2025年高考物理 人教版必修第3冊第11章　第1節(jié)含答案

2025年高考物理人教版必修第3冊第11章第1節(jié)含答案第十一章第1節(jié)課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練1．關(guān)于電流，下列說法正確的是()A．電子的運動速率越大，電流就越大B．單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流越大C．因為電流有方向，所以電流是矢量D．導(dǎo)體中的電流，一定是自由電子的定向移動形成的答案：B解析：電流大小與電荷定向移動的速率有關(guān)，而不是電荷運動的速率，故A錯誤；電流的定義為電荷量與時間的比值，即為單位內(nèi)通過的電荷量，是由電荷量與時間共同決定的，電荷量多電流不一定大，但如果是單位時間內(nèi)通過橫截面的電荷量多，則電流大，故B正確；電流有方向，我們規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，但電流不是矢量，矢量的運算必須遵循平行四邊形定則，電流有方向，但不符合矢量合成法則不是矢量，故C錯誤；導(dǎo)體中的電流，不一定是自由電子的定向移動形成的，也可能是其他帶電離子定向移動形成的，故D錯誤。2．通過甲、乙兩導(dǎo)線橫截面的電荷量之比為3∶5，甲、乙兩導(dǎo)線通電時間之比為3∶2，則通過甲、乙兩導(dǎo)線的電流之比為()A．1∶5 B．2∶5C．5∶2 D．5∶1答案：B解析：由公式I＝eq\f(q,t)得eq\f(I1,I2)＝eq\f(q1,t1)·eq\f(t2,q2)＝eq\f(q1,q2)·eq\f(t2,t1)＝eq\f(3,5)×eq\f(2,3)＝eq\f(2,5)，B正確。3．某電解池中，若在2s內(nèi)各有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負(fù)離子通過某截面，那么通過這個截面的電流是()A．0 B．0.8AC．1.6A D．3.2A答案：D解析：電荷的定向移動形成電流，當(dāng)正、負(fù)電荷同時向相反方向定向移動時，通過某截面的電荷量應(yīng)是兩者絕對值的和。故由題意可知，電流由正、負(fù)離子定向運動形成，則在2s內(nèi)通過此截面的總電荷量應(yīng)為q＝1.6×10－19×2×1.0×1019C＋1.6×10－19×1×2.0×1019C＝6.4C。根據(jù)電流的定義式得I＝eq\f(q,t)＝eq\f(6.4,2)A＝3.2A，D正確。4.如圖所示是一根粗細(xì)均勻的橡膠棒，其橫截面積為S，由于與毛皮發(fā)生摩擦而均勻帶負(fù)電，若已知該橡膠棒每米所帶的電荷量為q，則當(dāng)該棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運動時，形成的等效電流為()A．qv B．eq\f(q,v)C．qvS D．eq\f(qv,S)答案：A解析：橡膠棒沿軸線方向以速度v做勻速直線運動時，Δt內(nèi)通過的距離為v·Δt，Δt內(nèi)通過某橫截面的電荷量Q＝qvΔt，根據(jù)電流的定義式I＝eq\f(Q,Δt)，得到等效電流I＝qv，A正確。5．(多選)有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的3倍，而單位時間內(nèi)通過乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的3倍。下列說法正確的是()A．通過甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B．通過乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的3倍C．乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速率是甲導(dǎo)體的3倍D．甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速率無法判斷答案：BD解析：電流的大小等于單位時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量，單位時間內(nèi)通過乙導(dǎo)體的電荷量是甲導(dǎo)體的3倍，則通過乙導(dǎo)體的電流是甲的3倍，故A錯誤，B正確；由于I＝nqSv，則可得v＝eq\f(I,nqS)，由于甲、乙材料未知，甲、乙導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)n未知，則僅根據(jù)題中已知條件，無法判斷甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動的速率關(guān)系，故C錯誤，D正確。6．(多選)對一粗細(xì)不均勻的同種材料制成的導(dǎo)體通電，下列說法正確的是()A．粗的地方電流大，細(xì)的地方電流小B．粗的地方電荷定向移動速率大，細(xì)的地方小C．各處的電流大小相等D．粗的地方電荷定向移動速度小，細(xì)的地方大答案：CD解析：同一根導(dǎo)體上的電流相等，故A錯誤，C正確；由I＝nqSv可得v＝eq\f(I,nqS)，粗的地方電荷定向移動速率小，細(xì)的地方大，故B錯誤，D正確。能力提升練7．重離子腫瘤治療裝置中的回旋加速器可發(fā)射＋5價重離子束，其電流為1.2×10－5A，則在1s內(nèi)發(fā)射的重離子個數(shù)為(元電荷的電荷量為1.6×10－19C)()A．3.0×1012 B．1.5×1013C．7.5×1013 D．3.75×1014答案：B解析：1s內(nèi)發(fā)射的重離子的電荷量為q＝It＝1.2×10－5×1C＝1.2×10－5C，每個重離子的電荷量為5e，則發(fā)射的重離子數(shù)為n＝eq\f(q,5e)＝eq\f(1.2×10－5,5×1.6×10－19)個＝1.5×1013個，選項B正確。8．某手機(jī)只播放視頻，可以播放約17小時，其說明書的部分內(nèi)容如表所示，關(guān)于該手機(jī)，下列說法正確的是()……手機(jī)類型智能手機(jī)、4G手機(jī)屏幕分辨率1990×1080像素電池容量4000mA·h電池類型不可拆卸式電池待機(jī)時間約22天……A.充滿電時電池可儲存的最大能量為4JB．放電時電池可輸出的最大電荷量為4CC．播放視頻時平均電流約為待機(jī)狀態(tài)平均電流的1.3倍D．播放視頻時平均電流約為待機(jī)狀態(tài)平均電流的30倍答案：D解析：無法求出充滿電時電池可儲存的最大能量，A錯誤；放電時電池可輸出的最大電荷量為q＝4000×10－3×3600C＝14400C，B錯誤；播放視頻時平均電流約為I1＝eq\f(14400,17×3600)A＝0.2353A，待機(jī)狀態(tài)平均電流為I2＝eq\f(14400,22×24×3600)A＝0.0076A，電流之比為eq\f(I1,I2)＝31，C錯誤，D正確。9.如圖所示，橡膠圓環(huán)的橫截面積S遠(yuǎn)小于圓環(huán)的半徑，圓環(huán)均勻帶電，總的電荷量為q，現(xiàn)在使圓環(huán)繞過圓心O所在的軸(軸與圓環(huán)所在的平面垂直)以某一角速度做勻速轉(zhuǎn)動，已知圓環(huán)上的某個電荷的線速度為v，弧AB對應(yīng)的弧長為L，對應(yīng)的圓心角為θ(用弧度制來表示的)，則圓環(huán)產(chǎn)生的等效電流為()A．eq\f(θqv,2πL) B．eq\f(θqv,πL)C．eq\f(θqv,2L) D．eq\f(θqv,L)答案：A解析：設(shè)圓環(huán)運動一周的時間為T，在時間T內(nèi)通過圓環(huán)上任意一橫截面S的總電荷量就是圓環(huán)上所帶的總電荷量q，由電流的定義可得圓環(huán)產(chǎn)生的等效電流為I＝eq\f(q,T)，由圓弧的幾何關(guān)系可得圓弧的半徑為r＝eq\f(L,θ)，由勻速圓周運動的規(guī)律可得v＝eq\f(2πr,T)，聯(lián)立解得T＝eq\f(2πL,θv)，則有I＝eq\f(θqv,2πL)。10．電子繞核運動可等效為一環(huán)形電流。設(shè)氫原子中的電子沿半徑為r的圓形軌道運動，已知電子的質(zhì)量為m，電子的電荷量為e，則其等效電流的大小為()A．eq\f(e2,2πr)eq\r(\f(k,mr)) B．eq\f(2e2,πr)eq\r(\f(k,mr))C．eq\f(e2,πr)eq\r(\f(2k,mr)) D．