人教版 高二物理 选修 3-1 2.1电源和电流 巩固练习(带答案)

电源和电流巩固练习一、单选题（每题只有一个正确答案）1.形成持续电流的条件是()A. 只要有电压加在导体的两端B. 必须保持导体两端有电压C. 只在导体两端瞬时加电压D. 只要有大量的自由电荷2.关于电源的作用，下列说法中正确的是()A. 电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B. 电源的作用能直接释放出电能C. 电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D. 电源的作用就是使自由电荷运动起来3.氢原子核外只有一个电子，它绕氢原子核运动的角速度为ω=π×1016rad/s，则电子绕核运动的等效电流为()A. 8×104AB. 8×10−4AC. 4×104AD. 4×10−4A4.一个阻值为R的电阻两端加上电压U后，通过导体截面的电量q与通电时间t的图象如图所示，此图线的斜率(即tanα)等于()A. UB. RC. UR D. IR5.如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为元电荷，以下说法正确的是()A. 当n1=n2时电流强度为零B. 当n1>n2时，电流方向从A→B，电流强度为I=(n1−n2)etC. 当n1<n2时，电流方向从B→A，电流强度I=(n2−n1)etD. 电流方向从A→B，电流强度I=(n2+n1)et6.据信息产业部在7月底公布的最新统计，今年上半年，国产品牌手机的国内市场占有率比去年猛升16.21%，达到55.28%的份额。

如图所示的是某品牌手机电池上的文字说明，由此可知该电池的电动势和所储存的最大电能是()A. 4.2V9.07×103JB. 3.7V9.07×103JC. 4.2V7.99×103JD. 3.7V7.99×103J7.一根粗细均匀的铜导线，横截面积为S，单位长度内自由电子的数目为N，当通过同导线的电流为I时，电子定向移动的速率为()A. 光速cB. INeS C. INeD. NeI8.有一条横截面积为S的铜导线，通过的电流为I.已知铜的密度为ρ，摩尔质量为M，阿伏伽德罗常数为N A，电子的电量为e.若认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率可表示为()A. IMρSN A e B. IρMSN A eC. IMSρN A eD. IMρSN A e二、多选题（每一小题有多个选项）9.关于电流强度，下列说法正确的是()A. 根据I=qt可知，I与t一定成正比B. 根据I=qt可知，当电流I一定时，q与t成正比C. 因为电流有方向，所以电流是矢量D. 电流强度的单位“安培”是国际单位10.有一横截面积为S的铝导线，当有电压加在该导线上时，导线中的电流强度为I.设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子电量为e，此时电子定向移动的速度为v，则在△t时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为()A. nvS△tB. nv△tC. I△tD. I△t11.如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，总电压为U，则下列表述正确的是()A. 通过两段导体的电流相等B. 两段导体内的自由电子定向移动的平均速率不同C. 细导体两端的电压U1小于粗导体两端的电压U2D. 细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度三、计算题（写清必要的解题步骤）12.电子绕核运动可等效为一环形电流．设处于基态氢原子的电子绕核运动的半径为R，电子质量为m，电量为e，求此环形电流的大小．(已知静电力常量为k)13.夏季某日午后，某地区距地面约1km的空中有两块乌云，相距3km，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3×109V不变．已知空气的电场击穿场强为3×106V/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荷量为500C，可释放多少能量？(3)这次放电现象历时约0.01s，则其平均电流约为多大？14.一根长为2m，横截面积为1.5×10−3m2的铜棒，两端电势差为5.0×10−2V，铜棒的电阻为2.5×10−5Ω，铜棒内自由电子密度为8.5×1028个/m3：电子的电量为1.6×10−19C.求：(1)通过铜棒的电流；(2)铜棒内的电场强度；(3)自由电子定向移动的速率．(结果保留2位有效数字)答案和解析1.B解：电路中形成持续电流的条件是：①有电源，②电路是闭合电路．即可以理解为应保持导体两端有电压；2.C解：A、电源的作用不是为电路持续地提供自由电荷，导体中本身就有自由电荷．故A 错误．B、电源的作用是使导体中产生电场，导体中的自由电荷受到电场力作用发生定向移动，从而使电路中产生持续的电流．电场力做功，消耗电能转化为其他形式的能量，这一过程必须通过电路来完成，而电源不能直接释放出电能．故B错误．C、电源的作用能使导体中产生电场，保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流．故C正确．D、自由电荷本身也做无规则的运动，电源的作用使导体中的自由电荷受到电场力作用发生定向移动．故D错误．3.B解：电子圆周运动的周期为T=2πω根据电流的定义得：电子绕核运动的等效电流为I=Qt =eT=eω2π=1.6×10−19×π×10162πA=8×10−4A4.C解：在图象中可知I=qt，所以斜率代表的就是电流，I=UR代表的也是电流，5.D解：电荷的定向移动形成电流，正电荷的定向移动方向是电流方向，由图示可知，溶液中的正离子从A向B运动，因此电流方向是A→B，电流I=qt =(n2+n1)et，与正负电荷的数量没有关系；6.D由铭牌可知，该电池的电动势E=3.7V，储存总电荷量Q=600mA⋅ℎ，根据电流做的功等于消耗的电能，所以储存的最大电能E电能=W=QU=600×10−3×3600×3.7J=7.992×103J，故D正确，ABC错误。

