2024-2025學(xué)年新教材高中物理第十一章電路及其應(yīng)用第1節(jié)電源和電流作業(yè)含解析新人教版必修3

PAGEPAGE5第1節(jié)電源和電流A組·基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)1．關(guān)于電流，下列說法中正確的是()A．通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流越大B．電子運(yùn)動(dòng)的速率越大，電流越大C．因?yàn)殡娏饔蟹较颍噪娏魇鞘噶緿．單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大【答案】D【解析】依據(jù)I＝eq\f(q,t)可知，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，電流不肯定越大，故A錯(cuò)誤；依據(jù)I＝neSv可知，電子運(yùn)動(dòng)的速率越大，電流不肯定越大，故B錯(cuò)誤；電流有方向，但是電流是標(biāo)量，故C錯(cuò)誤；依據(jù)I＝eq\f(q,t)可知，單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大，故D正確．2．關(guān)于電流的說法中正確的是()A．依據(jù)I＝eq\f(q,t)，可知I與q成正比B．假如在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(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”是國際單位制中的基本單位【答案】D【解析】依據(jù)I＝eq\f(q,t)，可以知道I是通過某一橫截面積的電量q與通過這些電量所用時(shí)間t的比值．當(dāng)t肯定時(shí)，I與q成正比，當(dāng)q肯定時(shí)，通電時(shí)間越長，電流越小，故A錯(cuò)誤；恒定電流的電流大小和方向都不隨時(shí)間改變，而在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，只能說明大小相等，不能說明方向也不變，故B錯(cuò)誤；電流有方向，但電流的運(yùn)算滿意代數(shù)法則，而矢量的運(yùn)算滿意平行四邊形定則，故電流是標(biāo)量，故C錯(cuò)誤；電流的單位“安培”是國際單位制中的基本單位，故D正確．3．在探討長度為l、橫截面積為S的勻稱導(dǎo)體中的電流時(shí)，在導(dǎo)體兩端加上電壓U，于是導(dǎo)體中有勻強(qiáng)電場產(chǎn)生，在導(dǎo)體中移動(dòng)的自由電子受勻強(qiáng)電場的作用而加速，但又和做熱運(yùn)動(dòng)的陽離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)碰撞邊向前移動(dòng)．可以認(rèn)為阻礙電子向前運(yùn)動(dòng)的阻力大小與電子移動(dòng)的平均速率v成正比，其大小可以表示成kv(k為恒量)．電場力和碰撞的阻力平衡時(shí)，導(dǎo)體中的電子移動(dòng)的平均速率v為肯定值，這肯定值是()A．eq\f(ekU,l) B．eq\f(eU,kl)C．eq\f(elU,k) D．elkU【答案】B【解析】電場力和碰撞阻力平衡時(shí)，有kv＝eE＝eeq\f(U,l)，所以電子定向移動(dòng)的平均速率v＝eq\f(eU,kl)，B正確．4．有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而乙在單位時(shí)間內(nèi)通過橫截面的電荷量是甲的2倍，以下說法正確的是()A．甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B．乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍C．乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速度是甲導(dǎo)體的2倍D．甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速度大小相等【答案】B【解析】由于單位時(shí)間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過乙導(dǎo)體的電流是甲的2倍，A錯(cuò)誤，B正確；由于I＝nqSv，所以v＝eq\f(I,nqS)，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n、q不知道)，所以無法推斷v的大小，C、D錯(cuò)誤．5．(多選)如圖所示，將左邊的細(xì)銅導(dǎo)線與右邊的粗銅導(dǎo)線連接起來，已知粗銅導(dǎo)線的橫截面積是細(xì)銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在細(xì)銅導(dǎo)線上取一個(gè)截面A，在粗銅導(dǎo)線上取一個(gè)截面B，若在1s內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個(gè)截面的()A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動(dòng)的速率相等D．自由電子定向移動(dòng)的速率不相等【答案】AD【解析】由電流定義知I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)，故A正確，B錯(cuò)誤；由電流的微觀表達(dá)式I＝nSqv知，I、n、q均相等，因?yàn)镾A<SB，所以vA>vB，故C錯(cuò)誤，D正確．