高中物理滬科版1第三章從電表電路到集成電路 學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)10

學(xué)業(yè)分層測(cè)評(píng)(十)研究電流、電壓和電阻(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．下面說(shuō)法正確的是()A．電流的方向就是電荷移動(dòng)的方向B．在一直流電源的外電路上，越靠近電源負(fù)極，電勢(shì)越低C．電流都是由電子的定向移動(dòng)形成的D．電流強(qiáng)度是有方向的量，所以是矢量【解析】電流的方向是正電荷定向移動(dòng)的方向，故A錯(cuò)誤；在電路中，沿電流的方向就是電勢(shì)降落的方向，故B正確．【答案】B2．(多選)(2023·渝北區(qū)高二檢測(cè))如圖3-2-5，驗(yàn)電器A帶負(fù)電，驗(yàn)電器B不帶電，用導(dǎo)體棒連接A、B的瞬間，下列說(shuō)法中正確的是()圖3-2-5A．有瞬時(shí)電流形成B．有持續(xù)電流形成C．電流方向由A到BD．導(dǎo)體棒內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力作用下做定向移動(dòng)【解析】導(dǎo)體棒內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力作用下做定向移動(dòng)形成電流，但沒(méi)有持續(xù)的電壓，所以只能形成瞬時(shí)電流，A、D項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電子做定向移動(dòng)的方向是由A到B，電流方向由B到A，C項(xiàng)錯(cuò)誤．【答案】AD3.(2023·三明一中高二檢測(cè))如圖3-2-6所示，電解液接入電路后在ts內(nèi)有n1個(gè)一價(jià)正離子通過(guò)溶液內(nèi)截面S，有n2個(gè)二價(jià)負(fù)離子通過(guò)溶液內(nèi)截面S，設(shè)e為元電荷，則以下關(guān)于該截面電流的說(shuō)法正確的是()圖3-2-6A．當(dāng)n1＝n2時(shí)，電流大小為零B．當(dāng)n1>n2時(shí)，電流方向由A指向B，電流I＝eq\f(n1－2n2e,t)C．當(dāng)n1<n2時(shí)，電流方向由B指向A，電流I＝eq\f(2n2－n1e,t)D．電流方向由A指向B，電流I＝eq\f(n1＋2n2e,t)【解析】電荷的定向移動(dòng)形成電流，習(xí)慣上規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，在電解液?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，負(fù)離子定向移動(dòng)，等效于等量的正離子向反方向定向移動(dòng)．電流方向按規(guī)定應(yīng)是由A指向B，電流大小為：I＝eq\f(|q1|＋|q2|,t)＝eq\f(n1e＋2n2e,t)＝eq\f(n1＋2n2e,t).【答案】D4．氫原子核外只有一個(gè)電子，它繞氫原子核運(yùn)動(dòng)的角速度為ω＝π×1016rad/s，則電子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流為()A．8×104A B．8×10C．4×104A D．4×10【解析】電子繞原子核運(yùn)動(dòng)的周期為：T＝eq\f(2π,ω)＝eq\f(2π,π×1016)s＝2×10－16s電子繞核運(yùn)動(dòng)的等效電流為：I＝eq\f(e,T)＝eq\f×10－19,2×10－16)A＝8×10－4A，B正確，A、C、D錯(cuò)誤．【答案】B5．北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是長(zhǎng)為240m的近似圓形軌道，當(dāng)環(huán)中的電流為10mA時(shí)，若電子的速率為光速的十分之一，則在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為()A．5×1011 B．5×1019C．×1013 D．×103【解析】環(huán)周長(zhǎng)為240m，電子速率為eq\f(c,10)，則電子布滿(mǎn)整個(gè)環(huán)周長(zhǎng)所用時(shí)間t＝240/eq\f(c,10)s，由Q＝It知環(huán)內(nèi)總電子數(shù)N＝eq\f(Q,e)＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(10×10－3×240/\f(c,10)))/×10－19)＝5×1011(個(gè))．【答案】A6．在彩色電視機(jī)的顯像管中，從電子槍射出的電子在高電壓U作用下被加速，形成大小為I的電流，設(shè)電子的電荷量為e，電子質(zhì)量為m，打在熒光屏上的高速電子全被熒光粉吸收，在ts內(nèi)打到熒光屏上的電子個(gè)數(shù)為()A．It B．me/tC．It/e D．mIt/e【解析】ts內(nèi)打到熒光屏上的總電荷量q＝It，故有電子數(shù)n＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e).