eq\f(e2,πr)eq\r(\f(k,2mr))答案：A解析：設(shè)電子繞核運動的周期為T，對電子由庫侖定律和牛頓第二定律有keq\f(e2,r2)＝mreq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)))2，整理得T＝eq\f(2πr,e)eq\r(\f(mr,k))。再由I＝eq\f(e,T)得：I＝eq\f(e2,2πr)eq\r(\f(k,mr))，選項A正確。故選A。11．一根長為L＝2m、橫截面積S＝1.6×10－3m2的銅棒，兩端電勢差為U＝5.0×10－2V，銅棒的電阻R＝2.19×10－5Ω，銅內(nèi)自由電子密度為n＝8.5×1029m－3。求：(1)銅棒內(nèi)的電場強度的大小；(2)自由電子定向移動的速率。答案：(1)2.5×10－2V/m(2)1.05×10－5m/s解析：(1)銅棒內(nèi)的電場強度E＝eq\f(U,L)＝eq\f(5.0×10－2,2)V/m＝2.5×10－2V/m。(2)通過銅棒的電流I＝eq\f(U,R)由I＝neSv得v＝eq\f(U,neSR)＝eq\f(5.0×10－2,8.5×1029×1.6×10－19×1.6×10－3×2.19×10－5)m/s≈1.05×10－5m/s。12．導(dǎo)線中的電流是10－8A，導(dǎo)線的橫截面積為1mm2。(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度是多大？(設(shè)導(dǎo)線每立方米內(nèi)有8.5×1028個自由電子)(3)自由電子沿導(dǎo)線移動1cm，平均需要多長時間？答案：(1)6.25×1010個(2)7.4×10－13m/s(3)1.35×1010s解析：(1)根據(jù)電流的定義式I＝eq\f(q,t)得q＝It代入數(shù)據(jù)得q＝10－8C根據(jù)q＝Ne得N＝eq\f(q,e)代入數(shù)據(jù)得N＝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。第十一章第2節(jié)課后知能作業(yè)基礎(chǔ)鞏固練1．下列物理量中，反映一段導(dǎo)體對電流阻礙作用的是()A．電勢 B．電阻C．電壓 D．電流答案：B解析：電勢是試探電荷在某點具有的電勢能與其電荷量的比值，不能反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用，反映電場所具有的能的性質(zhì)，A錯誤；電阻是描述導(dǎo)體對電流阻礙作用的物理量，B正確；電壓是使電路中形成電流的原因，不能反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用，C錯誤；單位時間里通過導(dǎo)體任一橫截面的電荷量叫電流，不能反映導(dǎo)體對電流的阻礙作用，D錯誤。故選B。2．量綱分析是物理學(xué)中的一種很重要的研究方法。例如，同種材料的導(dǎo)體，其電阻R與它的長度l成正比，與它的橫截面積S成反比，導(dǎo)體電阻還與構(gòu)成它的材料有關(guān)。其表達(dá)式為R＝ρeq\f(l,S)，式中ρ為電阻率，結(jié)合單位換算(量綱分析)，可以判斷ρ的單位是()A．Ω/m B．Ω·m2C．Ω/m2 D．Ω·m答案：D解析：將電阻決定式的表達(dá)式變形有ρ＝eq\f(RS,l)，對上述表達(dá)式進(jìn)行單位運算有eq\f(Ω·m2,m)＝Ω·m，即電阻率ρ的單位是Ω·m。故選D。3．關(guān)于金屬單質(zhì)和合金材料的電阻率，下列說法正確的是()A．金屬單質(zhì)的電阻率較大B．合金材料的電阻率較小C．金屬材料的電阻率隨溫度的升高而增大D．材料的電阻率越大，導(dǎo)電性能就越好答案：C解析：金屬單質(zhì)的電阻率較小，合金材料的電阻率較大，故A、B錯誤；電阻率的大小與溫度和材料本身有關(guān)，與長度和橫截面積無關(guān)，金屬導(dǎo)體的電阻率隨溫度的升高而增大，故C正確；電阻率跟導(dǎo)體的材料有關(guān)是反映材料導(dǎo)電性能好壞的物理量，電阻率越大，導(dǎo)電性能越差，故D錯誤。故選C。4．兩段材料不同的均勻電阻線，它們的電阻R相等，電阻率之比為ρ1∶ρ2＝2∶3，橫截面積之比S1∶S2＝3∶2，則它們的長度比L1∶L2為()A．2∶3 B．4∶9C．9∶4 D．