高中物理人教版选修3-1第二章第1节电源和电流同步练习

高中物理人教版选修3-1第二章第1节电源和电流
同步练习
一、选择题
1.关于电源的作用||，下列说法中正确的是（）
A.电源能为电路提供自由电荷
B.电源能保持导体两端的电压||，使电路中有持续电流
C.电源能直接释放电能
D.电源使自由电荷运动起来
2.下列说法中正确的是（）
A. 导体中电荷运动就形成了电流
B. 在国际单位制中||，电流的单位是安培（A）
C. 电流有方向||，是一个矢量
D. 任何物体||，只要其两端电势差不为零||，就有电流存在
3.2019年8月1日||，某网友反映小区电梯遭雷击了||，为了避免此类事情发生||，在建筑物顶部更换了的避雷针||。

当带正电的云层接近避雷针时就会发生放电||，此时避雷针中（）
A. 不会形成电流
B. 会形成电流||，方向向上
C. 会形成电流||，方向向下
D. 会形成电流||，方向不定
4.如图所示||，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来||，已知截面面积S铝＝2S铜||，在铜导线上取一截面A||，在铝导线上取一截面B||，若在1 s内垂直地通过它们的电子数相等||，那么||，通过这两截面的电流的大小关系是（）
A. I A＝I B
B. I A＝2I B
C. I B＝2I A
D. 不能确定
5.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.
C.
D.
6.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||。

已知电子的电荷量为e、质量为m||，则在刚射出加速电场时||，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是（）
A.
B.
C.
D.
7.下列叙述正确的是（）
A. 导体中电荷运动形成电流
B. 电流是矢量
C. 导体中有电流通过时||，导体内部场强不为零
D. 只有自由电子的定向移动才能形成电流
8.关于电流||，下面说法中正确的是（）
A. 电子的定向运动形成了电流||，电流的速度在大小上等于电子定向运动的速度
B. 在同样的电压下||，金属导体中自由电子数越多电流就越大
C. 金属导体中电流越大||，单位时间内流过导体横截面的自由电子数越多
D. 电流的单位是由电荷量和时间的单位导出的||，这样的单位叫做导出单位
9.关于电流强度||，下列说法中正确的是（）
A. 导体中的电流强度越大||，表示通过其横截面的电荷量越多
B. 在相同时间内||，通过导体横截面的电荷量越多||，导体中电流强度就越小
C. 通电时间越短||，电流强度越大
D. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越多||，导体中电流强度越大
10.一根导线分别通以不同的电流||，当电流较大时||，以下说法正确的是（）
A. 单位体积内自由电子数较多
B. 自由电子定向移动速率较大
C. 自由电子热运动速率较大
D. 电流传导速率较大
11.下列关于电流方向的说法中||，不正确的是（）
A. 电流的方向就是自由电荷定向移动的方向
B. 电流的方向就是正电荷定向移动的方向
C. 在金属导体中||，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反
D. 在电解液中||，电流的方向与正离子定向移动的方向相同
12.下列说法中正确的是（）
A. 通电导线中的自由电子定向移动的速率等于电流传导速率
B. 通电导线中电流传导的速率与电场传播的速率是相等的||，为3×108 m/s
C. 金属导线中电子运动速率越大||，导线中的电流就越大
D. 金属导线中电荷量越大||，导线中电流就越大
13.横截面积为0.5cm2的导电液体中||，每秒钟有0.2C的正电荷和0.3C负电荷相向运动||，则电流是（）
A. 0.2A
B. 0.3A
C. 0.5A
D. 104A
14.示波管中||，电子枪两秒内发射了6×1013个电子||，则示波管中电流强度的大小为（）
A. 9.6×10–6 A
B. 3×10–13 A
C. 4.8×10–6 A
D. 3×10–6 A
15.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||，电子的电荷量为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. B. C. D.
16.某电解池||，如果在1 s内共有5.0×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某横截面||，那么通过这个横截面的电流是（）
A. 0
B. 0.8 A
C. 1.6 A
D. 3.2 A
17.如图所示||，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来||，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍||，在铜导线上取一个截面A||，在铝导线上取一个截面B||，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等||，那么通过这两个截面的（）
A. 电流相等
B. 电流不相等
C. 自由电子定向移动的速率相等
D. 自由电子定向移动的速率不相等
18.如图所示是一款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的充电电流多为锂电池||，假设锂电池的充电电流为500 mA||，则以下说法正确的是（）
A. 1 s通过电池某一横截面的电荷量为500 C
B. 1 s通过电池某一横截面的电荷量为50 C
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
19.在彩色电视机的显像管中||，从电子枪射出的电子在加速电压U的作用下被加速||，且形成电流强度为I 的平均电流||。

