高中物理選修3-1：第2章第1節(jié)時(shí)同步訓(xùn)練及解析

PAGEPAGE4高中物理選修3-1同步訓(xùn)練1．下列敘述中正確的是()A．導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流B．國(guó)際單位制中電流的單位是安C．電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量，其方向是沒(méi)有意義的D．對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端電勢(shì)差不為零，電流必定不為零解析：選BD.電流產(chǎn)生的條件包括兩個(gè)方面：一是有自由電荷；二是有電勢(shì)差．導(dǎo)體中有大量的自由電子，因此只需其兩端具有電勢(shì)差即可產(chǎn)生電流，在國(guó)際單位制中電流的單位為安．2．關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A．只要將導(dǎo)體置于電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就有持續(xù)的電流B．電源的作用是可以使電路中有持續(xù)的電流C．導(dǎo)體內(nèi)沒(méi)有電流，說(shuō)明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒(méi)有移動(dòng)D．恒定電流是由恒定電場(chǎng)產(chǎn)生的解析：選BD.電流在形成時(shí)有瞬時(shí)電流和恒定電流，瞬時(shí)電流是電荷的瞬時(shí)定向移動(dòng)形成的，而恒定電流是導(dǎo)體兩端有穩(wěn)定的電壓形成的，電源的作用就是在導(dǎo)體兩端加上穩(wěn)定的電壓，從而在導(dǎo)體內(nèi)部形成恒定電場(chǎng)而產(chǎn)生恒定電流．故選項(xiàng)B、D正確．3．電路中，每分鐘有60億萬(wàn)個(gè)自由電子通過(guò)橫截面積為0.64×10－6mA．0.016mA B．1.6mAC．0.16μA D．16μA解析：選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·山東任城第一中學(xué)高二月考)銅的原子量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子，今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過(guò)的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)的速率為()A．光速c B.eq\f(I,neS)C.eq\f(ρI,neSm) D.eq\f(Im,neSρ)解析：選D.自由電子體密度N＝eq\f(n,m/ρ)＝eq\f(ρn,m)，代入I＝nqSv，得v＝eq\f(Im,neSρ)，D正確．5．某品牌手機(jī)在待機(jī)工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)的電流是4微安，則該手機(jī)一天時(shí)間內(nèi)通過(guò)的電荷量是多少？通過(guò)的自由電子個(gè)數(shù)是多少？解析：通過(guò)的電荷量為：q＝It＝4×10－6×24×3600C≈0.35C.通過(guò)的電子個(gè)數(shù)為：N＝eq\f(q,e)＝eq\f(0.35C,1.6×10－19C)＝2.16×1018個(gè)．答案：0.35C2.16×1018個(gè)一、選擇題1．關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A．導(dǎo)線內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率等于電流的傳導(dǎo)速率B．導(dǎo)體內(nèi)自由電子的運(yùn)動(dòng)速率越大，電流越大C．電流是矢量，其方向?yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向D．在國(guó)際單位制中，電流的單位是安，屬于基本單位解析：選D.此題要特別注意B選項(xiàng)，導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率越大，電流才越大．2．對(duì)電流概念的正確理解是()A．通過(guò)導(dǎo)體的橫截面的電荷量越多，電流越大B．導(dǎo)體的通電時(shí)間越短，電流越大C．單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越大，電流越大D．導(dǎo)體中的自由電荷越多，電流越大解析：選C.由電流的定義式I＝eq\f(q,t)知，電流等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量，所以單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越大，電流越大，C正確，A、B、D錯(cuò)誤．3．(2012·山西忻州一中高二檢測(cè))判斷下列所示的電流－時(shí)間圖象，屬于恒定電流的是()圖2－1－4答案：A4．如圖2－1－5所示是一款MP4播放器，隨著這種產(chǎn)品的出現(xiàn)，人們可以在旅途中觀看電影，讓原本枯燥的旅途變得充滿樂(lè)趣．MP4的充電電池多為鋰電池，假設(shè)鋰電池的充電電流為500mA，則以下說(shuō)法正確的是()圖2－1－5A．1s通過(guò)電池某一橫截面的電荷量為500CB．1s通過(guò)電池某一橫截面的電荷量為0.5CC．充電過(guò)程把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能D．充電過(guò)程把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能解析：選BD.由電流的定義式得q＝It＝0.5C，故A錯(cuò)，B對(duì)．充電過(guò)程是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能儲(chǔ)存起來(lái)，故C錯(cuò)，D對(duì)．5．在由電源、導(dǎo)線等電路元件所組成的電路中，以下說(shuō)法正確的是()A．導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零B．導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度方向跟導(dǎo)線方向平行C．導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D．