6．(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)生的等效電流下列說法正確的是()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Q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】截取圓環(huán)的任一截面S，如圖所示，在橡膠圓環(huán)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過這個(gè)截面的電荷量為Q，則有I＝eq\f(q,t)＝eq\f(Q,T)，又T＝eq\f(2π,ω)，所以I＝eq\f(Qω,2π)，可知，電流的大小只與Q和ω有關(guān)，A、B正確，C、D錯(cuò)誤．7．如圖所示，一根橫截面積為S的勻稱長直橡膠棒上勻稱地帶有負(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(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為()A．vq B．eq\f(q,v)C．vqS D．eq\f(qv,S)【答案】A【解析】經(jīng)過時(shí)間t，通過右端橫截面的電荷量Q＝qvt，依據(jù)I＝eq\f(Q,t)得I＝vq，A正確．8．通過一個(gè)導(dǎo)體的電流是5A，經(jīng)過4min通過該導(dǎo)體橫截面的電荷量是()A．20C B．50CC．1200C D．2000C【答案】C【解析】t＝4min＝240s，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量Q＝It＝5A×240s＝1200C．故選C．9．已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，氫原子的電子在原子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？【答案】eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr)【解析】截取電子運(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)，通過這個(gè)橫截面的電荷量q＝e則有I＝eq\f(q,t)＝eq\f(e,T)①再由庫侖力供應(yīng)向心力，有eq\f(ke2,r2)＝meq\f(4π2,T2)·r解得T＝eq\f(2πr,e)eq\r(\f(mr,k))②由①②解得I＝eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr)．B組·實(shí)力提升10．一個(gè)阻值為R的電阻兩端加上電壓U后，通過電阻橫截面的電荷量q隨時(shí)間改變的圖像如圖所示，此圖像的斜率可表示為()A．U B．RC．eq\f(U,R) D．eq\f(1,R)【答案】C【解析】此圖線的斜率表示電流，即I＝eq\f(q,t)，又由歐姆定律知I＝eq\f(U,R)，C正確．11．銅的摩爾質(zhì)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(mI,neSρ)【答案】D【解析】假設(shè)電子定向移動(dòng)的速率為v，那么在t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vtS中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtSρ，摩爾數(shù)為eq\f(vtSρ,m)，所以電荷量q＝eq\f(vtSρne,m)，因電流I＝eq\f(q,t)＝eq\f(vSρne,m)，于是得到v＝eq\f(mI,neSρ)．12．(多選)如圖所示的電解池接入電路后，在t秒內(nèi)有n1個(gè)一價(jià)正離子通過溶液內(nèi)某截面S，有n2個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過溶液內(nèi)某截面S，設(shè)e為元電荷，以下說法正確的是()A．電流方向從A→BB．當(dāng)n1>n2時(shí)，電流為I＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n1－n2))e,t)C．當(dāng)n1<n2時(shí)，電流為I＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n2－n1))e,t)D．無論n1、n2大小如何，電流都為I＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n1＋n2))e,t)【答案】AD【解析】依據(jù)題意可以知道，流過溶液截面上的電量q＝(n1＋n2)e，則電流I＝eq\f(n2＋n1e,t)，方向與正電荷的定向移動(dòng)方向相同，故由A到B．故A、D正確，B、C錯(cuò)誤．13．有一條橫截面積為S＝1mm2的銅導(dǎo)線，當(dāng)導(dǎo)線兩端加上恒定的電壓時(shí)，導(dǎo)線內(nèi)自由電子定向運(yùn)動(dòng)的平均速率為v＝7.5×10－5m/s，已知銅的摩爾質(zhì)量為M＝6.4×10－2kg/mol，銅的密度為ρ＝8.9×103kg/m3，阿伏加德羅常數(shù)NA＝6.02×1023mol－1，電子的電量e【答案】