高中物理 2.1 電源和電流練習(xí) 新人教版選修3-1

【成才之路】版高中物理2.1電源和電流練習(xí)新人教版選修3-1基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．關(guān)于電源，下列說法中正確的是()A．電源的作用是為電路提供自由電荷B．電源的作用是自己直接釋放出電能C．電源的作用是能保持導(dǎo)體兩端的電壓，使電路中有持續(xù)的電流D．電源的作用是使自由電荷運(yùn)動起來答案：C解析：電源的作用是把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，為電路提供持續(xù)而穩(wěn)定的電壓，使導(dǎo)體中自由電荷定向移動釋放電能，所以只有C項(xiàng)正確。2．下列說法中正確的是()A．導(dǎo)體中電荷運(yùn)動就形成了電流B．在國際單位制中，電流的單位是安培(A)C．電流有方向，它是一個矢量D．任何物體，只要其兩端電勢差不為零，就有電流存在答案：B解析：自由電荷定向移動才形成電流，僅有電荷移動但不是定向移動則不行，故選項(xiàng)A錯誤。形成電流的條件是導(dǎo)體兩端保持有電壓，且必須是導(dǎo)體而非任何物體，故選項(xiàng)D錯誤。電流有方向，但它是標(biāo)量，故選項(xiàng)C錯誤。3．金屬導(dǎo)體內(nèi)電流增強(qiáng)，是因?yàn)?)A．導(dǎo)體內(nèi)單位體積的自由電子數(shù)增多B．導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動的速率增大C．導(dǎo)體內(nèi)電場的傳播速率增大D．導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動速率增大答案：B解析：對于確定的金屬導(dǎo)體，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是一定的，而且導(dǎo)體內(nèi)電場的傳播速率也是一定的，所以A、C錯，導(dǎo)體內(nèi)電流增強(qiáng)是由于自由電子定向移動的速率增大，使得單位時(shí)間內(nèi)穿過導(dǎo)體橫截面的電荷量增大，B正確，導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動速率增大會阻礙電流增強(qiáng)，D錯誤。4．(宿遷市～學(xué)年高二上學(xué)期期中)關(guān)于電流強(qiáng)度的概念，下列敘述中正確的有()A．通過導(dǎo)線截面的電量越多，電流強(qiáng)度越大B．電子運(yùn)動的速率越大，電流強(qiáng)度越大C．單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量越多，導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度越大D．因?yàn)殡娏饔蟹较颍噪娏鲝?qiáng)度是矢量答案：C解析：電流強(qiáng)度等于1秒鐘內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量，沒有時(shí)間無法判斷，所以A錯誤；根據(jù)電流的微觀表達(dá)I＝nesv知，電流的大小與電子的運(yùn)動速率及電子的數(shù)量有關(guān)，故B錯誤；根據(jù)電流定義I＝eq\f(q,t)知，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體截面的電量越多，導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度越大，所以C正確；電流強(qiáng)度是標(biāo)量，所以D錯誤。5．關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A．只要將導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體中就有持續(xù)電流B．電源的作用可以使電路中有持續(xù)電流C．導(dǎo)體中沒有電流時(shí)，就說明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有移動D．恒定電流是由恒定電場產(chǎn)生的答案：BD解析：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)移動形成的，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)體兩端維持穩(wěn)定的電壓，從而在導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)了恒定電場而產(chǎn)生恒定電流。故B、D正確，A、C錯誤。6．關(guān)于電流的方向，下列說法中正確的是()A．在電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端B．電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端C．電子運(yùn)動形成的等效電流方向與電子運(yùn)動方向相同D．電容器充電時(shí)，電流從負(fù)極板流出，流入正極板答案：AD解析：在電源供電的外部電路中，電流從正極流向負(fù)極，在電源的內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，電源正極電勢高于負(fù)極電勢，所以A正確，B錯誤。電子帶負(fù)電，電子運(yùn)動形成的電流方向與電子運(yùn)動的方向相反，C錯誤。電容器充電時(shí)，電子流入負(fù)極板，所以電流從負(fù)極板流出，流入正極板，D正確。二、非選擇題7．如圖所示，在NaCl溶液中，正、負(fù)電荷定向移動，方向如圖所示，若測得2s內(nèi)有1.0×1018個Na＋和Cl－通過溶液內(nèi)部的橫截面M，試問：溶液中的電流方向如何？電流多大？答案：溶液中的電流大小為0.16A，方向由A指向B。解析：NaCl溶液導(dǎo)電是靠自由移動的Na＋和Cl－離子，它們在電場力作用下向相反方向運(yùn)動。因?yàn)殡娏鞣较蛞?guī)定為正電荷定向移動的方向，故溶液中電流方向與Na＋定向移動方向相同，即由A指向B。