導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點(diǎn)的電勢(shì)逐漸降低解析：選BD.在電源和導(dǎo)線中感應(yīng)電荷的共同作用下，垂直導(dǎo)線方向的電場(chǎng)相互抵消，在導(dǎo)體中形成了沿導(dǎo)線方向的電場(chǎng)，即導(dǎo)線中的電場(chǎng)強(qiáng)度方向跟導(dǎo)線方向平行，B正確，A錯(cuò)誤；導(dǎo)體內(nèi)有電場(chǎng)，說(shuō)明導(dǎo)體不是靜電平衡狀態(tài)，C錯(cuò)誤；沿電場(chǎng)方向電勢(shì)逐漸降低，電場(chǎng)方向就是正電荷的受力方向，也就是電流的方向，即導(dǎo)線內(nèi)沿電流方向各點(diǎn)的電勢(shì)逐漸降低，D正確．6．某一探測(cè)器，因射線照射而使內(nèi)部氣體電離，在時(shí)間t內(nèi)有n個(gè)二價(jià)正離子通過(guò)探測(cè)器某一個(gè)截面，同時(shí)有2n個(gè)電子也通過(guò)該截面，則探測(cè)器電路中的電流為()A．0 B．2ne/tC．3ne/t D．4ne/t解析：選D.t時(shí)間內(nèi)通過(guò)某截面的電量為q＝4ne，所以I＝eq\f(q,t)＝eq\f(4ne,t).7．北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是長(zhǎng)為240m的近似圓形軌道，當(dāng)環(huán)中的電流為10mA時(shí)，若電子的速率為十分之一光速，則在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為()A．5.0×1011 B．5.0×1019C．1.0×1013 D．1.0×103解析：選A.電子運(yùn)動(dòng)一周所需要的時(shí)間：t＝eq\f(240,\f(1,10)×3×108)s＝8×10－6s在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時(shí)間內(nèi)整個(gè)環(huán)中的電子剛好都通過(guò)該截面，故環(huán)中具有電子的電量為：q＝It＝8×10－6×10×10－3C＝8×10－環(huán)中具有電子數(shù)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(8×10－8,1.6×10－19)個(gè)＝5.0×1011個(gè)．故A對(duì)．8．如圖2－1－6所示，一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速率為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為()圖2－1－6A．vq B.eq\f(q,v)C．qvS D．qv/S解析：選A.在運(yùn)動(dòng)方向假設(shè)有一截面，在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)截面的電量Q＝vt·q.等效電流I＝eq\f(Q,t)＝vq，故A項(xiàng)正確．9．(2012·杭州二中高二檢測(cè))來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一直線加速器加速，形成電流為I的細(xì)柱形質(zhì)子流．已知質(zhì)子源與靶間的距離為d，質(zhì)子電荷量為e，假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)子到達(dá)靶時(shí)的速度為v，則質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為()A.eq\f(Id,ev) B.eq\f(2Id,ev)C.eq\f(Id,v) D.eq\f(2Id,v)解析：選B.設(shè)質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為n，則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、非選擇題10．(1)在金屬導(dǎo)體中，若10s內(nèi)通過(guò)橫截面的電荷量為10C，則導(dǎo)體中的電流為多少？(2)某電解槽橫截面積為0.5m2，若10s內(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正、負(fù)離子的電荷量均為10C解析：(1)10s內(nèi)通過(guò)某一橫截面的電荷量是10C，所以I＝eq\f(q,t)＝eq\f(10C,10s)＝1A.(2)正電荷形成的電流為I1＝eq\f(10C,10s)＝1A負(fù)電荷形成的電流為I2＝eq\f(10C,10s)＝1A因負(fù)電荷形成的電流方向與其正電荷定向移動(dòng)方向相反，所以兩種電荷形成電流方向相同．故電解液中的電流為：I＝I1＋I(xiàn)2＝2A.答案：(1)1A(2)2A11.圖2－1－7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(chǎng)，空氣被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過(guò)程中，遇到煙氣的煤粉，使煤粉帶負(fù)電荷，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(huì)吸附mmol電子，每晝夜能除塵nkg，試計(jì)算高壓電源的電流I.設(shè)電子電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，一晝夜時(shí)間為t.圖2－1－7解析：根據(jù)電流的定義式I＝eq\f(Q,t)，只要計(jì)算出一晝夜時(shí)間內(nèi)通過(guò)的電荷量Q，就可以求出電流I，需要注意的是，流過(guò)電源的電荷量Q跟煤粉吸附的電荷量Q′并不相等，由于電離出的氣體中電子和正離子同時(shí)導(dǎo)電，煤粉吸附的電荷量Q′＝eq\f(1,2)Q.Q′＝mneNA，Q＝It，從而mneNA＝eq\f(1,2)It，解得I＝eq\f(2mneNA,t).答案：eq\f(2mneNA,t)12．導(dǎo)線中的電流是1A，導(dǎo)線的橫截面積為1mm2.(1)在1s內(nèi)，有多少個(gè)電子通過(guò)導(dǎo)線的橫截面(電子電荷量e＝1.6×10－19C(2)自由電子的平均移動(dòng)速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5×1028個(gè)自由電子)?(3)自由電子沿導(dǎo)線移動(dòng)1m，平均要多少時(shí)間？解析：(1)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(