2023高中物理第2章恒定電流1電源和電流課時作業(yè)新人教版選修3-1

PAGE電源和電流基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～3題為單項選擇題，4、5題為多項選擇題)1．(綿陽市南山中學(xué)2022～2022學(xué)年高二上學(xué)期期中)以下說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232271)(B)A．導(dǎo)體中只要電荷運(yùn)動就形成電流B．在國際單位制中，電流的單位是AC．電流有方向，它是一個矢量D．根據(jù)I＝eq\f(q,t)，可知I與q成正比解析：電流是由導(dǎo)體中電荷的定向運(yùn)動形成的，在沒有電流的時候，導(dǎo)體中電荷也是在不停的運(yùn)動，只不過此時電荷的運(yùn)動時雜亂無章的，所以A錯誤；電流的單位是安培，所以B正確；電流是標(biāo)量，所以C錯誤；I＝eq\f(q,t)是電流的定義式，I與q無關(guān)，所以D錯誤。2．(杭州二中2022～2022學(xué)年高二檢測)關(guān)于電流，以下說法正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232272)(B)A．導(dǎo)體中無電流的原因是其內(nèi)部的自由電荷停止了運(yùn)動B．同一個金屬導(dǎo)體接在不同的電路中，通過的電流往往不同，電流大說明那時導(dǎo)體內(nèi)自由電荷定向運(yùn)動的速率大C．由于電荷做無規(guī)那么熱運(yùn)動的速率比電荷定向移動速率大得多，故電荷做無規(guī)那么熱運(yùn)動形成的電流也就大得多D．電流的傳導(dǎo)速率就是導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動速率解析：導(dǎo)體中無電流時，內(nèi)部的自由電荷仍在無規(guī)律運(yùn)動，選項A錯誤；由I＝nqvS可知，同一個金屬導(dǎo)體接在不同的電路中，通過的電流往往不同，電流大說明那時導(dǎo)體內(nèi)自由電荷定向運(yùn)動的速率大，選項B正確；電流的大小與電荷無規(guī)那么運(yùn)動的快慢無關(guān)，選項C錯誤；電流的傳導(dǎo)速率是電場形成的速度，約為光速，而自由電荷的定向移動速率遠(yuǎn)小于光速，選項D錯誤。3．在示波管中，電子槍2s內(nèi)發(fā)射了6×1013個電子，那么示波管中電流的大小為eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232273)(B)A．4.8×10－6A B．3.0×10－C．9.6×10－16A D．3.0×10－解析：電子槍2s內(nèi)發(fā)射了6×1013個電子，那么2s內(nèi)通過示波管橫截面的電子數(shù)為6×1013個，因此電流I＝eq\f(6×1013×1.6×10－19,2)A＝4.8×10－6A，故A正確。4．關(guān)于電流的方向，以下說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232274)(AD)A．在電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端B．電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢一端流向低電勢一端C．電子運(yùn)動形成的等效電流方向與電子運(yùn)動方向相同D．電容器充電時，電流從負(fù)極板流出，流入正極板解析：在電源供電的外部電路中，電流從正極流向負(fù)極，在電源的內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，電源正極電勢高于負(fù)極電勢，所以A正確，B錯誤。電子帶負(fù)電，電子運(yùn)動形成的電流方向與電子運(yùn)動的方向相反，C錯誤。電容器充電時，電子流入負(fù)極板，所以電流從負(fù)極板流出，流入正極板，D正確。5．如下圖，福娃歡歡帶正電，福娃貝貝帶負(fù)電，用導(dǎo)體棒連接的瞬間，就一系列問題兩人發(fā)生爭執(zhí)，你認(rèn)為以下說法正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232275)(ACD)A．福娃歡歡說，電流計指針偏轉(zhuǎn)，有瞬時電流B．福娃貝貝說，電流計指針不偏轉(zhuǎn)，無電流C．福娃歡歡說，最終我們是等勢體D．福娃貝貝說，最終導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度等于零解析：帶正電荷的福娃歡歡的電勢高于帶負(fù)電荷的福娃貝貝的電勢，用導(dǎo)體棒連接的瞬間，電流表指針偏轉(zhuǎn)，有瞬時電流，A正確、B錯誤；最終到達(dá)靜電平衡，成為等勢體，導(dǎo)體棒內(nèi)的電場強(qiáng)度等于零，C、D正確。二、非選擇題6．如下圖，在NaCl溶液中，正、負(fù)電荷定向移動，方向如下圖，假設(shè)測得2s內(nèi)有1.0×1018個Na＋和Cl－通過溶液內(nèi)部的橫截面M，試問：溶液中的電流方向如何？電流多大？eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232276)答案：溶液中的電流大小為0.16A，方向由A指向B。解析：NaCl溶液導(dǎo)電是靠自由移動的Na＋和Cl－離子，它們在電場力作用下向相反方向運(yùn)動。因?yàn)殡娏鞣较蛞?guī)定為正電荷定向移動的方向，故溶液中電流方向與Na＋定向移動方向相同，即由A指向B。Na＋和Cl－都是一價離子，每個離子的電荷量為e＝1.6×10－19C，NaCl溶液導(dǎo)電時，Na＋由A向B定向移動，Cl－由B向A運(yùn)動，負(fù)離子的運(yùn)動可以等效地看做正離子沿相反方向的運(yùn)動，可見，每秒鐘通過M那么有I＝eq\f(q,t)＝eq\f(q1＋q2,t)＝eq\f(1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－19,2)A＝0.16A7．(鄭州一中2022～2022學(xué)年高二上學(xué)期檢測)導(dǎo)線中的電流是10－8A，導(dǎo)線的橫截面積為1mm2。eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232277)(1)在1s內(nèi)，有多少個電子通過導(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速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5×1028個自由電子)?(3)自由電子沿導(dǎo)線移動1cm，平均需要多少時間？答案：(1)6.25×1010個(2)7.4×10－13m/s(3)1.35×1010解析：(1)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e)＝eq\f(10－8×1,1.6×10－19)個＝6.25×1010個。(2)由公式I＝neSv得v＝eq\f(I,neS)＝eq\f(10－8,8.5×1028×1.6×10－19×1×10－6)m/s≈7.4×10－13m/s。