2019-2020年高中物理 2.1电源和电流同步练习 新人教版选修3-1.doc

2019-2020年高中物理 2.1电源和电流同步练习 新人教版选修3-11.关于电流的方向,下列说法中正确的是()A.电源供电的外部电路中,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B.电源内部,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C.电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D.电容器充电时,电流从正极板流出,流入负极板解析:在电源的外部电路中,电流从电源正极流向负极,在电源的内部,电流从负极流向正极,电源正极电势高于负极电势,所以选项A正确,选项B错误。电子带负电,电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反,选项C错误。电容器充电时,电子流入负极板,所以电流从负极板流出,流入正极板,选项D错误。答案:A2.下列关于电流的说法中,正确的是()A.金属导体中,电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率B.导体两端电势差增大时,电流增大,电流的传导速率也增大C.电路接通后,自由电子由电源出发只要经过一个极短的时间就能到达用电器D.通电金属导体中,电流的传导速率比自由电子的定向移动速率大得多解析:电荷的定向移动形成电流,电流在金属导体中的传导速率等于光速,而金属导体中自由电子的定向移动速率比光速小得多,选项D正确。答案:D3.我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道,电子电荷量e=1.610-19 C,在整个环中运行的电子数目为51011个,设电子的运行速度是3107 m/s,则环中的电流是()A.10 mAB.1 mAC.0.1 mAD.0.01 mA解析:电子运动一周的时间为T=,在T时间内通过任意横截面的电荷量为q=ne,电流为I= A=10 mA。答案:A4.如图所示,在NaCl溶液中,正、负电荷定向移动,其中Na+水平向右移动。若测得4 s内分别有1.01018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,那么溶液中的电流方向和大小为()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:溶液导电靠的是自由移动的Na+和Cl-离子,它们在静电力的作用下向相反的方向运动,因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向,故溶液中电流方向应向右。钠离子和氯离子都是一价离子,每个离子的电荷量都为元电荷,由I=,解得I=0.08 A,故选B。答案:B5.(多选)在由电源、导线等电路元件所组成的电路中,以下说法正确的是()A.导线中的电场强度处处为零B.导线中的电场方向跟导线方向平行C.导线处于静电平衡状态D.导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低解析:在电源和导线中感应电荷的共同作用下,垂直于导线方向的电场相互抵消,在导线中形成了沿导线方向的电场,即导线中的电场方向跟导线方向平行,选项A错误,选项B正确;导线内有电场,说明导体不是静电平衡状态,选项C错误;沿电场方向电势逐渐降低,电场方向就是正电荷的受力方向,也就是电流的方向,即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低,选项D正确。答案:BD6.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动,则由圆环产生的等效电流()A.若不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍B.若电荷量Q不变而使变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍C.若使、Q不变,将圆环拉伸,使环半径增大,电流将变大D.若使、Q不变,将圆环拉伸,使环半径增大,电流将变小解析:截取圆环的任一截面S,如图所示,在橡胶圆环运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量为Q,则有I=,又T=,所以I=。由上式可知,选项A、B正确。答案:AB7.(多选)如图所示,将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来,已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍,在铜导线上取一个截面A,在铝导线上取一个截面B,若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两个截面的()A.电流相等B.电流不相等C.自由电子定向移动的速率相等D.自由电子定向移动的速率不相等解析:由电流定义知I=,故选项A正确,选项B错误;由电流的微观表达式I=nSqv知,I、n、q均相等,因为SAvB,故选项C错误,选项D正确。答案:AD8.如图所示,有一个电子射线管(阴极射线管),当从阴极射出的电子形成的电流为5.6 A时,每秒从阴极发射出的电子数目为多少?(已知e=1.6010-19 C)解析:由I=5.610-6 A,所以每秒阴极射出电子的总电荷量Q=It=5.610-6 C,则电子数N=3.51013。答案:3.51013B组1.如图所示,两个带绝缘柄的金属球A、B,A带负电,B不带电,用导体棒连接A、B瞬间,下列说法中错误的是()A.有瞬时电流形成,方向由A到BB.A、B两端的电势不相等C.导体棒内的电场强度不等于零D.导体棒内的自由电荷受静电力作用做定向移动解析:A、B两个导体,由于A带负电,在A导体周围存在指向A的电场,故B端所在处的电势应高于A端电势,导体棒内的电场强度不等于零,棒中的自由电荷在静电力的作用下发生定向移动,由于导体棒中的自由电荷为电子,故移动方向由A指向B,电流方向应由B指向A。答案:A2.有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的2倍,而单位时间内通过横截面的电荷量乙是甲的2倍,以下说法正确的是()A.甲、乙两导体的电流相同B.乙导体的电流是甲导体的2倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速度是甲导体的2倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速度大小相等解析:由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍,因此通过乙导体的电流是甲的2倍,故选项A错误,而选项B正确。由于I=nqSv,得v=,由于不知道甲、乙两导体的性质(nq不知道),所以无法判断v,故正确选项为B。答案:B3.如图所示,电解池内有一价离子的电解液,t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下解释中正确的是()A.正离子定向移动形成电流方向从AB,负离子定向移动形成电流方向从BAB.溶液内正负离子向相反方向移动,电流抵消C.溶液内电流方向从A到B,电流I=D.溶液内电流方向从A到B,电流I=解析:正离子定向移动方向为电流方向,负离子定向移动方向与电流方向相反,正、负离子向相反方向移动,电流不能抵消,故选项A、B错误;由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的,则电流I=,故选项C错误,选项D正确。答案:D4.在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束,已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为l的电子束内的电子个数是()A.B.C.D.解析:设电子经加速电场加速后的速度为v,电子束中单位长度内自由电子数为n,则eU=mv2,I=nev,长为l的电子束中的电子数N=nl,联立以上三式解得N=。答案:B5.(多选)通常一次闪电过程历时约0.20.3 s,它由若干个相继发生的闪击构成。每个闪击持续时间仅4080 s,电荷转移主要发生在第一个闪击过程中。在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0109 V,云地间距离约为1 km;第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6 C,闪击持续时间约为60 s。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据,下列判断正确的是()A.闪电电流的瞬时值可达到1105 AB.整个闪电过程的平均功率约为11014 WC.闪电前云地间的电场强度约为1106 V/mD.整个闪电过程向外释放的能量约为6106 J解析:根据题意,由电流定义式可得,闪电电流瞬时值I=1105 A,选项A正确;整个过程平均功率为P=21010 W31010 W,选项B错误;闪电前云地间的电场强度约为E=1106 V/m,选项C正确;整个闪电过程向外释放的能量约为E=QU=6109 J,选项D错误。答案:AC6.已知电子的电荷量为e、质量为m,氢原子的电子在原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?解析:根据电流大小的定义式去求解,截取电子运动轨道的任一截面,在电子运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量Q=e,则有I=,再由库仑力提供向心力有k=mr得T=,解得I=。答案:7.夏季某日午后,某地区距地面约1 km的空中有两块乌云,相距3 km,它们因与空气摩擦带电,致使两块乌云之间的电势差能保持约为3109 V不变。已知空气的电场击穿电场强度为3106 V/m。请对以下问题进行估算。(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣?(2)当电闪雷鸣时,若两块乌云之间通过的电量为500 C,可释放多少能量?(3)这次放电现象历时约0.01 s,则其平均电流约为多大?解析:(1)由E=得d= m=1 000 m。(2)释放的能量E能=qU=5003109 J=1.51012 J。(3)由电流的定义得I= A=5104 A。答案:(1)1 000 m(2)1.51012 J(3)5104 A