2024-2025學(xué)年新教材高中物理第11章電路及其應(yīng)用1電源和電流課時(shí)分層作業(yè)含解析新人教版必修第三冊(cè)

PAGE4-課時(shí)分層作業(yè)(十)電源和電流(建議用時(shí)：25分鐘)1．下列有關(guān)電源的電路中，導(dǎo)線內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度的說法正確的是()A．導(dǎo)線內(nèi)部的電場(chǎng)就是電源所形成的電場(chǎng)B．在靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)為零，而導(dǎo)體外部的場(chǎng)強(qiáng)不為零，所以導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)不是穩(wěn)定的C．因?yàn)閷?dǎo)體處于電源的電場(chǎng)中，所以導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)到處為零D．導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的，導(dǎo)體內(nèi)的電荷處于平衡狀態(tài)，電荷分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)也是穩(wěn)定的D[導(dǎo)線內(nèi)部的電場(chǎng)是電源和導(dǎo)線積累電荷所形成的兩部分電場(chǎng)的矢量和，穩(wěn)定后不同于靜電平衡(內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)到處為零)，而是場(chǎng)強(qiáng)大小恒定，方向與導(dǎo)線切線一樣，是一種動(dòng)態(tài)的平衡，故A錯(cuò)誤，D正確；在靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)是穩(wěn)定的，故B錯(cuò)誤；在導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)，該電場(chǎng)與點(diǎn)電荷的場(chǎng)疊加后為零時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)到處為零，故C錯(cuò)誤。]2．金屬導(dǎo)體內(nèi)電流增加，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(dòng)的速率增大C．導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的傳播速率增大D．導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速率增大B[對(duì)于確定的金屬導(dǎo)體，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是肯定的，而且導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的傳播速率也是肯定的，A、C錯(cuò)誤；導(dǎo)體內(nèi)電流增加是由于自由電子定向移動(dòng)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(dòng)速率增大會(huì)阻礙電流增加，D錯(cuò)誤。]3．關(guān)于電流的方向，下列說法正確的是()A．在金屬導(dǎo)體中，電流的方向是自由電子定向移動(dòng)的方向B．在電解液中，電流的方向?yàn)樨?fù)離子定向移動(dòng)的方向C．無(wú)論在何種導(dǎo)體中，電流的方向都與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反D．在電解液中，由于是正、負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流，所以電流有兩個(gè)方向C[無(wú)論在何種導(dǎo)體中，電流的方向都是正電荷定向移動(dòng)的方向，與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確。]4．關(guān)于導(dǎo)線中的電場(chǎng)，下列說法正確的是()A．導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線可以與導(dǎo)線相交B．導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)E是由電源電場(chǎng)E0和導(dǎo)線側(cè)面積累的電荷形成的電場(chǎng)E′疊加的結(jié)果C．導(dǎo)線側(cè)面積累電荷分布是穩(wěn)定的，故導(dǎo)線處于靜電平衡狀態(tài)D．導(dǎo)線中的電場(chǎng)是靜電場(chǎng)的一種B[導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)線與導(dǎo)線是平行的，故A錯(cuò)；導(dǎo)線中的電場(chǎng)是電源電場(chǎng)和導(dǎo)線側(cè)面的積累電荷形成的電場(chǎng)疊加而成的，故B對(duì)；導(dǎo)線內(nèi)電場(chǎng)不為零，不是靜電平衡狀態(tài)，導(dǎo)線中的電場(chǎng)是恒定電場(chǎng)，并非靜電場(chǎng)的一種，故C、D錯(cuò)。]5．關(guān)于電流，下列說法正確的是()A．導(dǎo)體中無(wú)電流的緣由是其內(nèi)部自由電荷停止了運(yùn)動(dòng)B．同種材料制成的兩個(gè)金屬導(dǎo)體都通電，則電流大的那個(gè)導(dǎo)體內(nèi)自由電荷定向移動(dòng)速率大C．由于電荷做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率比電荷定向移動(dòng)的速率大得多，故電荷做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)形成的電流也就大得多D．