![2021-2022学年度高二物理第十一章电路及其应用第一节电源和电流必修第三册(暑期衔接练习一)(人教版2019)01](http://img-preview.51jiaoxi.com/3/6/12106232/0/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
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高中1 电源和电流课时练习
展开一、单选题
1.关于功率,下列说法中正确的是( )
A.功率大说明物体做的功多
B.功率小说明物体做功慢
C.由可知机器做功越多,其功率越大
D.单位时间内机器做功越少,其功率越大
2.已知时间内通过均匀导体某一横截面的自由电子数为,电子电荷量为,导体横截面积为,单位体积内的自由电子数为,则电子定向移动的速度为( )
A.B.C.D.
3.纯电动汽车使用的能源不是汽油,而是电能,提供电能的是锂离子电池。锂离子电池以碳材料为负极,以含锂的化合物为正极。在充电的过程中,通过化学反应,电池的正极有锂离子生成,锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔,到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中,嵌入的锂离子越多,电池中充入的电荷量也就越多。当汽车开动时,在负极的锂离子又会通过电解液返回正极,回到正极的锂离子越多,则放出的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量。单体锂离子电池的容量极为有限,为了满足需要,常用由若干单体锂离子电池构成的电池组。下列说法中错误的是( )
A.“安时”(Ah)或“毫安时”(mAh)是电量的单位
B.“千瓦时”(kWh)是能量的单位
C.图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态
D.图中锂离子是在电场力的作用下从负极返回正极的
4.关于电流,下列说法正确的是( )
A.金属导体中自由电子定向移动速率增大时,电流变大
B.电流既有大小又有方向,所以是矢量
C.通过导体横截面积的电荷量越多,导体中电流就越大
D.电流的方向就是正电荷定向移动的方向
5.氚核H发生β衰变成为氦核He。假设含氚材料中H发生β衰变产生的电子可以全部定向移动,在3.2×104s时间内形成的平均电流为5.0×10﹣8A。已知电子电荷量为1.6×10﹣19C,在这段时间内材料中所有氚核H发生β衰变的总次数为( )
A.5.0×1014B.1.0×1016C.2.0×1016D.1.0×1018
6.关于电源和电流下列说法正确的是
A.因为电流有方向,所以电流是矢量
B.通过导体截面的电荷量越多,电流越大
C.电源是将电能转化为其他形式的能的装置
D.电源能把自由电子从正极搬运到负极
7.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NA,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.
8.2019年诺贝尔化学奖授予来自美国的科学家约翰古迪纳夫、斯坦利惠廷厄姆和日本科学家吉野彰,以表彰他们在锂离子电池研发领域作出的贡献。如图是某手机用锂电池的标签。则关于该锂电池下列说法正确的是( )
A.标签上的mAh是电能的单位
B.若该手机平均待机电流10mA,则该手机可待机40小时
C.该电池工作时输出电压可能为5V
D.使用5V、1A的手机充电器给此电池充电,若转换效率为75%,约需要2小时才能把此电池充满
9.某金属导线,如果在10s时间内有5.0×1019个自由电子通过面积为0.1m2的某截面,那么通过这个截面的电流强度是( )
A.0B.0.8AC.1.6AD.3.2A
10.下列用电器正常工作时,电流最接近200mA的是( )
A.学生用计算器B.手电筒C.家用空调器D.电饭锅
11.用比值法定义物理量是物理学中一种重要的思想方法,下列物理量的表达式不属于用比值法定义的是( )
A.电势B.电流
C.电动势D.电场强度
12.某兴趣小组调查一条河流的水质情况,通过计算结果表明,被污染的河里一分钟内有相当于6 C的正离子和9 C的负离子向下游流去,则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是 ( )
A.0.25 A 顺流而下B.0.05 A 逆流而上
C.0.25 A 逆流而上D.0.05 A 顺流而下
二、多选题
13.两根长度相同,横截面积之比S1∶S2=1∶2的均匀铜导线按图所示接入电路,关于两段导线以下说法中正确的是( )
