2024-2025學(xué)年高中物理第二章恒定電流1電源和電流課時(shí)作業(yè)含解析新人教版選修3-11

PAGE7-電源和電流(20分鐘50分)一、選擇題(本題共5小題,每小題6分,共30分)1.關(guān)于電流強(qiáng)度,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.導(dǎo)體中的電流強(qiáng)度越大,表示通過(guò)其橫截面的電荷量越多B.在相同時(shí)間內(nèi),通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中電流強(qiáng)度就越小C.通電時(shí)間越短,電流強(qiáng)度越大D.單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量越多,導(dǎo)體中電流強(qiáng)度越大【解析】選D。依據(jù)電流強(qiáng)度的定義:I=,即電流強(qiáng)度等于單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量,與通電的時(shí)間無(wú)關(guān),所以A、B、C不符合題意。電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷量大小,電流越大,單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)越多。2.如圖所示,一根橫截面積為S的勻稱長(zhǎng)直橡膠棒上勻稱帶有負(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 ()A.vqB.C.qvSD.【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==vq,故A項(xiàng)正確。3.安培提出了聞名的分子電流假說(shuō),依據(jù)這一假說(shuō),電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流。設(shè)電量為e的電子以速率v繞原子核沿順時(shí)針?lè)较蜃霭霃綖閞的勻速圓周運(yùn)動(dòng),關(guān)于該環(huán)形電流的說(shuō)法,正確的是 ()A.電流強(qiáng)度為,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針B.電流強(qiáng)度為,電流方向?yàn)轫槙r(shí)針C.電流強(qiáng)度為,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針D.電流強(qiáng)度為,電流方向?yàn)槟鏁r(shí)針【解析】選C。電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流,電子運(yùn)動(dòng)周期為T=,依據(jù)電流的定義式得:電流強(qiáng)度為I===。因?yàn)殡娮訋ж?fù)電,所以電流方向與電子定向移動(dòng)方向相反,即沿逆時(shí)針?lè)较?所以C正確。4.如圖所示的電解槽接入電路后,在t秒內(nèi)有n1個(gè)1價(jià)正離子通過(guò)溶液內(nèi)截面S,有n2個(gè)1價(jià)負(fù)離子通過(guò)溶液內(nèi)截面S,設(shè)e為基元電荷,以下說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)n1=n2時(shí)電流強(qiáng)度為零B.當(dāng)n1>n2時(shí),電流方向從A→B,電流強(qiáng)度為I=C.當(dāng)n1<n2時(shí),電流方向從B→A,電流強(qiáng)度I=D.電流方向從A→B,電流強(qiáng)度I=【解析】選D。本題考查電流方向和電流強(qiáng)度的定義式I=,電荷的定向移動(dòng)形成電流,金屬導(dǎo)體中定向移動(dòng)的是帶負(fù)電的自由電子,這時(shí)電流的方向與自由電子定向移動(dòng)方向相反,在電解液導(dǎo)電時(shí),定向移動(dòng)的電荷有正離子和負(fù)離子,它們同時(shí)向相反方向移動(dòng)形成電流,所以,電流強(qiáng)度應(yīng)當(dāng)是I=,電流方向應(yīng)是從A→B。5.在顯像管的電子槍中,從炙熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場(chǎng),設(shè)其初速度為零,經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束。已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m,則在剛射出加速電場(chǎng)時(shí),一小段長(zhǎng)為Δl的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是 ()A. B.C. D.【解析】選B。設(shè)單位體積內(nèi)電子數(shù)為n,對(duì)電子加速過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理:eU=mv2,所以電子剛出電場(chǎng)時(shí)定向移動(dòng)速度v=由電流的微觀表達(dá)式I=nSqv得:n==,Δl內(nèi)的電子數(shù)為:N=n·ΔlS=,故B正確。二、非選擇題(本題共2小題,共20分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)6.(10分)已知電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,氫原子的電子在核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少?【解析】取電子運(yùn)動(dòng)軌道的任一截面,在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi),通過(guò)這個(gè)截面的電荷量q=e,則有:I==再由庫(kù)侖力供應(yīng)向心力有:k=m·r得T=解得I=。答案:7.(10分)如圖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,AB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,計(jì)算高壓電源的電流強(qiáng)度I。