若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收||，在t秒内打在荧光屏上的电子数为（）
A. B. C. D.
二、单选题
20.通过一个电阻的电流是5A||，经过4min||，通过该电阻的一个截面的电量是（）
A. 20C
B. 50C
C. 1200C
D. 2019C
21.有甲、乙两导体||，甲的横截面积是乙的两倍||，而乙在单位时间内通过导体截面的电荷量是甲的2倍||，以下说法中正确的是（）
A. 甲、乙两导体的电流相同
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
22.判断下列所示的电流－时间图象||，不属于恒定电流的是（）
A. B. C. D.
23.充电宝是当今流行的移动充电电源||，人们可以随时随地的给手机充电||。

如图为某容量为12019mA·h 的充电宝||，下列说法正确的是（）
A. 该充电宝储存的电荷量为43200C
B. 该充电宝能给手机充电12019h
C. 该充电宝充电的电流大小为12019mA
D. 若手机通话时平均电流为200mA||，则该充电宝能支持手机通话最长可达60h
24.如图所示||，某电解液导电时||，分析正负电极之间的某一横截面||，如果在1 s内共有5×1018个定向移动的二价正离子和1.0×1019个定向移动的一价负离子通过某横截面||，那么通过这个横截面的电流为
________||。

25.2019年9月11日||，山东青岛市即墨于21时25分发布雷电黄色预警信号||。

当晚受雷阵雨影响||，空气潮湿||。

距地面一定高度的空中有两块相距3 km的足够大的云团||，两块云团正在以5 m/s的相对速度靠近||，不断与空气摩擦带电||。

设两云团之间电势差保持3×109 V不变||，已知发生放电时的电场强度为3×106 V/m||，云团间的电场可视为匀强电场||，则大约经过________秒||，将会发生放电现象；在这次放电中||，若从一块云团移到另一块云团的电荷量为500 C||，闪电历时0.01 s||，则此过程中的平均电流为________安培||。

三、计算题
26.氢原子的核外只有一个电子||，设电子在离原子核距离为R的圆轨道上做匀速圆周运动||。

已知电子的电荷量为e||，运动速率为v||，求电子绕核运动的等效电流多大？
27.导线中的电流是1 A||，导线的横截面积为1 mm2||。

（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）自由电子的平均定向移动速率是多大（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？
答案解析部分
一、<b >选择题</b>
1.【答案】B
【解析】【解答】电源的作用是能保持导体两端的电压||，使电路中形成持续电流||，故B符合题意||，A、C、D不符合题意||。

故答案为：B||。

【分析】此题属于基础性问题||，电源使得导体两端存在电压||，电荷才能定向移动||。

2.【答案】B
【解析】【解答】自由电荷定向移动才形成电流||，仅有电荷移动但不是定向移动则不能形成电流||，故选项A不符合题意；形成电流的条件是导体两端保持有电压||，且必须是导体而非任何物体||，故选项D不符合题意；电流有方向||，但它是标量||，故选项C不符合题意||。

