人教版高中物理选修3-1作业：2-1电源和电流

课后作业45分钟
一、选择题(8×5′，共40分)
1．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电量，乙是甲的2倍，以下说法中，正确的是(
)
A．甲、乙两导体的电流强度相同
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横截面的电量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲的2倍，故A错而B正确．由于I＝(n单位体积中的自由电荷数，q自由电荷的电量，S横截面积，v定向移动速率)，所以v＝，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道)，所以无法判断．
答案：B
2．关于电流的下列说法中，正确的是( )
A．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电量越多
B．在相同时间内，通过导体截面的电量越多，导体中的电流就越大
C．通电时间越长，电流越大
D．导体中通过一定的电量所用时间越短，电流越大
解析：由I＝，当t一定时，通过导体横截面的电量q越多，电
流I就越大；当q一定时，通电时间越短，电流越大．
答案：
3．金属导体中满足下列哪一个条件，就产生恒定电流( )
A．有自由电子
B．导体两端有电势差
C．导体两端有方向不变的电压
D．导体两端有恒定电压
解析：由产生电流条件可知，D正确．
答案：D
4．电路中每分钟有60万亿个自由电子通过横截面积为0.64×10－6m2的导线，那么电路中的电流是( )
A．0.016μA B．1.6
C．16μA D．0.16μA
解析：I＝＝0.16μA.
答案：D
5．某电解池，如果在1 s内共有5×1018个2价正离子和1.0×1019个1价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是( )
A．0A B．0.8A
C．1.6A D．3.2A
解析：I＝
＝
＝3.2A.
答案：D
6．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
解析：假设电子定向移动的速率为v，那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积·S中的自由电子数，而体积为的铜的质量为ρ，摩尔数为，所以电量q＝.因电流I＝＝，于是得：v＝.
答案：D
7．一个半径为r米的细橡胶圆环，均匀地带上Q库仑的负电荷，当它以角速度ω(弧度/秒)绕中心轴线顺时针匀速转动时，环中等效电流的大小为( )
A．Q
解析：I＝＝.
答案：C
8．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．已知电子的电量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电子个数是( )
解析：设加速后电子的速度为v，
则＝2
又I＝，n为单位体积内的电子数目，故Δl长内的电子数目N＝nΔ＝·Δ＝
答案：B
二、非选择题(9、10题各10分，11、12题各20分，共60分)
9．只要导体两端存在，导体中的自由电子就在力的作用下，从电势处向电势处定向移动．移动的方向与导体中电流的方向．答案：电压电场低高相反
10．在某次闪电中，持续时间为0.005s，所形成的平均电流为6×104A，若闪电过程中流过某横截面的电荷以0.5A的电流通过电灯，可供电灯照明时间为.
答案：600
图1
11．图1是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，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，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
电子，每昼夜能除尘n，计算高压电源的电流强度I，电子电量设为e ，阿伏加德罗常数为，一昼夜时间为t.
解：根据电流强度定义式I＝，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电量Q，就能够求解电流强度I，需要注意的是，流过电源的电量Q跟煤粉吸附的电量Q′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电量Q′＝Q.
∵Q′＝，Q＝，
∴＝，I＝2.
12．设横截面积为1.02铜导线中通过1.0A电流．铜在单位体积中的自由电子数为8.5×1028m－3，电子的电荷量为1.6×10－19C，试计
算这时自由电子的定向移动速率为多少？而常温下金属中自由电子
热平均速率约为105，通过有关资料，我们还可知道：形成电流的速
率不是自由电子的定向速率，而是电场的传播速率，且电场的传播
速率是光速3.0×108，就这些知识，你能否描述一下电路接通后金属导体中自由电子运动的情景．
解：由I＝，且q＝＝，即I＝，所以v＝，可算出自由电子的定向移动速率v约为：7.4×10－5 .
金属导体中各处都是自由电子，电路一旦接通，导线中便以电场的传播速率3.0×108在各处迅速地建立起电场，在这个电场的作用下，导线各处的自由电子几乎同时开始以很小的定向移动速率7.4×10－5做定向运动，整个电路几乎同时形成了电流．但同时，由于金属中自由电子的热平均速率约为105，显然这个速率远大于自由电子的定向移动速率，所以金属导体通电后，导体各处的自由电子几乎同时开始
在原本速率巨大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动．。