【答案】C7．(多選)橫截面積為S的導(dǎo)線(xiàn)中通有電流I，已知導(dǎo)線(xiàn)每單位體積中有n個(gè)自由電子，每個(gè)自由電子的電荷量是e，自由電子定向移動(dòng)的速率是v，則在時(shí)間Δt內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電子數(shù)是()A．nSvΔt B．nvΔt\f(IΔt,e) \f(IΔt,Se)【解析】(1)根據(jù)電流的定義求解：由電流的計(jì)算式I＝eq\f(q,t)可知，在時(shí)間Δt內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)橫截面的電荷量q＝IΔt，所以在這段時(shí)間內(nèi)通過(guò)的自由電子數(shù)為N＝eq\f(q,e)＝eq\f(IΔt,e)，C對(duì)，D錯(cuò)．(2)根據(jù)電流形成的微觀(guān)原因求解：設(shè)自由電子定向移動(dòng)的速率是v，因此在時(shí)間Δt內(nèi)，位于橫截面積為S、長(zhǎng)L＝vΔt的這段導(dǎo)線(xiàn)內(nèi)的自由電子都能通過(guò)橫截面，這段導(dǎo)線(xiàn)的體積V＝SL＝SvΔt，所以在時(shí)間Δt內(nèi)通過(guò)橫截面S的自由電子數(shù)為N＝nV＝nSvΔt，A對(duì)，B錯(cuò)．【答案】AC8．某品牌手機(jī)在待機(jī)工作狀態(tài)時(shí)，通過(guò)的電流是4微安，則該手機(jī)一天時(shí)間內(nèi)通過(guò)的電荷量是多少？通過(guò)的自由電子個(gè)數(shù)是多少？【解析】通過(guò)的電量為：q＝It＝4×10－6×24×3600C≈0.35C.通過(guò)的電子數(shù)為：N＝eq\f(q,e)＝eq\f(4×10－6×24×3600C,×10－19C)＝×1018(個(gè))．【答案】C×1018個(gè)[能力提升層次]9．銅的相對(duì)原子質(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(xiàn)，當(dāng)通過(guò)的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)的速率為()A．光速c \f(I,neS)\f(ρI,neSm) \f(mI,neSρ)【解析】假設(shè)電子定向移動(dòng)的速率為v，那么在t秒內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vt·S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).解得：v＝eq\f(Im,neSρ).【答案】D10．(多選)有一橫截面積為S的銅導(dǎo)線(xiàn)，流經(jīng)其中的電流為I，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線(xiàn)中有n個(gè)自由電子，每個(gè)自由電子的電荷量為e，此時(shí)電子定向移動(dòng)的速率為v，則在Δt時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目可表示為()A．nvΔtS B．nvΔt\f(IΔt,e) \f(e,IΔt)【解析】根據(jù)電流I＝nevS，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目為N0＝eq\f(I,e)＝nvS，Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)目為N＝N0Δt＝nvSΔt，在Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為Q＝IΔt，在Δt時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電子數(shù)目為N＝eq\f(Q,e)＝eq\f(IΔt,e)，所以A、C正確．【答案】AC11．某次閃電持續(xù)時(shí)間為s，所形成的平均電流為×104A，若閃電過(guò)程中產(chǎn)生的電荷量以【解析】閃電釋放的電荷量為q＝I1t1，解得q＝×104C，則電燈照明時(shí)間t2＝eq\f(q,I2)＝×104s≈h.【答案】×104s(約h)12．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(shì)差能保持約為3×109V不變．已知空氣的電場(chǎng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)為3×106V/m.現(xiàn)對(duì)以下問(wèn)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(guò)的電量為500C，可釋放多少能量？(3)這次放電現(xiàn)象歷時(shí)約s，則其平均電流約為多大？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：37930033】【解析】(1)由E＝eq