人教版高中物理选修3-1电源和电流

高中物理学习材料金戈铁骑整理制作第二章第一节1.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AC．电流有方向，它是一个矢量D．任何物体，只要其两端电势差不为零，就有电流存在答案：B解析：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行，故选项A 错误．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错误．电流有方向，但它是标量，故选项C错误．2．以下说法正确的是() A．只要有可以自由移动的电荷，就能存在持续电流B．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下定向移动形成的C．电流的传导速率就是导体内自由电子的定向移动速率D．在金属导体内当自由电子定向移动时，它们的热运动就消失了答案：B解析：要有持续电流必须有电压，A不对．导体中形成电流其原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子将在电场力作用下定向移动形成电流，B 正确．电流的传导速度等于光速，电子定向移动的速率很小，C不对．在形成电流时电子定向移动，并不是热运动就消失了，其实电子仍然做无规则的热运动，D不对．3．电流通过生命机体或多或少都能传导，其电流的传导主要是靠() A．自由电子导电B．离子导电C．电解质的水溶液导电D．质子导电答案：BC解析：根据生命机体的生物构成成分可判断B、C正确．点评：本题联系生物、化学知识考查对生命体中电流传导物质的理解．4．一台半导体收音机，电池供电的电流是8mA，也就是说()A．1h电池供给8C的电量B．1 000s电池供给8C的电量C．1s电池供给8C的电量D．1min电池供给8C的电量答案：B5．(2009·贵州兴义市清华实验中学高二检测)某金属导体的某横截面上，在5s内通过了1.25×1019个电子，则通过该金属导体的电流为________A.答案：0.4解析：在5s 内通过的电荷量为q ＝ne ＝1.25×1019×1.6×10－19C ＝2C I ＝q t ＝25A ＝0.4A 6．如图所示，在NaCl 溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2s 内有1.0×1018个Na ＋和Cl －通过溶液内部的横截面M ，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？答案：溶液中的电流大小为0.16A ，方向由A 指向B .解析：NaCl 溶液导电是靠自由移动的Na ＋和Cl －离子，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na ＋定向移动方向相同，即由A 指向B .Na ＋和Cl －都是一价离子，每个离子的电荷量为e ＝1.6×10－19C ，NaCl 溶液导电时，Na ＋由A 向B 定向移动，Cl －由B 向A 运动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过M 横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和，则有I ＝q t ＝q 1＋q 2t＝1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－192A ＝0.16A7．光电管的阳极A 和阴极K 之间加U ＝2.5V 的电压时，光电流的最大值为0.64μA ，求每秒内由光电管阴极K 发射的电子数．答案：4.0×1012个解析：最大电流即为光电管阴极K 发射的电子全部到达阳极形成的．设光电管阴极K每秒内发射的电子数为n ，则由电流的定义式I ＝Q t知，光电流I ＝ne ，故n ＝I /e ＝0.64×10－6/1.60×10－19＝4.0×1012(个)．8．北京正负电子对撞机的储存环是长为240m 的近似圆形轨道，当环中的电流为10mA 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是多少？答案：5.0×1011个解析：由公式I ＝q t ，q ＝Ne ，t ＝l v 得I ＝Ne v 240，∴N ＝240Iv e＝5.0×1011个1.有一横截面积为S 的铜导线，流过的电流强度为I .设每单位体积的导线中有n 个自由电子，电子的电荷量为q ，此时电子的定向移动速率为v ，在Δt 时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )A ．n v S ΔtB ．n v Δt C.I Δt q D.I Δt Sq 答案：AC解析：电子数N ＝Q /q ＝I Δtq，故C 正确；又I ＝nqS v ，代入得N ＝n v S Δt ，故A 选项也正确．2．关于导线中的电场，下列说法正确的是( )A ．导线内的电场线可以与导线相交B ．