(3)由v＝eq\f(x,t)得t＝eq\f(x,v)＝eq\f(1×10－2,7.4×10－13)s≈1.35×1010s。能力提升一、選擇題(1、2題為單項選擇題，3～5題為多項選擇題)1．(北京101中學(xué)2022～2022學(xué)年高二段考)我國北京正、負(fù)電子對撞機(jī)的儲存環(huán)是周長為240m的近似圓形軌道，電子電荷量e＝1.6×10－19C，在整個環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為5×1011個，設(shè)電子的運(yùn)行速度是3×107m/s，那么環(huán)中的電流是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232278)(B)A．10mA B．1mAC．0.1mA D．0.01mA解析：電子運(yùn)動一周的時間為T＝eq\f(l,v)，在T時間內(nèi)通過任意橫截面的電荷量為：q＝ne，電流為：I＝eq\f(q,T)＝eq\f(nev,l)＝eq\f(5×1011×1.6×10－19×3×107,240)A＝10mA。2．(遼寧撫順一中2022～2022學(xué)年高二上學(xué)期期中)銅的摩爾質(zhì)量為M，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個自由電子，今有一根橫截面為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時，電子平均定向移動的速率為eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232279)(D)A．光速c B．eq\f(I,neS)C.eq\f(Iρ,neSM) D．eq\f(MI,neSρ)解析：假設(shè)電子定向移動的速率為v，那么在t時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積(vt·S)中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtSρ，物質(zhì)的量為eq\f(vtSρ,M)，所以電荷量q＝eq\f(vtSρne,M)，I＝eq\f(q,t)＝eq\f(vSρne,M)，于是得：v＝eq\f(IM,neSρ)。3．如下圖，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，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)線上取一個截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個截面B，假設(shè)在1秒內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個截面的eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232280)(AD)A．電流相等 B．電流不相等C．自由電子定向移動的速率相等 D．自由電子定向移動的速率不相等解析：由電流定義知I＝eq\f(q,t)，A正確，B錯誤。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錯誤，D正確。4．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)繞中心軸線以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，那么由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)有eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232281)(AB)A．假設(shè)ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，那么電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B．假設(shè)電荷量不變而使ω變?yōu)樵瓉淼?倍，那么電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C．假設(shè)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．假設(shè)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：正電荷Q均勻分布在橡膠環(huán)上，當(dāng)環(huán)轉(zhuǎn)動時，在環(huán)上任取一截面，那么一個周期T內(nèi)穿過此截面的電荷量為Q，由電流的定義式I＝eq\f(Q,T)及T＝eq\f(2π,ω)得，環(huán)中等效電流為I＝eq\f(Q,T)＝eq\f(Qω,2π)，應(yīng)選A、B。5．關(guān)于導(dǎo)體中的恒定電場，以下說法中正確的選項是eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232282)(CD)A．導(dǎo)體中的電場是由電源兩極在空間直接形成的B．導(dǎo)體中的電場是導(dǎo)體內(nèi)自由電荷形成的C．導(dǎo)體中的電場線始終和導(dǎo)線平行D．導(dǎo)體中的電場分布不隨電荷的移動和時間而改變解析：導(dǎo)體中的電場是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的穩(wěn)定電場，電場的分布不隨時間發(fā)生改變。二、非選擇題6．(甘肅慶陽一中2022～2022學(xué)年高二檢測)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差能保持約為3×109V不變?？諝獾碾妶鰮舸﹫鰪?qiáng)為3×106V/m。請對以下問題進(jìn)行估算。eq\x(導(dǎo)學(xué)號50232283)(1)當(dāng)兩塊烏云相距多少米時會發(fā)生電閃雷鳴？(2)當(dāng)電閃雷鳴時，假設(shè)兩塊烏云之間通過的電量為500C，可釋放多少能量？(3)這次放電現(xiàn)象歷時約0.01s，那么其平均電流約為多大？答案：(1)1000m(2)1.5×1012J(3)5×10解析：(1)由E＝eq\f(U,d)得d＝eq\f(U,E)＝eq\f(3×109,3×106)m＝1000m。(2)釋放的能量E能＝qU＝500×3×109J＝1.5×1012J。(3)由電流的定義得I＝eq\f(q,t)＝eq\f(500,0.01)A＝5×104A。7．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，空氣被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過程中，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。每千克煤粉會吸附mmol電子，每晝夜能除塵nkg，計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，一晝夜時間為