故答案为：B||。

【分析】电荷在导体中的定向运动形成电流||，电流具有方向||，电流的方向与正电荷运动的方向相同、与负电荷运动的方向相反||，但却是标量||。

3.【答案】C
【解析】【解答】云层接近避雷针放电时||，大地上的负电荷通过避雷针向上定向移动||，去中和云层所带的正电荷||，由于负电荷向上定向移动||。

故形成方向向下的电流||，故C符合题意||。

故答案为：C||。

【分析】电流的方向与电荷的定向移动方向相关||，电流的方向与正电荷的方向相同、与负电荷运动的方向相反||。

4.【答案】A
【解析】【解答】根据公式I＝可得||，I的大小与横截面积的大小无关||，主要应取决于单位时间内通过导体横截面电荷量的多少||，选项A符合题意||。

内通过两个导体横截面积的电荷量相同||，所以电流相等||。

5.【答案】D
【解析】【解答】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＝||，D符合题意||。

故答案为：D||。

【分析】利用电流的定义单位时间内流过导体横截面积的电荷量||，物质的量等于质量除以相对原子质量||，每个电子的电荷量等于元电荷的电荷量||，代入公式即可得出结论||。

6.【答案】B
【解析】【解答】设单位体积电子束中含有n个自由电子||，由电流的定义知：I＝＝＝neSv||，所以n＝||，电子经加速电场加速后||，满足eU＝mv2||，得n＝||，长为Δl的电子束内的电子个数为N＝nΔlS＝||，故B符合题意||。

故答案为：B||。

【分析】电场对电子做功转化为电子的动能||，可得出电子速度的表达式||，再利用电流的定义单位时间内流过导体横截面积的电荷量||，即可得出结论||。

7.【答案】C
【解析】【解答】导体中电荷发生定向运动时形成电流||，选项A不符合题意；电流有大小和方向||，但是电流是标量||，选项B不符合题意；导体中有电流通过时||，说明电荷在电场力的作用下发生了定向移动||，此时导体内部场强不为零||，选项C符合题意；正负电荷的定向移动都能形成电流||，选项D不符合题意||。

故答案为：C||。

【分析】电流的产生是电荷在电场力的作用下发生定向移动||，电流的方向与正电荷运动的方向相同||，与负电荷运动的方向相反||。

8.【答案】C
【解析】【解答】电子的定向运动形成了电流||，电流的速度等于光速||，电子的速度远远小于光速||，A不符合题意；根据电流的微观表达式可得：可得电流大||，电子数目不一定多||，B不符合题意；根据公式可得金属导体中电流越大||，单位时间内流过导体横截面的自由电子数越多||，C符合题意；电流的单位是基本单位||，D不符合题意||。

时间内流过导体横截面的自由电子数越多||，电流的方向与正电荷运动的方向相同||，与负电荷运动的方向相反||，电流的单位是基本单位并非导出单位||。

9.【答案】D
【解析】【解答】根据电流强度的定义：||，即电流强度等于单位时间内流过导体横截面的电荷量||，与通电的时间无关||，所以ABC不符合题意||，D符合题意||。

故答案为：D||。

【分析】电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量大小||，电流越大||，单位时间内流过导体横截面的自由电子数越多||。

10.【答案】B
【解析】【解答】根据电流微观表达式||，同一根导线||，横截面积相同||，自由电子电荷量相同||，单位体积内的自由电子数目是一定的||，故电流越大||，自由电子定向移动速率越大||，电流的传播速率大小等于光速||，和自由电子定向移动速度无关||，故B符合题意||。

故答案为：B||。

【分析】相同的导体单位体积内自由电子的数目是相同的||，电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量大小||，电流越大||，单位时间内流过导体横截面的自由电子数越多||。

