高中物理选修3-1：第2章第1节时同步训练及解析

高中物理选修3-1 同步训练1．下列叙述中正确的是( ) A ．导体中电荷运动就形成电流 B ．国际单位制中电流的单位是安C ．电流强度是一个标量，其方向是没有意义的D ．对于导体，只要其两端电势差不为零，电流必定不为零解析：选BD.电流产生的条件包括两个方面：一是有自由电荷；二是有电势差．导体中有大量的自由电子，因此只需其两端具有电势差即可产生电流，在国际单位制中电流的单位为安． 2．关于电流，下列叙述正确的是( )A ．只要将导体置于电场中，导体内就有持续的电流B ．电源的作用是可以使电路中有持续的电流C ．导体内没有电流，说明导体内部的电荷没有移动D ．恒定电流是由恒定电场产生的 解析：选BD.电流在形成时有瞬时电流和恒定电流，瞬时电流是电荷的瞬时定向移动形成的，而恒定电流是导体两端有稳定的电压形成的，电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部形成恒定电场而产生恒定电流．故选项B 、D 正确．3．电路中，每分钟有60亿万个自由电子通过横截面积为0.64×10－6 m 2的导线，那么电路中的电流是( )A ．0.016 mAB ．1.6 mAC ．0.16 μAD ．16 μA解析：选C.I ＝q t ＝en t ＝1.6×10－19×60×101260A ＝0.16×10－6 A ＝0.16 μA.4．(2012·山东任城第一中学高二月考)铜的原子量为m ，密度为ρ，每摩尔铜原子有n 个自由电子，今有一根横截面积为S 的铜导线，当通过的电流为I 时，电子平均定向移动的速率为( )A ．光速c B.IneSC.ρI neSmD.Im neSρ解析：选D.自由电子体密度N ＝n m /ρ＝ρn m ，代入I ＝nqS v ，得v ＝ImneSρ，D 正确．5．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？ 解析：通过的电荷量为：q ＝It ＝4×10－6×24×3600 C ≈0.35 C. 通过的电子个数为：N ＝q e ＝0.35 C 1.6×10－19C＝2.16×1018个． 答案：0.35 C 2.16×1018个一、选择题1．关于电流，下列叙述正确的是( )A ．导线内自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率B ．导体内自由电子的运动速率越大，电流越大C ．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向D ．在国际单位制中，电流的单位是安，属于基本单位解析：选D.此题要特别注意B 选项，导体内自由电子定向移动的速率越大，电流才越大．2．对电流概念的正确理解是( )A ．通过导体的横截面的电荷量越多，电流越大B ．导体的通电时间越短，电流越大C ．单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，电流越大D ．导体中的自由电荷越多，电流越大解析：选C.由电流的定义式I ＝qt知，电流等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，所以单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，电流越大，C 正确，A 、B 、D 错误． 3．(2012·山西忻州一中高二检测)判断下列所示的电流－时间图象，属于恒定电流的是( )图2－1－4答案：A4．如图2－1－5所示是一款MP4播放器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣．MP4的充电电池多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500 mA ，则以下说法正确的是( )图2－1－5A ．1 s 通过电池某一横截面的电荷量为500 CB ．1 s 通过电池某一横截面的电荷量为0.5C C ．充电过程把其他形式的能转化为电能D ．充电过程把电能转化为其他形式的能解析：选BD.由电流的定义式得q ＝It ＝0.5 C ，故A 错，B 对．充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来，故C 错，D 对．5．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 ．导线中的电场强度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：选BD.在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B 正确，A 错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，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，D 正确．6．某一探测器，因射线照射而使内部气体电离，在时间t 内有n 个二价正离子通过探测器某一个截面，同时有2n 个电子也通过该截面，则探测器电路中的电流为( )A ．0B ．2ne /tC ．3ne /tD ．4ne /t解析：选D.t 时间内通过某截面的电量为q ＝4ne ，所以I ＝q t ＝4net.7．北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m 的近似圆形轨道，当环中的电流为10 mA 时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为( ) A ．5.0×1011 B ．5.0×1019 C ．1.0×1013 D ．1.0×103 解析：选A.电子运动一周所需要的时间：t ＝240110×3×108 s ＝8×10－6 s在圆形轨道上任取一横截面，则在t 时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q ＝It ＝8×10－6×10×10－3 C ＝8×10－8 C环中具有电子数N ＝qe ＝8×10－81.6×10－19个＝5.0×1011个．故A 对．8．如图2－1－6所示，一根横截面积为S 的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q ，当此棒沿轴线方向做速率为v 的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为( )图2－1－6A ．v q B.q vC ．q v SD ．q v /S解析：选A.在运动方向假设有一截面，在t 时间内通过截面的电量Q ＝v t ·q .等效电流I ＝Qt＝v q ，故A 项正确． 9．(2012·杭州二中高二检测)来自质子源的质子(初速度为零)，经一直线加速器加速，形成电流为I 的细柱形质子流．已知质子源与靶间的距离为d ，质子电荷量为e ，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场，质子到达靶时的速度为 v ，则质子源与靶间的质子数为( ) A.Id e v B.2Id e v C.Id v D.2Id v解析：选B.设质子源与靶间的质子数为n ，则I ＝ne ⎝⎛⎭⎫d 0.5v ＝ne v 2d，n ＝2Ide v .二、非选择题10．(1)在金属导体中，若10 s 内通过横截面的电荷量为10 C ，则导体中的电流为多少？ (2)某电解槽横截面积为0.5 m 2，若10 s 内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C ，则电解液中的电流为多少？解析：(1)10 s 内通过某一横截面的电荷量是10 C ，所以 I ＝q t ＝10 C10 s＝1 A.(2)正电荷形成的电流为I 1＝10 C10 s ＝1 A负电荷形成的电流为I 2＝10 C10 s＝1 A因负电荷形成的电流方向与其正电荷定向移动方向相反，所以两种电荷形成电流方向相同． 故电解液中的电流为：I ＝I 1＋I 2＝2 A. 答案：(1)1 A (2)2 A11.图2－1－7是静电除尘器示意图，A 接高压电源的正极，B 接高压电源的负极，A 、B 之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A 的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电荷，吸附到正极A 上，排出的烟就成为清洁的了．已知每千克煤粉会吸附m mol 电子，每昼夜能除尘n kg ，试计算高压电源的电流I .设电子电荷量为e ，阿伏加德罗常数为N A ，一昼夜时间为t .图2－1－7解析：根据电流的定义式I ＝Qt，只要计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q ，就可以求出电流I ，需要注意的是，流过电源的电荷量Q 跟煤粉吸附的电荷量Q ′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量Q ′＝12Q .Q ′＝mneN A ，Q ＝It ，从而mneN A ＝12It ，解得I ＝2mneN At .答案：2mneN At12．导线中的电流是1 A ，导线的横截面积为1 mm 2.(1)在 1 s 内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量 e ＝1.6×10－19C)? (2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5 ×1028 个自由电子)? (3)自由电子沿导线移动 1 m ，平均要多少时间？解析：(1)N ＝q e ＝Ite ＝1×11.6×10－19个＝6.25 ×1018个．(2)由公式I ＝neS v 得v ＝I neS ＝18.5×1028×1.6×10－19×10－6m/s ＝7.4×10－5 m/s.(3)以这样的速率沿导线传播1 m 需用时t ＝17.4×10－5s ＝3.8 h. 答案：(1)6.25×1018 (2)7.4×10－5 m/s (3)3.8 h 。