“四翼”檢測評價（十） 電源和電流

“四翼”檢測評價（十）電源和電流eq\a\vs4\al(A)組—重基礎(chǔ)·體現(xiàn)綜合1．下列關(guān)于電流方向的說法中，正確的是()A．電流的方向規(guī)定為自由電子定向移動的方向B．電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向C．在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相同D．在電解液中，電流的方向與正離子定向移動的方向相反解析：選B物理學(xué)中把電流的方向規(guī)定為正電荷定向移動的方向，B正確，A錯誤；自由電子帶負(fù)電，故在金屬導(dǎo)體中，電流的方向與自由電子定向移動的方向相反，C錯誤；在電解液中，電流的方向與正離子定向移動的方向相同，D錯誤。2．(2022·北京海淀質(zhì)檢)如圖所示，一根均勻帶電的長直橡膠棒沿其軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動。已知棒的橫截面積為S，單位體積內(nèi)所帶的電荷量為－q。由于棒的運(yùn)動而形成的等效電流()A．大小為qv，方向與v相同B．大小為qv，方向與v相反C．大小為qSv，方向與v相同D．大小為qSv，方向與v相反解析：選D橡膠棒帶負(fù)電，等效電流方向與v的方向相反，由電流的定義式可得I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(vtSq,t)＝qSv，故D正確，A、B、C錯誤。3．(多選)下列對公式I＝eq\f(q,t)的理解正確的是()A．在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安培是基本單位B．電路中的電流越大，表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多C．導(dǎo)體的通電時間越短，則形成的電流越大D．在相同時間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流就越大解析：選AD在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安培是基本單位，A正確；由公式I＝eq\f(q,t)可知q＝It，故通電時間未知的情況下，電路中的電流大，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量不一定多，B錯誤；由公式I＝eq\f(q,t)可知，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量大小未知的情況下，導(dǎo)體的通電時間短，形成的電流不一定大，C錯誤；由公式I＝eq\f(q,t)可知，在相同時間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流就越大，D正確。4．某電解池，如果在1s內(nèi)共有5×1018個二價正離子和1×1019個一價負(fù)離子通過面積為0.1m2的某截面，那么通過這個截面的電流是()A．0 B．0.8AC．1.6A D．3.2A解析：選D1s內(nèi)，通過截面正離子的電荷量為q1＝5×1018×2×1.6×10－19C＝1.6C，通過截面負(fù)離子的電荷量絕對值為q2＝1×1019×1.6×10－19C＝1.6C，則通過這個截面的電流為I＝eq\f(q1＋q2,t)＝3.2A，D正確，A、B、C錯誤。5．(2022·河北衡水期末)(多選)如圖所示的電路中，M、N為小燈泡燈座的兩接線柱，閉合開關(guān)后，小燈泡正常發(fā)光，若2.0s內(nèi)通過小燈泡的電荷量為0.4C，則()A．通過小燈泡的電流方向由M到NB．通過小燈泡的電流方向由N到MC．通過小燈泡的電流為0.2AD．通過小燈泡的電流為0.8A解析：選BC電源外部，電流從電源正極流出，負(fù)極流入，由圖可知，通過小燈泡的電流方向由N到M，故B正確，A錯誤；根據(jù)I＝eq\f(q,t)，代入數(shù)據(jù)I＝0.2A，故C正確，D錯誤。6．(2022·江蘇南通期中)一段粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體單位長度內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，電子定向移動速率為v，則導(dǎo)體中的電流為()A．nevB.eq\f(n,ev)C.eq\f(ne,v)D.eq\f(nv,e)解析：選A時間t內(nèi)通過導(dǎo)體的電荷量為q＝nvte，由電流的定義可知I＝eq\f(q,t)＝nev，故A正確，B、C、D錯誤。7．某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進(jìn)行治療。在這種療法中，為了能讓質(zhì)子進(jìn)入癌細(xì)胞，首先要實(shí)現(xiàn)質(zhì)子的高速運(yùn)動，該過程需要一種被稱作“粒子加速器”的裝置來實(shí)現(xiàn)。質(zhì)子先被加速到較高的速度，然后轟擊腫瘤并殺死癌細(xì)胞。如圖所示，來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)加速器加速后，形成細(xì)柱形的質(zhì)子流。已知細(xì)柱形的質(zhì)子流橫截面積為S，其等效電流為I，質(zhì)子的質(zhì)量為m，其電荷量為e，若這束質(zhì)子流內(nèi)單位體積的質(zhì)子數(shù)為n。