2024-2025学年新教材高中物理第11章电路及其应用1电源和电流课时分层作业含解析新人教版必修第三册

PAGE4-课时分层作业(十)电源和电流(建议用时：25分钟)1．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法正确的是()A．导线内部的电场就是电源所形成的电场B．在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以导体内部的电场不是稳定的C．因为导体处于电源的电场中，所以导体内部的场强到处为零D．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的D[导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强到处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一样，是一种动态的平衡，故A错误，D正确；在静电平衡时，导体内部电场是稳定的，故B错误；在导体内部出现感应电荷的电场，该电场与点电荷的场叠加后为零时，导体内部的场强到处为零，故C错误。]2．金属导体内电流增加，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B[对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是肯定的，而且导体内电场的传播速率也是肯定的，A、C错误；导体内电流增加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加，D错误。]3．关于电流的方向，下列说法正确的是()A．在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D．在电解液中，由于是正、负电荷定向移动形成电流，所以电流有两个方向C[无论在何种导体中，电流的方向都是正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反，故A、B、D错误，C正确。]4．关于导线中的电场，下列说法正确的是()A．导线内的电场线可以与导线相交B．导线内的电场E是由电源电场E0和导线侧面积累的电荷形成的电场E′叠加的结果C．导线侧面积累电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D．导线中的电场是静电场的一种B[导线内的电场线与导线是平行的，故A错；导线中的电场是电源电场和导线侧面的积累电荷形成的电场叠加而成的，故B对；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故C、D错。]5．关于电流，下列说法正确的是()A．导体中无电流的缘由是其内部自由电荷停止了运动B．同种材料制成的两个金属导体都通电，则电流大的那个导体内自由电荷定向移动速率大C．由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动的速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多D．电荷做无规则热运动不形成电流D[电流是自由电荷定向移动形成的，导体内的自由电子时刻都在做无规则的热运动，A错误；由电流的微观表达式I＝nqSv可知，同种材料制成的导体，电流大小不单是由自由电荷定向移动速率确定的，B错误；无规则的热运动不会形成电流，只有电荷定向移动才会形成电流，C错误，D正确。]6．一个半导体收音机，电池供电的电流是8mA，也就是说()A．1h电池供应1C的电荷量B．1000s电池供应8C的电荷量C．1s电池供应8C的电荷量D．1min电池供应8C的电荷量B[依据I＝eq\f(q,t)知，1h电池供电量q1＝8×10－3×3.6×103C＝28.8C，A错误；1000s电池供电量q2＝1000×8×10－3C＝8C，B正确；1s电池供电量q3＝1×8×10－3C＝8×10－3C，C错误；1min电池供电量q4＝60×8×10－3C7．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(电子电荷量e＝1.6×10－A．5×1011 B．5×1010C．1×102 D．1×104A[电子转一圈的时间t＝eq\f(l,v)＝8×10－6s，整个环中电子的电荷量q＝It＝8×10－8C，所以电子的数目n＝eq\f(q,e)＝5×1011，故A正确。]8.如图所示，一根横截面积为S的匀称长直橡胶棒上匀称地带有负电荷，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．vqB．eq\f(q,v)C．vqSD．eq\f(qv,S)A[经过时间t，通过右端横截面的电荷量Q＝qvt，依据I＝eq\f(Q,t)得I＝vq，A正确。]9．假如导线中的电流为1mA，那么1s内通过导体横截面的自由电子数是多少个？若“220V60W”的白炽灯正常发光时的电流为273mA，则20s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？[解析]q＝It＝1×10－3×1C＝1×10－3设电子的数目为n，则n＝eq\f(q,e)＝eq\f(1×10－3,1.6×10－19)个＝6.25×1015个当“220V60W”的白炽灯正常发光时，I＝273mAq＝It＝273×10－3×20C＝5.46C设电子的数目为N，则N＝eq\f(q,e)＝eq\f(5.46,1.6×10－19)个≈3.4×1019个。[答案]6.25×1015个3.4×1019个(建议用时：15分钟)10．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过横截面的电荷量乙是甲的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B[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)，所以无法推断v的大小，C、D错误。]11．在探讨长度为l、横截面积为S的匀称导体中的电流时，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为肯定值，这肯定值是()A．eq\f(ekU,l) B．eq\f(eU,kl)C．eq\f(elU,k) D．elkUB[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。]12．(多选)半径为R的橡胶圆环匀称带正电，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AB[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。]13．“氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量，其装置如图所示，在氢火焰的作用下，有机物的分子电离为一价正离子和自由电子，而无机物的分子不会电离。设单位时间内有n摩尔被检测气体进入检测器，调整滑动变阻器，使得电流表的示数渐渐变大，直到达到最大值I，求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K是多少。(阿伏加德罗常数为NA，电子的电荷