7.B解：设速度为v，则可知时间t内长为vt段的自由电子均经过截面，则电量q=NevtS，再由电流的定义可知电I=qt =NevS；解得v=INeS；故B正确，ACD错误．8.A摩尔体积为：V=Mρ，单位体积自由电荷个数为：n=N AV，根据电流微观表达式：I=neSv，联立解得：v=IMN AρeS，故A正确，BCD错误。

9.BD解：A、由电流定义式I=qt可知，电流I与t不会成正比，在电荷量q一定时，电流I与t成反比，故A错误；B、由电流定义式I=qt可知，q=It，在电流I一定时，q与t成正比，故B正确；C、电流有大小，有方向，运算的时候遵守代数运算法则，电流是标量，故C错误；D、电流强度的单位安培是国际单位制中的基本单位之一，故D正确；10.ACAB.在△t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中经过的长度为v△t，由于铜导线的横截面积为S，则在△t时间内，电子经过的导线对应体积为v△tS。

又由于单位体积的导线有n个自由电子，在△t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为N=nvS△t，故A正确，B错误；CD.由于流经导线的电流为I，则在△t时间内，流经导线的电荷量为I△t，而电子的电荷量为e，则△t时间内通过导线横截面的自由电子数目可表示为N=IΔte，故C正确，D 错误。

11.ABD解：A、两个导体串联，电流相等，故A正确；B、电流的微观表达式I=nevS，由题n、e、I相同，S不同，则自由电子定向移动的平均速率v不同，故B正确；C、根据电阻定律R=ρLS可知，细导体的电阻大于粗导体的电阻，由欧姆定律得知，I相同，则细导体两端的电压U1大于粗导体两端的电压U2，故C错误；D、设导体的长度为L，横截面积为S.导体内的电场强度E=UL =IRL=I⋅ρLSL=IρS，I、ρ相同，则E与S成反比，所以细导体内的电场强度大于粗导体内的电场强度，故D正确。

12.解：根据题意，电子绕核运动的半径为R，故库仑力为：F=ke2R2；电子绕核运动，库仑力提供向心力，根据牛顿第二定律，有：F=mω2R=m(2πT)2R；联立解得：T=2πRe √mRk；根据电流的定义，电流为：I=qt =eT=e22πR√kmR；13.解：(1)由U=Ed可得乌云与建筑物间的距离为：d=UE =3×1093×106=1000m，(2)释放的能量为电场力做功：W=Uq=3×109×500=1.5×1012J(3)I=qt =5000.01=5×104A14.解：(1)由欧姆定律得：I=UR =5×10−22.5×10−5A=2×103A(2)由匀强电场场强与电势差的关系得：E=Ud =5×10−22V/m=2.5×10−2V/m(3)由I=nqSv解得：v=InqS =2×1038.5×1028×1.6×10−19×1.5×10−3m/s=9.8×10−5m/s。