2019高中物理21電源和電流同步練習(xí)新人教版選修31

1、2019-2020學(xué)年高中物理 2.1電源和電流同步練習(xí) 新人教版選修3-11.關(guān)于電流的方向,下列說法中正確的是()A.電源供電的外部電路中,電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端B.電源內(nèi)部,電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端C.電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相同D.電容器充電時(shí),電流從正極板流出,流入負(fù)極板解析:在電源的外部電路中,電流從電源正極流向負(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(shì)高于負(fù)極電勢(shì),所以選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。電子帶負(fù)電,電子運(yùn)動(dòng)形成的電流方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反,選項(xiàng)C錯(cuò)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,選

2、項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:A2.下列關(guān)于電流的說法中,正確的是()A.金屬導(dǎo)體中,電流的傳導(dǎo)速率就是自由電子定向移動(dòng)的速率B.導(dǎo)體兩端電勢(shì)差增大時(shí),電流增大,電流的傳導(dǎo)速率也增大C.電路接通后,自由電子由電源出發(fā)只要經(jīng)過一個(gè)極短的時(shí)間就能到達(dá)用電器D.通電金屬導(dǎo)體中,電流的傳導(dǎo)速率比自由電子的定向移動(dòng)速率大得多解析:電荷的定向移動(dòng)形成電流,電流在金屬導(dǎo)體中的傳導(dǎo)速率等于光速,而金屬導(dǎo)體中自由電子的定向移動(dòng)速率比光速小得多,選項(xiàng)D正確。答案:D3.我國北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長為240 m的近似圓形軌道,電子電荷量e=1.6×10-19 C,在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為5×1011

3、個(gè),設(shè)電子的運(yùn)行速度是3×107 m/s,則環(huán)中的電流是()A.10 mAB.1 mAC.0.1 mAD.0.01 mA解析:電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間為T=,在T時(shí)間內(nèi)通過任意橫截面的電荷量為q=ne,電流為I= A=10 mA。答案:A4.如圖所示,在NaCl溶液中,正、負(fù)電荷定向移動(dòng),其中Na+水平向右移動(dòng)。若測得4 s內(nèi)分別有1.0×1018個(gè)Na+和Cl-通過溶液內(nèi)部的橫截面M,那么溶液中的電流方向和大小為()A.水平向左0.8 AB.水平向右0.08 AC.水平向左0.4 AD.水平向右0.04 A解析:溶液導(dǎo)電靠的是自由移動(dòng)的Na+和Cl-離子,它們?cè)陟o電力的作用下向

4、相反的方向運(yùn)動(dòng),因?yàn)殡娏鞣较蛞?guī)定為正電荷定向移動(dòng)的方向,故溶液中電流方向應(yīng)向右。鈉離子和氯離子都是一價(jià)離子,每個(gè)離子的電荷量都為元電荷,由I=,解得I=0.08 A,故選B。答案:B5.(多選)在由電源、導(dǎo)線等電路元件所組成的電路中,以下說法正確的是()A.導(dǎo)線中的電場強(qiáng)度處處為零B.導(dǎo)線中的電場方向跟導(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:在電源和導(dǎo)線中感應(yīng)電荷的共同作用下,垂直于導(dǎo)線方向的電場相互抵消,在導(dǎo)線中形成了沿導(dǎo)線方向的電場,即導(dǎo)線中的電場方向跟導(dǎo)線方向平行,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;導(dǎo)線內(nèi)有電場,說明導(dǎo)體不是靜電平衡狀態(tài),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;沿電場方

5、向電勢(shì)逐漸降低,電場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,選項(xiàng)D正確。答案:BD6.(多選)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)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),則由圓環(huán)產(chǎn)生的等效電流()A.若不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B.若電荷量Q不變而使變?yōu)樵瓉淼?倍,則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C.若使、Q不變,將圓環(huán)拉伸,使環(huán)半徑增大,電流將變大D.若使、Q不變,將圓環(huán)拉伸,使環(huán)半徑增大,電流將變小解析: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=,又

6、T=,所以I=。由上式可知,選項(xiàng)A、B正確。答案:AB7.(多選)如圖所示,將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來,已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍,在銅導(dǎo)線上取一個(gè)截面A,在鋁導(dǎo)線上取一個(gè)截面B,若在1秒內(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)的速率不相等解析:由電流定義知I=,故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)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,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。答案:AD8.如圖所示,有一個(gè)電子射線管(陰極射線管),當(dāng)從陰極射出的