A.它们的电阻之比为2∶1B.它们的电流之比为2∶1
C.它们的电子移动速率之比为1∶2D.它们的电压之比为2∶1
14.以下说法正确的是
A.在导体中有电流通过时,电子定向移动速率即是电场传导速率
B.铅蓄电池的电动势为2V,它表示的物理意义是电路中每通过1 C的电荷,电源把2 J的化学能转化为电能
C.根据电场强度的定义式可知,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量成反比
D.根据电势差可知,带电荷量为1 C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差为
15.一根粗细均匀的金属导线阻值为R,两端加上恒定电压U时,通过金属导线的电流强度为I,金属导线中自由电子定向移动的平均速率为v,若将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,仍给它两端加上恒定电压U,已知电流微观式为I=neSV,其中n为单位体积电子个数,e为元电荷,S为导线模截面积,则下列说法中正确的是
A.此时金属导线的阻值为4R
B.此时通过金属导线的电流为
C.此时自由电子定向移动的平均速率为
D.此时自由电子定向移动的平均速率为
三、解答题
16.有下述几个事实:
事实一:在电路中形成恒定电流时,电路中电荷始终存在定向移动,但电路中各处电荷的分布是稳定的,任何一点处的电荷不会增多也不会减少,所形成的电场也不随时间变化,叫做恒定电场。
事实二:衡量导体的导电能力除了电阻之外还可以用电导G来描述,导体的电导G与电阻R之间的关系为G=(单位为西门子,用符号S表示Ω-1);
事实三:导线电阻很小,因而导线两端的电压也很小,可以视为等势体。
请根据以上事实和欧姆定律证明图中三个并联电阻的总电导等于三个电阻的电导之和,即:G总=G1+G2+G3。
17.由相互作用的物体所组成的系统中,能量和动量可以相互转化或传递,但其总量往往可以保持不变。
(1)质量为m1的正点电荷A和质量为m2的负点电荷B,仅在彼此间电场力的作用下由静止开始运动,已知两者相遇前某时刻A的速度大小为v1。
a.求此时B的速度大小v2;
b.求此过程中A、B系统电势能的减少量ΔEp。
(2)在地球表面附近,质量为m的物体自高为h处自由下落,根据重力势能的减少量等于动能的增加量有,可得出物体落地时的速度大小。然而,表达式中的是下落过程中地球和物体所组成系统的重力势能减少量,这样处理即认为系统减少的势能单独转化为物体的动能。请通过计算说明这样处理的合理性。
参考答案
1.B
【详解】
AB.功率反映做功快慢的物理量,功率大,说明物体做功快,功率小,说明物体做功慢;故A错误,B正确;
C.由可知,机器做功越多,其功率不一定大,还与做功的时间有关;故C错误;
D.单位时间内机器做功越多,其功率越大;故D错误;
2.D
【详解】
试题分析:由电流的定义可求得电流,再由可求得电子的定向移动速度.
由,可得,由可得,D正确.
3.D
【详解】
A.“安时”(A•h)或“毫安时”(mA•h)是指的电流单位与时间单位的乘积,根据q=It可知为电荷量的单位,故A正确;
B.“千瓦时”(kW•h)是功率单位与时间的单位的乘积,即为能量的单位,故B正确;
CD.图中锂离子都是从负极运动到正极的,锂离子带正电荷,所以正电荷从低电势向高电势运动,是靠非静电力做功,是把化学能转化为为电能的,所以是处于放电状态,故C正确、D错误。
本题选错误的,故选D。
4.A
【详解】
A.根据I=nqvS可知,金属导体中自由电子定向移动速率增大时,电流变大,故A正确;
B.电流有方向,但其运算不符合平行四边形定则,故为标量,故B错误;
C.根据电流的定义可知,故电流大小取决于电量与时间的比值,电量多,但如果用时很长,则电流较小,故C错误;
D.电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,与负电荷定向移动的方向相反,故D错误。
故选A。
5.B
【详解】
根据电流的定义可知t=3.2×104s内由氚核发生β衰变所产生的的总电荷量为
q=It=5.0×10﹣8×3.2×104C=1.6×10﹣3C
由于1个氚核发生1次β衰变时产生1个电子,所以这段时间内材料中所有氚核发生β衰变的总次数为
故选B。
6.D
【解析】电流有大小,有方向,运算的时候遵守代数运算法则,电流是标量,故A错误;公式I=qt是电流强度的定义式,电流的大小与通过导体截面的电荷量的大小无关,故B错误。电源是把其他形式的能转化为电能的装置,比如电池能把化学能转化为电能。故C错误。在电源内部,依靠非电场力搬运电荷,即把自由电子从正极搬迁到负极的。故D正确;故选D.