导线内的电场E 是由电源电场E 0和导线侧面堆积电荷形成的电场E ′叠加的结果C ．导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D ．导线中的电场是静电场的一种 答案：B解析：导线内的电场线与导线是平行的故A 错，导线中的电场是电源电场和导线侧面的堆积电荷形成的电场叠加而成的，故B 对，导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种．故C 、D 错．3．如图所示，一根截面积为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 ．v qB.q vC ．q v SD ．q v /S答案：A解析：在运动方向上假设有一截面，则在t 时间内通过截面的电荷量为Q ＝v t ·q等效电流I ＝Qt＝v q 故A 正确．4．半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度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Q 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，将橡胶环拉伸，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 答案：AB解析：截取圆环的任一截面S ，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T 内，通过这个截面的电荷量为Q ，则有：I ＝q t ＝QT ①又T ＝2πω②所以I ＝Qω2π③由③式可知，选项AB 正确．5．在电解食盐水溶液时，在阴极上1min 时间内有5×10－5mol 的H 2逸出，则通电电流为________A.答案：0.16解析：1min 时间内有5×10－5mol 的H 2逸出，则跑到阴极上的一价钠离子应有2×5×10－5×6.02×1023个＝6.02×1019个．通过的电流为：I ＝q t ＝6.02×1019×1.6×10－1960A ≈0.16A6．来自质子源的质子(初速度为零)，经一加速电压为800kV 的直线加速器加速，形成电流强度为1mA 的细柱形质子流．已知质子电荷量e ＝1.60×10－19C.这束质子流每秒打到靶上的质子数为________．假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距l 和4l 的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为n 1和n 2，则n 1n 2＝____________________. 答案：6.25×1015个 2 1解析：方法一：根据电流的定义，1s 内通过每个横截面的电荷量为 q ＝It ＝1 ×10－3 ×1C ＝1×10－3C因此，这束质子流每秒打到靶上的质子数为n ＝q /e ＝1×10－3/1.6×10－19＝6.25×1015(个)设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为E ，则在相距l 和4l 两处电势差分别为U 1＝El 和U 2＝4El又设质子在这两处的速度分别为v 1和v 2，由电场力做的功与电荷动能变化的关系，即qU ＝12m v 2，得：v 2＝2v 1.在这两处的极短的相等长度内，质子数 n ＝q /e ＝It /e ，可见n 1/n 2＝l 1/l 2. 而因两段长度相等，所以有v 1t 1＝v 2t 2，故 n 1/n 2＝t 1/t 2＝v 2/v 1＝2. 方法二：由I ＝neS v 可知n 1v 1＝n 2v 2，而电子做匀加速直线运动，v 2＝2as ，故v 1/v 2＝1/2，所以，n 1/n 2＝2/1.7．一根长为L ＝2m ，横截面积S ＝1×10－3m 2的铜棒，两端电势差为U ＝5.44×10－2V ，铜棒的电阻R ＝2×10－5Ω，铜内自由电子的密度为n ＝8.5×1029个·m －3，求：(1)通过铜棒的电流； (2)铜棒内电场强度；(3)自由电子定向移动速率．答案：(1)2.72×103A (2)2.72×10－2V/m (3)2×10－5m/s解析：(1)I ＝UR ＝2.72×103A(2)E ＝U d＝2.72×10－2V/m(3)V ＝I neS ＝ 2.72×1038.5×1029×1.6×10－19×10－3m/s ＝2×10－5m/s 8．如图所示是某同学电解硫酸铜的实验装置，他从电流表读出的读数为0.6A ，如果忽略长时间引起的回路中电流的变化，请你帮他计算一下一昼夜可析出多少个铜离子．(已知铜的原子量为64)答案：1.63×1023个解析：一昼夜流过电路的总电量Q ＝It ＝0.6×24×60×60C ≈5.2×104C因一个铜离子带两个正电荷，则析出的铜离子数n ＝Q 2×1.6×10－19＝ 5.2×1042×1.6×10－19个＝1.63×1023个．。