7、電子形成的電流為5.6 A時(shí),每秒從陰極發(fā)射出的電子數(shù)目為多少?(已知e=1.60×10-19 C)解析:由I=5.6×10-6 A,所以每秒陰極射出電子的總電荷量Q=It=5.6×10-6 C,則電子數(shù)N=3.5×1013。答案:3.5×1013B組1.如圖所示,兩個(gè)帶絕緣柄的金屬球A、B,A帶負(fù)電,B不帶電,用導(dǎo)體棒連接A、B瞬間,下列說法中錯(cuò)誤的是()A.有瞬時(shí)電流形成,方向由A到BB.A、B兩端的電勢(shì)不相等C.導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度不等于零D.導(dǎo)體棒內(nèi)的自由電荷受靜電力作用做定向移動(dòng)解析:A、B兩個(gè)導(dǎo)體,由于A帶負(fù)電,在A導(dǎo)體周圍存在指向A

8、的電場,故B端所在處的電勢(shì)應(yīng)高于A端電勢(shì),導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度不等于零,棒中的自由電荷在靜電力的作用下發(fā)生定向移動(dòng),由于導(dǎo)體棒中的自由電荷為電子,故移動(dòng)方向由A指向B,電流方向應(yīng)由B指向A。答案:A2.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,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,而選項(xiàng)B正確。由于I=nqSv,得v=,由

9、于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n·q不知道),所以無法判斷v,故正確選項(xiàng)為B。答案:B3.如圖所示,電解池內(nèi)有一價(jià)離子的電解液,t時(shí)間內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1,負(fù)離子數(shù)是n2,設(shè)元電荷為e,以下解釋中正確的是()A.正離子定向移動(dòng)形成電流方向從AB,負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向從BAB.溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動(dòng),電流抵消C.溶液內(nèi)電流方向從A到B,電流I=D.溶液內(nèi)電流方向從A到B,電流I=解析:正離子定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?負(fù)離子定向移動(dòng)方向與電流方向相反,正、負(fù)離子向相反方向移動(dòng),電流不能抵消,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;由于溶液內(nèi)的電流是正、負(fù)離子共同形成的,則電流I=,故選項(xiàng)

10、C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。答案:D4.在顯像管的電子槍中,從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場,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時(shí),一小段長為l的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是()A.B.C.D.解析:設(shè)電子經(jīng)加速電場加速后的速度為v,電子束中單位長度內(nèi)自由電子數(shù)為n,則eU=mv2,I=nev,長為l的電子束中的電子數(shù)N=nl,聯(lián)立以上三式解得N=。答案:B5.(多選)通常一次閃電過程歷時(shí)約0.20.3 s,它由若干個(gè)相繼發(fā)生的閃擊構(gòu)成。每個(gè)閃擊持續(xù)時(shí)間僅4080 s,電荷轉(zhuǎn)移主要發(fā)生在第一個(gè)閃擊過程中。在某一次閃電

11、前云地之間的電勢(shì)差約為1.0×109 V,云地間距離約為1 km;第一個(gè)閃擊過程中云地間轉(zhuǎn)移的電荷量約為6 C,閃擊持續(xù)時(shí)間約為60 s。假定閃電前云地間的電場是均勻的。根據(jù)以上數(shù)據(jù),下列判斷正確的是()A.閃電電流的瞬時(shí)值可達(dá)到1×105 AB.整個(gè)閃電過程的平均功率約為1×1014 WC.閃電前云地間的電場強(qiáng)度約為1×106 V/mD.整個(gè)閃電過程向外釋放的能量約為6×106 J解析:根據(jù)題意,由電流定義式可得,閃電電流瞬時(shí)值I=1×105 A,選項(xiàng)A正確;整個(gè)過程平均功率為P=2×1010 W3×1010 W

12、,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;閃電前云地間的電場強(qiáng)度約為E=1×106 V/m,選項(xiàng)C正確;整個(gè)閃電過程向外釋放的能量約為E=QU=6×109 J,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:AC6.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?解析:根據(jù)電流大小的定義式去求解,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)截面的電荷量Q=e,則有I=,再由庫侖力提供向心力有k=mr得T=,解得I=。答案:7.夏季某日午后,某地區(qū)距地面約1 km的空中有兩塊烏云,相距3 km,它們因與空氣摩擦帶電,致使兩塊烏云之間的電勢(shì)差能保持約為3×109 V不變。已知空氣的電場擊穿電場強(qiáng)度為3×106 V/m。請(qǐng)對(duì)以下問題進(jìn)行估算。(1)當(dāng)兩塊烏云相距多少米時(shí)會(huì)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