那么加速器的加速電壓U為()A.eq\f(mI,2ne2S) B.eq\f(mneS,2I)C.eq\f(mn2eS2,2I2) D.eq\f(mI2,2n2e3S2)解析：選D質(zhì)子在電場力作用下加速，設(shè)加速后的速度為v，根據(jù)動能定理有eU＝eq\f(1,2)mv2，等效電流為I，單位體積的質(zhì)子數(shù)為n，根據(jù)電流的微觀表達(dá)式可得I＝neSv，聯(lián)立解得U＝eq\f(mI2,2n2e3S2)，故選D。8.如圖所示是靜電除塵器示意圖，A接高壓電源的正極，B接高壓電源的負(fù)極，A、B之間有很強(qiáng)的電場。空氣被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過程中，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，吸附到正極A上，排出的煙就成為清潔的了。已知每千克煤粉會吸附nmol電子，每晝夜能除塵mkg，計算高壓電源的電流I。(已知電子的電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，一晝夜時間為t)解析：由于電離出的氣體中電子和正離子同時導(dǎo)電，流過電源的電荷量Q跟煤粉吸附的電荷量Q′并不相等，則煤粉吸附的電荷量為Q′＝eq\f(1,2)Q由于Q′＝mneNA，Q＝It解得I＝eq\f(2mneNA,t)。答案：eq\f(2mneNA,t)eq\a\vs4\al(B)組—重應(yīng)用·體現(xiàn)創(chuàng)新9．某同學(xué)設(shè)計了一種利用放射性元素β衰變的電池，該電池采用金屬空心球殼結(jié)構(gòu)，如圖所示，在金屬球殼內(nèi)部的球心位置放有一小塊與球殼絕緣的放射性物質(zhì)，放射性物質(zhì)與球殼之間是真空，球心處的放射性物質(zhì)的原子核發(fā)生β衰變，向四周均勻發(fā)射電子，電子的電荷量為e。已知單位時間內(nèi)從放射性物質(zhì)射出的電子數(shù)為N，在金屬殼外表面有一塊極小的圓形面積S，其直徑對球心的張角為α弧度，則通過S的電流大小約為()A.eq\f(Neα2,16) B.eq\f(Neα2,8)C.eq\f(Neα,2π) D.eq\f(Neα,π)解析：選A單位時間內(nèi)從放射性物質(zhì)射出的電子數(shù)為N，則t時間內(nèi)從放射性物質(zhì)射出的電荷量Q總＝Net，結(jié)合幾何關(guān)系可知在金屬殼外表面有一塊極小的圓形面積S上的電荷量為Q＝eq\f(S,4πr2)Q總＝eq\f(α2,16)Net，根據(jù)電流的定義有I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(Neα2,16)，故選A。10．(2022·山東青島調(diào)研)某根導(dǎo)線的橫截面積為S，通過電流為I。已知該導(dǎo)線材料密度為ρ，摩爾質(zhì)量為M，電子電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，設(shè)每個原子只提供一個自由電子，則該導(dǎo)線中自由電子定向移動速率為()A.eq\f(MI,ρNASe) B.eq\f(MINA,ρSe)C.eq\f(INA,MρSe) D.eq\f(INASe,Mρ)解析：選A設(shè)自由電子定向移動的速率為v，導(dǎo)線中自由電子從一端定向移到另一端所用時間為t，對導(dǎo)體研究：每個原子可提供一個自由電子，則原子數(shù)目與自由電子的總數(shù)相等，為n＝eq\f(ρSvt,M)NA，t時間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電荷量為q＝ne，電流強(qiáng)度為I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ρSveNA,M)，得v＝eq\f(MI,ρSNAe)，故A正確。11．(2022·甘肅會寧期中)北京正負(fù)電子對撞機(jī)的儲存環(huán)是周長為240m的近似圓形軌道。當(dāng)環(huán)中電子以光速的eq\f(1,10)速度流動而形成的電流是10mA時，環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為多少。(已知光速c＝3×108m/s，電子電荷量e＝1.6×10－19C)解析：電子運(yùn)動一周的時間為t＝eq\f(s,\f(c,10))＝eq\f(240,3×107)s＝8×10－6s，由電流的定義式I＝eq\f(q,t)，可得電量為q＝It＝0.01×8×10－6C＝8×10－8C在整個環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為n＝eq\f(q,e)＝eq\f(8×10－8,1.6×10－19)個＝5×1011個。答案：5×1011個12．導(dǎo)線中的電流是10－8A，導(dǎo)線的橫截面積為1mm2，電子的電量e＝1.6×10－19C，導(dǎo)體每立方米有8.5×1028個自由電子，求：(1)在1秒內(nèi)，有多少個電子通過導(dǎo)線的橫截面；(2)自由電子的平均移動速率是多大。解析：(1)由電流定義式I＝eq\f(q,t)可知，在1秒內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為q＝It＝10－8C故在1秒內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電子個數(shù)為