高中物理 2.1 电源和电流练习 新人教版选修3-1

【成才之路】版高中物理2.1电源和电流练习新人教版选修3-1基础夯实一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．关于电源，下列说法中正确的是()A．电源的作用是为电路提供自由电荷B．电源的作用是自己直接释放出电能C．电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D．电源的作用是使自由电荷运动起来答案：C解析：电源的作用是把其他形式的能转化为电能，为电路提供持续而稳定的电压，使导体中自由电荷定向移动释放电能，所以只有C项正确。2．下列说法中正确的是()A．导体中电荷运动就形成了电流B．在国际单位制中，电流的单位是安培(A)C．电流有方向，它是一个矢量D．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在答案：B解析：自由电荷定向移动才形成电流，仅有电荷移动但不是定向移动则不行，故选项A错误。形成电流的条件是导体两端保持有电压，且必须是导体而非任何物体，故选项D错误。电流有方向，但它是标量，故选项C错误。3．金属导体内电流增强，是因为()A．导体内单位体积的自由电子数增多B．导体内自由电子定向移动的速率增大C．导体内电场的传播速率增大D．导体内自由电子的热运动速率增大答案：B解析：对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是一定的，而且导体内电场的传播速率也是一定的，所以A、C错，导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B正确，导体内自由电子的热运动速率增大会阻碍电流增强，D错误。4．(宿迁市～学年高二上学期期中)关于电流强度的概念，下列叙述中正确的有()A．通过导线截面的电量越多，电流强度越大B．电子运动的速率越大，电流强度越大C．单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流强度越大D．因为电流有方向，所以电流强度是矢量答案：C解析：电流强度等于1秒钟内通过导体横截面的电量，没有时间无法判断，所以A错误；根据电流的微观表达I＝nesv知，电流的大小与电子的运动速率及电子的数量有关，故B错误；根据电流定义I＝eq\f(q,t)知，单位时间内通过导体截面的电量越多，导体中的电流强度越大，所以C正确；电流强度是标量，所以D错误。5．关于电流，下列叙述正确的是()A．只要将导体置于电场中，导体中就有持续电流B．电源的作用可以使电路中有持续电流C．导体中没有电流时，就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答案：BD解析：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维持稳定的电压，从而在导体内部出现了恒定电场而产生恒定电流。故B、D正确，A、C错误。6．关于电流的方向，下列说法中正确的是()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，流入正极板答案：AD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。二、非选择题7．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得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？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则有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＝0.16A能力提升一、选择题(1～4题为单选题，5、6题为多选题)1．如图所示，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，你认为下列说法不正确的是()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答案：B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；最终达到静电平衡，成为等势体，导体棒内的电场强度等于零，C、D正确。2．如图所示，一根截面积为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．vq B．eq\f(q,v)C．qvS D．qv/S答案：A解析：在运动方向上假设有一截面，则在t时间内通过截面的电荷量为Q＝vt·q等效电流I＝eq\f(Q,t)＝vq故A正确。3．一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导体中通过的电流为I0。则下列说法中正确的是()A．自由电子定向移动的速率为v0B．自由电子定向移动的速率为v＝eq\f(I,neS)C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD．自由电子定向移动的速率为v＝eq\f(I,ne)答案：D解析：本题考查的是对电流微观表达式I＝nqSv的理解，关键是理解v和n的物理意义，式中n为单位体积内自由电子数，而本题n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导体某一横截面的自由电子数是长度为vt内的自由电子，其数量为nvt，电荷量q＝nvte，所以电流I＝eq\f(q,t)＝nev，所以v＝eq\f(I,ne)，故选项D正确。4．(合肥一中～学年高二上学期期中)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(设电子的速度是3×107m/s)，在整个环中运行的电子数目为(电子电量e＝1.6×10－A．5×1011 B．5×1010C．1×102 D．1×104答案：A解析：电子转一圈的时间t＝eq\f(s,v)＝8×10－6s，整个环中电子的电量Q＝It＝8×10－8C，所以电子的数目n＝eq\f(Q,e)＝5×1011，故A正确。5．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，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，电流将变小答案：AB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，则一个周期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)，故选A、B。6．(吉林一中～学年度高二上学期11月)关于导体中的恒定电场，下列说法中正确的是()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答案：CD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7．导线中的电流是10－8A，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(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。8．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。已知空气的电场击穿场强为3×106V/m。请对以下问题进行估算。(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，若两块乌云之间通过的电量为500C，可释放多少能量？