有电流，说明导体内部的电荷没有移动D．恒定电流是由恒定电场产生的解析：选BD.电流在形成时有瞬时电流和恒定电流，瞬时电流是电荷的瞬时定向移动形成的，而恒定电流是导体两端有稳定的电压形成的，电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部形成恒定电场而产生恒定电流．故选项B、D正确．3．电路中，每分钟有60亿万个自由电子通过横截面积为0.64×10－6mA．0.016mA B．1.6mAC．0.16μA D．16μA解析：选C.I＝eq\f(q,t)＝eq\f(en,t)＝eq\f(1.6×10－19×60×1012,60)A＝0.16×10－6A＝0.16μA.4．(2012·山东任城第一中学高二月考)铜的原子量为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(Im,neSρ)解析：选D.自由电子体密度N＝eq\f(n,m/ρ)＝eq\f(ρn,m)，代入I＝nqSv，得v＝eq\f(Im,neSρ)，D正确．5．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：通过的电荷量为：q＝It＝4×10－6×24×3600C≈0.35C.通过的电子个数为：N＝eq\f(q,e)＝eq\f(0.35C,1.6×10－19C)＝2.16×1018个．答案：0.35C2.16×1018个一、选择题1．关于电流，下列叙述正确的是()A．导线内自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率B．导体内自由电子的运动速率越大，电流越大C．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向D．在国际单位制中，电流的单位是安，属于基本单位解析：选D.此题要特别注意B选项，导体内自由电子定向移动的速率越大，电流才越大．2．对电流概念的正确理解是()A．通过导体的横截面的电荷量越多，电流越大B．导体的通电时间越短，电流越大C．单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，电流越大D．导体中的自由电荷越多，电流越大解析：选C.由电流的定义式I＝eq\f(q,t)知，电流等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，所以单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，电流越大，C正确，A、B、D错误．3．(2012·山西忻州一中高二检测)判断下列所示的电流－时间图象，属于恒定电流的是()图2－1－4答案：A4．如图2－1－5所示是一款MP4播放器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣．MP4的充电电池多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500mA，则以下说法正确的是()图2－1－5A．1s通过电池某一横截面的电荷量为500CB．1s通过电池某一横截面的电荷量为0.5CC．充电过程把其他形式的能转化为电能D．充电过程把电能转化为其他形式的能解析：选BD.由电流的定义式得q＝It＝0.5C，故A错，B对．充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来，故C错，D对．5．在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是()A．导线中的电场强度处处为零B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行C．导线处于静电平衡状态D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低解析：选BD.在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B正确，A错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C错误；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确．6．某一探测器，因射线照射而使内部气体电离，在时间t内有n个二价正离子通过探测器某一个截面，同时有2n个电子也通过该截面，则探测器电路中的电流为()A．0 B．2ne/tC．3ne/t D．4ne/t解析：选D.t时间内通过某截面的电量为q＝4ne，所以I＝eq\f(q,t)＝eq\f(4ne,t).7．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，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为()A．5.0×1011 B．5.0×1019C．1.0×1013 D．1.0×103解析：选A.电子运动一周所需要的时间：t＝eq\f(240,\f(1,10)×3×108)s＝8×10－6s在圆形轨道上任取一横截面，则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q＝It＝8×10－6×10×10－3C＝8×10－环中具有电子数N＝eq\f(q,e)＝eq\f(8×10－8,1.6×10－19)个＝5.0×1011个．故A对．8．如图2－1－6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()图2－1－6A．vq B.eq\f(q,v)C．qvS D．qv/S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＝eq\f(Q,t)＝vq，故A项正确．9．(2012·杭州二中高二检测)来自质子源的质子(初速度为零)，经一直线加速器加速，形成电流为I的细柱形质子流．已知质子源与靶间的距离为d，质子电荷量为e，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场，质子到达靶时的速度为v，则质子源与靶间的质子数为()A.eq\f(Id,ev) B.eq\f(2Id,ev)C.eq\f(Id,v) D.eq\f(2Id,v)解析：选B.设质子源与靶间的质子数为n，则I＝eq\f(ne,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,0.5v))))＝eq\f(nev,2d)，n＝eq\f(2Id,ev).二、非选择题10．(1)在金属导体中，若10s内通过横截面的电荷量为10C，则导体中的电流为多少？(2)某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10C解析：(1)10s内通过某一横截面的电荷量是10C，所以I＝eq\f(q,t)＝eq\f(10C,10s)＝1A.(2)正电荷形成的电流为I1＝eq\f(10C,10s)＝1A负电荷形成的电流为I2＝eq\f(10C,10s)＝1A因负电荷形成的电流方向与其正电荷定向移动方向相反，所以两种电荷形成电流方向相同．故电解液中的电流为：I＝I1＋I2＝2A.答案：(1)1A(2)2A11.图2－1－7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，A、B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，试计算高压电源的电流I.设电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t.图2－1－7解析：根据电流的定义式I＝eq\f(Q,t)，只要计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就可以求出电流I，需要注意的是，流过电源的电荷量Q跟煤粉吸附的电荷量Q′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量Q′＝eq\f(1,2)Q.Q′＝mneNA，Q＝It，从而mneNA＝eq\f(1,2)It，解得I＝eq\f(2mneNA,t).答案：eq\f(2mneNA,t)12．导线中的电流是1A，导线的横截面积为1mm2.(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1m，平均要多少时间？解析：(1)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(