Na＋和Cl－都是一價(jià)離子，每個離子的電荷量為e＝1.6×10－19C，NaCl溶液導(dǎo)電時(shí)，Na＋由A向B定向移動，Cl－由B向A運(yùn)動，負(fù)離子的運(yùn)動可以等效地看做正離子沿相反方向的運(yùn)動，可見，每秒鐘通過M則有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、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．如圖所示，福娃歡歡帶正電，福娃貝貝帶負(fù)電，用導(dǎo)體棒連接的瞬間，就一系列問題兩人發(fā)生爭執(zhí)，你認(rèn)為下列說法不正確的是()A．福娃歡歡說，電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，有瞬時(shí)電流B．福娃貝貝說，電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)，無電流C．福娃歡歡說，最終我們是等勢體D．福娃貝貝說，最終導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度等于零答案：B解析：帶正電荷的福娃歡歡的電勢高于帶負(fù)電荷的福娃貝貝的電勢，用導(dǎo)體棒連接的瞬間，電流表指針偏轉(zhuǎn)，有瞬時(shí)電流，A正確、B錯誤；最終達(dá)到靜電平衡，成為等勢體，導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度等于零，C、D正確。2．如圖所示，一根截面積為S的均勻長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度為v的勻速直線運(yùn)動時(shí)，由于棒運(yùn)動而形成的等效電流大小為()A．vq B．eq\f(q,v)C．qvS D．qv/S答案：A解析：在運(yùn)動方向上假設(shè)有一截面，則在t時(shí)間內(nèi)通過截面的電荷量為Q＝vt·q等效電流I＝eq\f(Q,t)＝vq故A正確。3．一段粗細(xì)均勻的金屬導(dǎo)體的橫截面積是S，導(dǎo)體單位長度的自由電子數(shù)為n，金屬內(nèi)的自由電子的電荷量為e，自由電子做無規(guī)則熱運(yùn)動的速率為v0，導(dǎo)體中通過的電流為I0。則下列說法中正確的是()A．自由電子定向移動的速率為v0B．自由電子定向移動的速率為v＝eq\f(I,neS)C．自由電子定向移動的速率為真空中的光速cD．自由電子定向移動的速率為v＝eq\f(I,ne)答案：D解析：本題考查的是對電流微觀表達(dá)式I＝nqSv的理解，關(guān)鍵是理解v和n的物理意義，式中n為單位體積內(nèi)自由電子數(shù)，而本題n為單位長度內(nèi)的自由電子數(shù)，t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體某一橫截面的自由電子數(shù)是長度為vt內(nèi)的自由電子，其數(shù)量為nvt，電荷量q＝nvte，所以電流I＝eq\f(q,t)＝nev，所以v＝eq\f(I,ne)，故選項(xiàng)D正確。4．(合肥一中～學(xué)年高二上學(xué)期期中)我國北京正負(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)中的電流是10mA時(shí)(設(shè)電子的速度是3×107m/s)，在整個環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為(電子電量e＝1.6×10－A．5×1011 B．5×1010C．1×102 D．1×104答案：A解析：電子轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間t＝eq\f(s,v)＝8×10－6s，整個環(huán)中電子的電量Q＝It＝8×10－8C，所以電子的數(shù)目n＝eq\f(Q,e)＝5×1011，故A正確。5．半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞中心軸線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有()A．若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B．若電荷量不變而使ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小答案：AB解析：正電荷Q均勻分布在橡膠環(huán)上，當(dāng)環(huán)轉(zhuǎn)動時(shí)，在環(huán)上任取一截面，則一個周期T內(nèi)穿過此截面的電荷量為Q，由電流的定義式I＝eq\f(Q,T)及T＝eq\f(2π,ω)得，環(huán)中等效電流為I＝eq\f(Q,T)＝eq\f(Qω,2π)，故選A、B。6．(吉林一中～學(xué)年度高二上學(xué)期11月)關(guān)于導(dǎo)體中的恒定電場，下列說法中正確的是()A．導(dǎo)體中的電場是由電源兩極在空間直接形成的B．導(dǎo)體中的電場是導(dǎo)體內(nèi)自由電荷形成的C．導(dǎo)體中的電場線始終和導(dǎo)線平行D．導(dǎo)體中的電場分布不隨電荷的移動和時(shí)間而改變答案：CD解析：導(dǎo)體中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的穩(wěn)定電場，電場的分布不隨時(shí)間發(fā)生改變。二、非選擇題7．導(dǎo)線中的電流是10－8A，導(dǎo)線的橫截面積為1mm2(1)在1s內(nèi)，有多少個電子通過導(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速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5×1028個自由電子)?(3)自由電子沿導(dǎo)線移動1cm，平均需要多少時(shí)間？答案：(1)6.25×1010個(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)個＝6.25×1010個。(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，某地區(qū)距地面約1km的空中有兩塊烏云，相距3km，它們因與空氣摩擦帶電，致使兩塊烏云之間的電勢差能保持約為3×109V不變。已知空氣的電場擊穿場強(qiáng)為3×106V/m。請對以下問題進(jìn)行估算。(1)當(dāng)兩塊烏云相距多少米時(shí)會發(fā)生電閃雷鳴？(2)當(dāng)電閃雷鳴時(shí)，若兩塊烏云之間通過的電量為500C，可釋放多少能量？