11.1 电源和电流（练习题）（解析版）.docx

淘宝：知行书屋 第十一章 电路及其应用 11.1 电源和电流 一、单选题： 1.关于电流，下列说法正确的是(　　) A．通过截面的电荷量多少就是电流的大小 B．电流的方向就是电荷定向移动的方向 C．在导体中，只要自由电荷在运动，就一定会形成电流 D．导体两端没有电压就不能形成电流 【解析】　根据电流的概念，电流是单位时间内通过截面的电荷量，知A项错．规定正电荷移动的方向为电流方向，知B项错．自由电荷持续的定向移动才会形成电流，C错，D对． 【答案】　D 2.以下说法正确的是(　　) A．只要有可以自由移动的电荷，就存在持续电流 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错误；金属导体中形成持续电流的原因是在导体两端加上电压，于是在导体内形成了电场，导体内的自由电子在电场力作用下定向移动形成电流，B正确；电流的传导速率等于光速，电子定向移动的速率很小，C错误；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错误． 3.某电解池，如果在1 s内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是(　　) A．0 B．0.8 A C．1.6 A D．3.2 A 【解析】　由于电解液中，是正、负两种离子的定向移动形成电流，故1 s内流过某截面的电荷量为正、负离子所带电荷量的代数和即q＝(5×1018×2＋1.0×1019)×1.6×10－19 C＝3.2 C，故通过这个截面的电流为I＝＝ A＝3.2 A. 【答案】　D 4．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的2倍，而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，以下说法正确的是(　　) 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相等 答案　B 解析　由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的2倍，因此通过乙导体的电流是甲导体的2倍，故A错，B对．由于I＝nqSv，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v，故C、D错. 5.北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道．当环中电子以光速的流动而形成10 mA的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c＝3×108 m/s，电子电荷量e＝1.6×10－19 C)(　　) A．5×1010个 B．5×1011个 C．1×102个 D．1×104个 答案　B 解析　电子运动一周所需要的时间： t＝ s＝8×10－6 s 在圆形轨道上任取一横截面，则在t时间内通过该横截面的电荷量为： q＝It＝10×10－3×8×10－6 C＝8×10－8 C 环中运行的电子数目N＝＝个＝5×1011个． 6.如图所示，将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来，已知截面积S铝＝2S铜．在铜导线上取一横截面A，在铝导线上取一横截面B，若在1 s 内垂直地通过它们的电子数相等，那么通过这两个横截面的电流的大小关系是(　　) A．IA＝IB B．IA＝2IB C．IB＝2IA D．不能确定 答案　A 解析　这个题目中有很多干扰项，例如两个横截面的面积不相等、导线的组成材料不同等．但解题关键是通过两横截面的电子数在单位时间内相等，根据I＝可知电流相等． 7.一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S，导体单位长度内的自由电子数为n，金属内的自由电子的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速度为v0，导体中通过的电流为I.则下列说法中正确的是(　　) A．自由电子定向移动的速率为v0 B．自由电子定向移动的速率为v＝ C．自由电子定向移动的速率为真空中的光速c D．自由电子定向移动的速率为v＝ 答案　D 解析　t时间内通过导体横截面的电荷量q＝nvte，则I＝＝nve，v为自由电子定向移动的速率，由此可得v＝，选项D正确． 8．如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设e为基元电荷，以下说法正确的是(　　) A．当n1＝n2时电流强度为零 B．当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝ C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度I＝ D．电流方向从A→B，电流强度I＝ 【解析】　本题考查电流方向和电流强度的定义式I＝，电荷的定向移动形成电流，金属导体中定向移动的是带负电的自由电子，这时电流的方向与自由电子定向移动方向相反，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，所以，电流强度应该是I＝，电流方向应是从A→B. 【答案】　D 9.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. 【解析】　设单位体积内电子数为n，对电子加速过程应用动能定理：eU＝mv2 所以电子刚出电场时定向移动速度v＝ 由电流的微观表达式I＝nSqv得：n＝＝ ， Δl内的电子数为：N＝n·ΔlS＝，故B正确． 【答案】　B 二、 多选题 10.关于电流的方向，下列说法中正确的是(　　) A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 B．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端 C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同 D．电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板 【解析】　在电源的外部电路中，电流从电源正极流向负极，在电源的内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A正确，B错误．电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C错误．电容器充电时，电子流入负极板，所以电流从负极板流出，流入正极板，D正确． 【答案】　AD 11．一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设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度为v，在t时间内，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为(　　) A．nvSt B．nvt C．It/q D．It/Sq 【解析】　在t时间内，通过铜导线横截面的电荷量为It，通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N＝It/q，故C正确，D错误；把I＝nqSv代入N＝It/q可得N＝nvSt，故A正确，B错误． 【答案】　AC 12．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 【解析】　截取圆环的任一截面S，则在橡胶环运动一周期的时间内通过这个截面的电荷量为Q，即I＝＝＝＝，由上式可知A、B正确． 【答案】　AB 三、 非选择题 13.已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在氢原子核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？ 【解析】　截取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一 周的时间T内，通过这个截面的电荷量q＝e，则有I＝＝. 再由库仑力提供向心力有：k＝m·r得T＝ ，解得I＝ . 【答案】　 14.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.请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荷量为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＝得d＝＝ 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＝＝ A＝5×104 A. 【答案】　(1)1 000 m　(2)1.5×1012 J　(3)5×104 A 知行合一