11.【答案】A
【解析】【解答】规定正电荷定向移动的方向为电流方向||，也就是负电荷定向移动的反方向||，故BCD说法正确||，A说法错误||。

题意要求选择错误选项||，所以A符合题意||。

故答案为：A||。

【分析】自由电子所带电荷为负电荷||，电流是电荷的定向移动形成的||，电流的方向与正电荷的移动的方向相同||，与负电荷移动的方向相反||。

12.【答案】B
【解析】【解答】自由电子定向移动的速率小于电流的传导速率||，电流的传导速率为光速||，则A不符合题意；通电导线中电流传导的速率与电场传播的速率是相等的||，为3×108 m/s||，则B符合题意；由I=neSv 可知定向移动的速率大||，电流大||，但不是电子运动的速率||，则C不符合题意；电流是一个基本物理量||，中的电荷量Q是通过某横截面的电荷量||，不是导体中的电荷量||，故D不符合题意||。

故答案为：B||。

【分析】电子的定向运动形成了电流||，电流的传导速度与电场传播的速度等于光速||，电子的速度远远小于光速||，电流的定义为单位时间内通过导体横截面积的电荷量大小||，金属导线中电荷量大并不代表单位时间内通过导体横截面积的电荷量大||。

13.【答案】C
【解析】【解答】解：电流的定义式是I= ||，在导电液中||，q指正负电荷绝对值的加和||，所以I= =0.5A||，C正确．
故选C
【分析】根据电流的定义：单位时间内通过导体横截面的电荷量．
14.【答案】C
【解析】【解答】根据公式可得||，故C符合题意||。

故答案为：C||。

【分析】电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量的大小||，每个自由电子的电荷量大小等于元电荷||，利用电流的定义式求解||。

15.【答案】A
【解析】【解答】设铜导线中自由电子定向移动的速率为||，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为||，则导线的长度为||，体积为||，质量为||，这段导线中自由电子的数目为||，在时间内这些电子都能通过下一截面||，则电流||，代入解得||，||，解得电子定向移动的速率：||，故A符合题意||。

故答案为：A||。

【分析】导体的质量等于体积乘以导体的密度||，导体中原子的个数利用公式即可得出||，电流的定义是单位时间内通过导体横截面积的电荷量大小||，建立方程联立求解||，即可得出结论||。

16.【答案】D
【解析】【解答】由题||，1 s内通过截面正离子的电荷量为q1=2n1e||，负离子的电荷量绝对值为q2=n2e||，则电流为||，将n1=5×1018个||，n2=1×1019个||，e=1.6×10–19 C||，代入解得||，I=3.2 A||，故D符合题意||。

故答案为：D||。

【分析】电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量大小||，每个一价离子的电荷量等于元电荷||，每个二价离子的电荷量等于元电荷的两倍||，流过导体横截面积的电荷量等于正负离子总的电荷量||。

17.【答案】A
【解析】【解答】解：A、两导线串联||，由于串联元件电流处处相等||，所以I1=I2||，故A正确||，B错误；C、由I=nevs可知||，由于截面积不相等||，但单位体积内铜和铝的自由电子个数关系不明确||，则无法比较速度是否相等||，故CD错误．
故选：A．
【分析】掌握串联电路中的电流规律：串联电路各处电流都相等；
18.【答案】D
【解析】【解答】由电流的定义式得q=It=0.5 C||，故选项AB不符合题意；充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来||，故选项C不符合题意||，D符合题意||。

故答案为：D||。

【分析】电流的单位1000mA=1A||，故500mA=0.5A||，电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量的大小||，故每秒钟通过导体横截面积的电荷量为0.5A||，据能量的转化可知||，充电过程是把电能转化为其他形式的能力储存起来||。

19.【答案】B
【解析】【解答】设t时间内打在荧光屏上的电子数为n||，即总电荷量为q=ne||，由电流的定义式||，解得ne=It||，解得||，故B符合题意||。

