物理选修3-1第一章第一节习题及答案

电源和电流

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巩固基础

1.关于电源的作用,下列说法正确的是( BCD )

A.电源的作用是能为电流提供自由电子

B.电源的作用是使导体中形成电场

C.电源的作用是能够保持导体两端的电势差

D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来

解析:电源的作用就是保持导体两端的电势差,使导体中形成电场,使导体中的自由电荷在静电力作用下做定向运动,而不是提供自由电子,故选项B、C、D均对,选项A错.

2.关于电流,下列叙述正确的是( BD )

A.只要将导体置于电场中,导体中就有持续电流

B.电源的作用是可以使电路中有持续电流

C.导体中没有电流时,就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: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

移动形成的,而恒定电流是导体两端有稳定的电压而形成的,电源的

作用就是在导体两端维持稳定的电压,从而在导体内部出现恒定电场而产生恒定电流.故选项A错,选项B、D正确.导体中没电流时,自由电荷做无规则热运动,故选项C错.

3.有稳定电流时关于导体中的恒定电场,下列说法中正确的是

( D )

A.导体中的电场是由电源两极电荷在空间直接形成的

B.导体中的电场是导体内自由电荷形成的

C.由于处于静电平衡状态,导体内场强为零

D.导体中的电场分布不随时间变化

解析:导体中的电场是由电源、导线所积累的电荷共同形成的,当电路达到稳定时,导体中的电场为恒定电场,不随时间变化,故选项A、B、C错,选项D正确.

4.(2012包头高二检测)有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍,下列说法中正确的是( B )

A.通过甲、乙两导体的电流相同

B.通过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率是甲导体的2倍

D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同

解析:由I=知通过乙的电流是甲的2倍,故选项A错,B正确.由于

I=nqSv(n是单位体积中的自由电荷数,q是自由电荷的电荷量,S是导体的横截面积,v是自由电荷定向移动的速率),所以v=,由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道),所以无法判断甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率的大小,故选项C、D错.

5.(2013内蒙古呼伦贝尔市牙林一中高二上学期期中)在示波管中,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 )

A.4.8×10-6A

B.3×10-13A

C.9.6×10-6A

D.无法确定

解析:I=== A=4.8×10-6 A,选项A正确.

6.(2012深圳高二检测)如图所示,电解池内有一价的电解液,t s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,则以下解释中正确的是( D )

A.正离子定向移动形成电流方向从A→B,负离子定向移动形成电流方向B→A

B.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:正离子的定向移动方向就是电流方向,负离子定向移动的反方

向是电流方向,故选项A错;有正负离子反向经过同一截面时,I=公式中q应该是正、负离子所带电荷量的绝对值之和,故I=,电流方向由A指向B,故选项D正确,B、C选项错.

电解液导电问题与金属导电原理易混.避免方法:准确审题,看清导电物质是金属还是电解质.金属导电,只有电子的定向移动,电解液导电是正、负两种离子的定向移动.

7.如图所示,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度为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( A )

A.vq

B.

C.qvS

D.

解析:t s内棒通过的长度l=vt,总电荷量Q=ql=qvt

则I===qv,故选项A正确.

8.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( D )

A.光速c

B.

C.

D.

解析:假设电子定向移动的速率为v,那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数,而体积为vtS的铜导线的质量为vtSρ,物质的量为,所以电荷量q=.因电流

I==,于是得v=.正确选项为D.

提升能力

9.某次闪电持续时间为0.5 s,所形成的平均电流为6.0×104 A,若闪电过程中产生的电荷量以0.5 A的电流通过电灯,试求可供电灯照明的时间.

解析:闪电释放的电荷量为q=I1t1,得q=3.0×104 C

则电灯照明时间t2==6.0×104 s≈16.7 h.

答案:6.0×104 s(约16.7 h)

10.北京正、负电子对撞机的储存环为周长240 m的圆形轨道,当环中电流为10 mA时,若电子的速率是光速的十分之一,则在整个环中运动的电子数目为多少?

解析:根据电流的定义式I=,设环中运动的电子数目为n,则电子在时间t=内可绕环运动一周,通过环某横截面的电荷量q=ne,而形成电流I=10 mA,所以n==5×1011个.

答案:5×1011个