3∶2答案：C解析：根據(jù)R＝ρeq\f(L,S)，可得L＝eq\f(RS,ρ)，則eq\f(L1,L2)＝eq\f(S1,S2)×eq\f(ρ2,ρ1)＝eq\f(3,2)×eq\f(3,2)＝eq\f(9,4)，故選C。5.如圖所示，一塊均勻的長方體樣品，長為a、寬為b、厚為c，若沿著AB方向測得的電阻為R，下列說法正確的是()A．樣品的電阻率為eq\f(Rba,c) B．樣品的電阻率為eq\f(Rca,b)C．沿CD方向的電阻為eq\f(c2,a2)R D．沿CD方向的電阻為eq\f(b2,a2)R答案：D解析：若沿著AB方向測得的電阻為R，則R＝ρeq\f(a,bc)，解得ρ＝eq\f(Rbc,a)，選項A、B錯誤；沿CD方向的電阻為RCD＝ρeq\f(b,ac)＝eq\f(b2,a2)R，選項C錯誤，D正確。故選D。6.如圖所示為a、b兩電阻的伏安特性曲線，圖中α＝45°，關(guān)于兩電阻的描述正確的是()A．電阻a的阻值隨電流的增大而增大B．因I－U圖線的斜率表示電阻的倒數(shù)，故電阻b的阻值R＝eq\f(1,tanα)＝1.0ΩC．在兩圖線交點處，電阻a的阻值等于電阻b的阻值D．在電阻b兩端加2V電壓時，流過電阻的電流是4A答案：C解析：I－U圖線上的點與坐標(biāo)原點的連線的斜率的倒數(shù)表示電阻，由圖可知，電阻a圖線上的點與坐標(biāo)原點的連線的斜率不斷增大，其電阻不斷減小，所以a的電阻隨電流的增大而減小，故A錯誤；由于橫縱坐標(biāo)軸的長度單位不同，則不能由R＝eq\f(1,tanα)＝1.0Ω，求解電阻b的阻值，只能通過R＝eq\f(U,I)＝eq\f(10,5)Ω＝2Ω，求解，故B錯誤；根據(jù)R＝eq\f(U,I)，可知在兩圖線交點處，電阻a的阻值等于電阻b的阻值，故C正確；根據(jù)歐姆定律可得I＝eq\f(U,R)＝eq\f(2,2)A＝1A，故D錯誤。故選C。能力提升練7．歐姆不僅發(fā)現(xiàn)了歐姆定律，還研究了電阻定律。有一個長方體金屬電阻，材料分布均勻，邊長分別為a、b、c，且a>b>c。相同大小的電流沿以下方向流過該金屬電阻，其中電阻兩端電壓最小的是()答案：A解析：根據(jù)電阻的決定式R＝ρeq\f(l,S)，可得A、B、C、D中的電阻分別為RA＝ρeq\f(c,ab)，RB＝ρeq\f(b,ac)，RC＝ρeq\f(a,bc)，RD＝ρeq\f(a,bc)，因為a>b>c，則可得RA<RB<RC＝RD，故通過相同的電流，A圖中電阻兩端的電壓最小。故選A。8.如圖所示，有一塊均勻的長方體樣品，在上下兩端加上1V的電壓時，測得通過樣品的電流是1A，在左右兩端加上同樣的1V電壓時，測得通過樣品的電流是4A，則長方體的高與長之比(AA1∶AB)等于()A．1 B．2C．4 D．8答案：B解析：根據(jù)題意，由電阻定律可得，接上下兩端時導(dǎo)體電阻為R上下＝ρeq\f(AA1,AD·AB)，接左右兩端時導(dǎo)體電阻為R左右＝ρeq\f(AB,AA1·AD)，由歐姆定律R＝eq\f(U,I)有R上下＝4R左右，則有eq\f(R上下,R左右)＝eq\f(ρ\f(AA1,AD·AB),ρ\f(AB,AA1·AD))＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(AA1,AB)))2＝4，解得eq\f(AA1,AB)＝2，故選B。9．如圖所示，一長方體的金屬導(dǎo)體，三邊a、b和c的長度之比為1∶2∶3。分別沿著三邊方向?qū)?dǎo)體施加相同的電壓，流過導(dǎo)體的電流之比為()A．1∶2∶3 B．1∶4∶9C．9∶4∶1 D．36∶9∶4答案：D解析：由歐姆定律I＝eq\f(U,R)，電阻關(guān)系式R＝ρeq\f(L,S)，聯(lián)立解得I＝eq\f(US,ρL)，由題意可知I1＝eq\f(Ubc,ρa)，I2＝eq\f(Uac,ρb)，I3＝eq\f(Uab,ρc)，對導(dǎo)體施加相同的電壓，流過導(dǎo)體的電流之比為I1∶I2∶I3＝eq\f(bc,a)∶eq\f(ac,b)∶eq\f(ab,c)，已知三邊a、b和c的長度之比為1∶2∶3，代入解得I1∶I2∶I3＝36∶9∶4，故選D。10．2023年3月19日，復(fù)旦大學(xué)科研團(tuán)隊宣稱已成功制備出具有較高電導(dǎo)率的砷化鈮納米帶材料，據(jù)介紹該材料的電導(dǎo)率是石墨烯的10