故答案为：B||。

【分析】电流的大小是单位时间内通过导体横截面积的电荷量||，而每个电子的电荷量大小等于元电荷||，故利用电流的定义式即可得出结论||。

二、<b >单选题</b>
20.【答案】C
【解析】【解答】解：根据||，得q=It=5×240C=1200C.C符合题意||，A、B、D不符合题意
故答案为：C.
【分析】根据电流的定义式||，进行变形求出电荷量||。

21.【答案】B
【解析】【解答】根据可知||，因为乙在单位时间内通过导体截面的电荷量是甲的2倍||，故乙导体的电流是甲导体的2倍||，选项B符合题意||，A不符合题意；根据I=nqSv||，因两导体中单位体积的电荷数n不能确定||，故无法比较两导体中自由电荷定向移动的速度大小||，选项CD不符合题意||。

故答案为：B||。

【分析】电流的大小等于单位时间内流过导体横截面积的电荷量的大小||，与横截面积的大小无关；根据电流的微观表达式可知||，电流的大小与导体单位体积内自由电荷的数量紧密相关||，题意中没有给出单位体积内自由电荷的数量||，故无法判断||。

22.【答案】B||，C||，D
【解析】【解答】恒定电流是指大小和方向都不变的电流||，题意中要求选择错误选项||，所以BCD符合题意||。

故答案为：B、C、D||。

【分析】电流虽然是标量||，但也具有方向||，恒定电流是指大小、方向都不随时间变化而变化的电流||，在坐标系中正负代表电流的方向||。

23.【答案】A||，D
【解析】【解答】充电宝的容量即为电荷量||。

由电流的定义式得q＝It＝43200 C||，故A符合题意||，B、C不符合题意；由得||， D符合题意||。

故答案为：A、D||。

【分析】电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量大小||，即定义式||，可得q=It||，电流的单位1000mA=1A||，故可以得出充电宝储存的电荷量的大小||，同样||，可得出正常使用的时间||。

24.【答案】3.2 A
【解析】【解答】电解液中由于正负离子的相向运动形成电流||，故在单位时间内穿过横截面的电荷量q ＝5×1018×2e＋1×1019×e＝2×1019e||。

由I＝知
I＝ A＝3.2 A
【分析】电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量的大小||，每个二价正离子所带电荷量为两个元电荷||，每个一价负离子所带电荷量为一个元电荷||，故利用电流的定义式即可得出结论||。

25.【答案】400；5×104
【解析】【解答】设经时间t发生放电现象||，
则由U＝Ed知d＝=103m
而：t＝＝
联立解得t＝400 s
由I＝知||，I＝ A＝5×104 A
【分析】利用匀强电场之间的电场强度、电势差与距离之间的关系可得出放电瞬间两云团之间的距离大小||，原先的距离减去放电时的距离为运动的距离||，经历的时间为运动的距离除以相对运动的速度||，即可得出时间；而电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量的大小||，故利用电流的定义式即可得出结论||。

三、<b >计算题</b>
26.【答案】解：取电子运动轨道上任一截面||，在电子运动一周的时间T内||，通过这个截面的电量q＝e||，由圆周运动的知识有：T＝
根据电流的定义式得：I=
【解析】【分析】根据电流的定义||，电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量的大小||，所以利用其公式I=||，即可得出结论||。

27.【答案】（1）解:N＝＝＝个＝6.25 ×1018个
（2）解:由公式I＝neSv得
v＝＝ m/s
＝7.4×10－5 m/s||。

（3）解:以这样的速率沿导线移动1 m 需用时间
t＝s＝3.8 h
【解析】【分析】电流的大小等于单位时间内通过导体横截面积的电荷量的大小||，故每秒通过导体代替横截面积的电荷量大小等于电流的大小||，每个电子所带电荷量等于元电荷||，所以每秒通过电子的个数等于电荷量处于元电荷；根据电流的微观表达式I＝neSv||，即可得出电子移动的速率大小；移动的时间等于距离除以时间||。