電荷做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)不形成電流D[電流是自由電荷定向移動(dòng)形成的，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子時(shí)刻都在做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；由電流的微觀表達(dá)式I＝nqSv可知，同種材料制成的導(dǎo)體，電流大小不單是由自由電荷定向移動(dòng)速率確定的，B錯(cuò)誤；無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)不會(huì)形成電流，只有電荷定向移動(dòng)才會(huì)形成電流，C錯(cuò)誤，D正確。]6．一個(gè)半導(dǎo)體收音機(jī)，電池供電的電流是8mA，也就是說()A．1h電池供應(yīng)1C的電荷量B．1000s電池供應(yīng)8C的電荷量C．1s電池供應(yīng)8C的電荷量D．1min電池供應(yīng)8C的電荷量B[依據(jù)I＝eq\f(q,t)知，1h電池供電量q1＝8×10－3×3.6×103C＝28.8C，A錯(cuò)誤；1000s電池供電量q2＝1000×8×10－3C＝8C，B正確；1s電池供電量q3＝1×8×10－3C＝8×10－3C，C錯(cuò)誤；1min電池供電量q4＝60×8×10－3C7．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)(設(shè)電子的速度是3×107m/s)，在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為(電子電荷量e＝1.6×10－A．5×1011 B．5×1010C．1×102 D．1×104A[電子轉(zhuǎn)一圈的時(shí)間t＝eq\f(l,v)＝8×10－6s，整個(gè)環(huán)中電子的電荷量q＝It＝8×10－8C，所以電子的數(shù)目n＝eq\f(q,e)＝5×1011，故A正確。]8.如圖所示，一根橫截面積為S的勻稱長(zhǎng)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．vqB．eq\f(q,v)C．vqSD．eq\f(qv,S)A[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。]9．假如導(dǎo)線中的電流為1mA，那么1s內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少個(gè)？若“220V60W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為273mA，則20s內(nèi)通過燈絲的橫截面的電子數(shù)目是多少個(gè)？[解析]q＝It＝1×10－3×1C＝1×10－3設(shè)電子的數(shù)目為n，則n＝eq\f(q,e)＝eq\f(1×10－3,1.6×10－19)個(gè)＝6.25×1015個(gè)當(dāng)“220V60W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí)，I＝273mAq＝It＝273×10－3×20C＝5.46C設(shè)電子的數(shù)目為N，則N＝eq\f(q,e)＝eq\f(5.46,1.6×10－19)個(gè)≈3.4×1019個(gè)。[答案]6.25×1015個(gè)3.4×1019個(gè)(建議用時(shí)：15分鐘)10．有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時(shí)間內(nèi)通過橫截面的電荷量乙是甲的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B[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(wú)法推斷v的大小，C、D錯(cuò)誤。]11．在探討長(zhǎng)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(chǎng)產(chǎn)生，在導(dǎo)體中移動(dòng)的自由電子受勻強(qiáng)電場(chǎng)的作用而加速，但又和做熱運(yùn)動(dòng)的陽(yáng)離子碰撞而減速，這樣邊反復(fù)碰撞邊向前移動(dòng)?？梢哉J(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(chǎng)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．elkUB[電場(chǎng)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。]12．(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?lái)的2倍，則電流也將變?yōu)樵瓉?lái)的2倍B．若電荷量Q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AB[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。]13．“氫火焰離子化監(jiān)測(cè)器”可以檢測(cè)出無(wú)機(jī)物氣體中極其微量的有機(jī)分子的含量，其裝置如圖所示，在氫火焰的作用下，有機(jī)物的分子電離為一價(jià)正離子和自由電子，而無(wú)機(jī)物的分子不會(huì)電離。設(shè)單位時(shí)間內(nèi)有n摩爾被檢測(cè)氣體進(jìn)入檢測(cè)器，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，使得電流表的示數(shù)漸漸變大，直到達(dá)到最大值I，求有機(jī)物分子與被檢測(cè)氣體分子的數(shù)目的比值K是多少。(阿伏加德羅常數(shù)為NA，電子的電荷