高中物理 课后知能检测9 沪科版选修31

【课堂新坐标】（教师用书）2013-2014学年高中物理课后知能检测
9 沪科版选修3-1
1．导体中电流I的表达式I＝nqSv，其中S为导体的横截面积，n为导体每单位体积内的自由电荷数，q为每个自由电荷所带的电荷量，v是( )
A．导体运动的速率
B．导体传导的速率
C．电子热运动的速率
D．自由电荷定向移动的速率
【解析】从微观上看，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、每个自由电荷的电荷量、定向移动速率，还与导体的横截面积有关，故选D.公式I＝nqSv中的v就是自由电荷定向移动的速率．
【答案】 D
2．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】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．
【答案】 BD
3．有一横截面积为S 的铜导线，流经其中的电流为I ，设每单位体积的导线中有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为e ，此时电子定向移动的速率为v ，则在Δt 时间内，通过导体横截面的自由电子数目可表示为( )
A ．nv ΔtS
B ．nv Δt C.
I Δt
e
D.
e
I Δt
【解析】 根据电流I ＝nevS ，单位时间内通过导体横截面的自由电子数目为N 0＝I e
＝
nvS
Δt 时间内通过导体横截面的自由电子数目为
N ＝N 0Δt ＝nvS Δt
在Δt 时间内通过导体横截面的电荷量为Q ＝I Δt 在Δt 时间内通过导体横截面的电子数目为N ＝Q e ＝I Δt
e
所以A 、C 正确． 【答案】 AC
图3－2－5
4．(2012·三明一中高二检测)如图3－2－5所示电解液接入电路后在t s 内有n 1个一价正离子通过溶液内截面S ，有n 2个二价负离子通过溶液内截面S ，设e 为元电荷，则以下关于该截面电流的说法正确的是( )
A ．当n 1＝n 2时，电流大小为零
B ．当n 1>n 2时，电流方向向A 指向B ，电流I ＝n 1－2n 2e
t
C ．当n 1<n 2时，电流方向由B 指向A ，电流I ＝2n 2－n 1e
t
D ．电流方向由A 指向B ，电流I ＝
n 1＋2n 2e
t
【解析】 电荷的定向移动形成电流，习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，负离子定向移动，等效于等量的正离子向反方向定向移动．电流方向按规定应是由A 指向B ，电流大小为：I ＝|q 1|＋|q 2|t ＝n 1e ＋2n 2e t ＝n 1＋2n 2e t
.
【答案】 D
5．示波管中，2 s 内有6×1013
个电子通过横截面大小不知的电子枪，则示波管中电流大小为( )
A ．4.8×10－6
A B ．3×10
－13
A
C ．9.6×10－6 A
D ．无法确定
【解析】 由电流的定义得I ＝q t ＝6×1013×1.6×10－192
A ＝4.8×10－6
A ，A 正确，
B 、
C 、
D 错误．
【答案】 A
6．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×1016
rad/s ，则电子绕核运动的等效电流为( )
A ．8×104
A B ．8×10－4
A C ．4×104 A
D ．4×10－4
A
【解析】 电子绕原子核运动的周期为：
T ＝
2π
ω
＝
2ππ×10
16 s ＝2×10
－16
s 电子绕核运动的等效电流为：
I ＝e T ＝1.6×10－192×10
－16 A ＝8×10－4 A ，B 正确；A 、C 、D 错误． 【答案】 B
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 ．5×1011
B ．5×1019
C ．1.0×1013
D ．1.0×103
【解析】 环周长为240 m ，电子速率为c 10，则电子布满整个环周长所用时间t ＝240/c
10
s ，由Q ＝It 知环内总电子数N ＝Q
e ＝(10×10－3
×240/c
10
)/(1.6×10
－19
)＝5×1011
(个)．
【答案】 A
8．在彩色电视机的显像管中，从电子枪射出的电子在高电压U 作用下被加速，形成大小为I 的电流，设电子的电荷量为e ，电子质量为m ，打在荧光屏上的高速电子全被荧光粉吸收，在t s 内打到荧光屏上的电子个数为( )
A ．It
B ．me /t
C ．It /e
D ．mIt /e
【解析】 t s 内打到荧光屏上的总电荷量q ＝It ，故有电子数n ＝q e ＝It
e
. 【答案】 C
9．铜的相对原子质量为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.I neS C.
ρI
neSm
D.
mI
neSρ
【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vt ·S 中的自由电子数，而体积为vtS 的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρ
m
，所以电荷量q ＝
vtSρn e m .因电流I ＝q t ＝vSρne m .解得：v ＝Im
neSρ
. 【答案】 D
10．半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕中心轴线以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流应有( )
A ．若ω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 ．若电荷量不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍
C ．若使ω、Q 不变，则橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大
D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变小
【解析】 正电荷Q 均匀分布在橡胶环上，当环转动时，在环上任取一截面，则一个周
期T 内穿过此截面的电荷量为Q ，由电流的定义式I ＝Q T
及T ＝2πω
得，环中等效电流为I ＝Q
T
＝
Qω
2π
，故选A 、B.
【答案】 AB
11．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3×109
V 不变．已知空气的电场击穿场强为3×106
V/m.现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 ＝U d 得d ＝U E ＝3×109
3×106
m ＝1 000 m.
(2)释放的能量
E 能＝qU ＝500×3×109 J ＝1.5×1012 J.
(3)由电流的定义得
I ＝q t ＝5000.01
A ＝5×104
A. 【答案】 (1)1 000 m (2)1.5×1012
J (3)5×104
A
12．(2012·福州三中高二检测)闪电是云层之间或云层与地面之间的放电现象，是普通的自然现象，地球上每年发生闪电多达31亿次，平均每秒钟100次之多．闪电释放的能量是非常大的，一般一次闪电电压高达5 000万伏，电流20万安，大约历时10－3
s.
(1)若发生闪电时定向移动的是电子，则一次闪电通过云层的电子数大约是多少？ (2)一次闪电放出的电荷量若以0.5 A 的电流给小灯泡供电，能维持多长时间？ (3)闪电产生的电压是不稳定的，若可等效成2 500万伏的恒压，则每次闪电释放的电能是多少？
【解析】 (1)由公式I ＝q
t
，一次闪电放出的电荷量为
Q ＝It ＝20×104×10－3C ＝200 C
电子的个数
n ＝Q e ＝2001.6×10
－19＝1.25×1021(个)． (2)由公式I ＝Q t
得，供电时间
t ＝q I ′＝200
0.5
s ＝400 s. (3)每次闪电释放的电能为
W ＝Uq ＝2 500×104×200J＝5.0×109J.
【答案】 (1)1.25×1021
个 (2)400s (3)5.0×109
J。