(電子電荷量設(shè)為e,阿伏加德羅常數(shù)為NA,一晝夜時(shí)間為t)【解析】依據(jù)電流的計(jì)算式I=可知,只要求出通過(guò)電源的電荷量即可求出高壓電源的電流;由于空氣電離后空氣中的正離子和電子都可以移動(dòng),兩者產(chǎn)生的電流方向相同,所以流向電源的電荷量Q是煤粉吸附的負(fù)電荷電荷量Q′的兩倍;煤粉吸附的電荷量Q′=mnNAe,Q′=Q,I=,聯(lián)馬上可解得電流大小I=。答案:(25分鐘50分)一、選擇題(本題共6小題,每小題5分,共30分)1.關(guān)于電流的說(shuō)法中正確的是 ()A.依據(jù)I=可知I與q成正比B.假如在兩段相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等,則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C.電流有方向,電流是矢量D.電流的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位【解析】選D。依據(jù)電流的定義式可知,電流與q、t皆無(wú)關(guān),明顯選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的;在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等,電流才是恒定電流,所以,選項(xiàng)B也是錯(cuò)誤的;電流是標(biāo)量,故選項(xiàng)C也不對(duì)。2.(2024·安慶高二檢測(cè))關(guān)于電源和電流,下列說(shuō)法中正確的是 ()A.電流是由大量電荷的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)形成的B.電路中只要有電源,就肯定會(huì)有電流C.在電源外部,電流從電源的正極流向負(fù)極D.電流的方向總是從電源的正極流向負(fù)極【解析】選C。電荷的定向移動(dòng)形成電流,電荷的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)不會(huì)形成電流,故A錯(cuò)誤;電路中有電源,假如電路沒(méi)有閉合,則電路中沒(méi)有電流,故B錯(cuò)誤;在電源外部,電流由電源正極流向電源負(fù)極,故C正確;在電源的內(nèi)部,電流由電源的負(fù)極流向正極,故D錯(cuò)誤。故選C。3.我國(guó)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長(zhǎng)為240m的近似圓形軌道。當(dāng)環(huán)中的電流是10mA時(shí)(已知電子的速度是3×107m/s,電荷量為A.105 B.108 C.1011 【解析】選C。電子運(yùn)動(dòng)一周用的時(shí)間為t==s=8×10-6s,而電流表達(dá)式為I=,則總電荷量為Q=It=0.01×8×10-6C=8×10-8C,在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為n==個(gè)=5×1011個(gè),數(shù)量級(jí)為1011。故選C。4.(多選)半徑為R的橡膠圓環(huán)勻稱帶正電,總電荷量為Q,現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過(guò)圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),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?lái)的2倍,則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B.若電荷量不變而使ω變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2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【解析】選A、B。截取圓環(huán)的任一截面S,則在橡膠環(huán)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間內(nèi)通過(guò)這個(gè)截面的電荷量為Q,即I====,由上式可知,A、B正確。5.(多選)充電寶是當(dāng)今流行的移動(dòng)充電電源,人們可以隨時(shí)隨地給手機(jī)充電。如圖為某容量為12000mA·h的充電寶,下列說(shuō)法正確的是 ()A.該充電寶儲(chǔ)存的電荷量為43200B.該充電寶能給手機(jī)充電12000hC.該充電寶充電的電流大小為12000mAD.若手機(jī)通話時(shí)平均電流為200mA,則該充電寶能支持手機(jī)通話最長(zhǎng)可達(dá)60h【解析】選A、D。依據(jù)公式:q=It=12000×10-3×3600C=43200C,12000mA·h是充電寶的容量,不知道充電寶給手機(jī)充電時(shí)的電流,所以不能推斷出充電的時(shí)間,故B錯(cuò)誤;12000mA·h是充電寶的容量,不表示該充電寶充電的電流大小為12000mA,故C錯(cuò)誤;若手機(jī)通話時(shí)平均電流為200mA,則該充電寶能支持手機(jī)通話最長(zhǎng)時(shí)間為:t′==s=216000s=60h,故D正確。6.在彩色電視機(jī)的顯像管中,從電子槍射出的電子在加速電壓U的作用下被加速,且形成電流強(qiáng)度為I的平均電流。若打在熒光屏上的高速電子全部被熒光屏汲取,在t秒內(nèi)打在熒光屏上的電子數(shù)為 ()A. B. C. D.【解析】選B。在任何相等時(shí)間里,電子流淌通過(guò)的任一橫截面的電荷量是相等的,熒光屏是最終的一個(gè)橫截面,故t時(shí)間里通過(guò)該橫截面的電荷量為:Q=It,可得t時(shí)間里打在熒光屏上的電子數(shù)目為n==。二、非選擇題(本題共2小題,共20分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)7.(10分)(2024·宜春高二檢測(cè))導(dǎo)線中的電流是10-8A,導(dǎo)線的橫截面積為1mm(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)1cm,【解析】(1)N===個(gè)=6.25×1010個(gè)。(2)由公式I=neSv得v==m/s≈7.4×10-13m(3)由v=得t==s≈1.35×1010s。答案:(1)6.25×1010個(gè)(2)7.4×10-13(3)1.35×1010s8.(10