7.A
【解析】
设铜导线中自由电子定向移动的速率为v,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正确
8.D
【详解】
A.根据q=It,手机电池标识的mAh是电量的单位,故A错误;
B.如果待机电流是10mA,手机电池最多能连续工作时间
故B错误;
C.由图可知,该电池的输出电压为3.7V,故C错误;
D.使用5V、1A的手机充电器给此电池充电,则由能量关系
则能把此电池充满需要的时间
故D正确;
故选D。
9.B
【详解】
解:由电流的定义可知:;故ACD错误,B正确.
10.B
【详解】
A.学生用计算器的电流大约是100μA,故A错误;
B.手电筒的电流大约是200mA,故B正确;
C.家用空调的电流大约是5A,故C错误;
D.电饭锅的电流大约是5A,故D错误。
11.D
【详解】
A.电势φ由电场本身决定,与EP,q无关,符合比值法定义的特征,故A不符合题意;
B.电流I与q、t无关,符合比值法定义的特征,故B不符合题意;
C.电动势反应的是非静电力做功本领强弱的物理量,与W非、q无关,符合比值法定义的特征,故C不符合题意;
D.E随场源电荷Q的增大而增大,随r增大而减小,电场强度
不属于用比值法定义的,故D符合题意。
故选D。
12.B
【详解】
通过横截面的总电量是两种离子电量绝对值之和,所以在1min内向下通过横截面的总电荷量应为,相当于3C的负电荷向下运动产生的电流大小,方向与负电荷运动方向相反,即逆流向上,电流,B正确.
13.AD
【详解】
A.据电阻定律可知,电阻与横截面积成反比,故它们的电阻之比为2∶1,A正确;
B.两段铜导线处于串联状态,电流相等,B错误;
C.由电流的微观表达式
可知,电流相等的前提下,电子移动速率与横截面积成反比,故电子移动速率之比为2∶1,C错误。
D.串联元件电压与电阻成正比,故它们的电压之比为2∶1,D正确。
故选AD
14.BD
【解析】
【详解】
A.导体中有电流通过时,电子定向移动速率的数量级为,电场传导速率为光速.故A项错误.
B.据知,铅蓄电池的电动势为2V,它表示的物理意义是电路中每通过1 C的电荷,电源把2 J的化学能转化为电能.故B项正确.
C.是电场强度的定义式,电场中某点的电场强度与试探电荷所带的电荷量无关.故C项错误.
D.带电荷量为1 C的正电荷,从A点移动到B点克服电场力做功为1J,则A、B两点间的电势差.故D项正确.
15.ABC
【分析】
将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,横截面积变为原来的倍,,根据电阻定律分析电阻的变化,由欧姆定律分析电流的变化.由电流的微观表达式I=nevS分析平均速率v的变化.
【详解】
A项:将金属导线均匀拉长,使其长度变为原来的2倍,横截面积变为原来的倍,根据电阻定律分析得到,电阻变为原来的4倍,故A正确;
B项:根据欧姆定律可知,电流I变为原来的,即为,故B正确;
C、D项:电流的微观表达式I=nevS,其中n、e不变,电流I为原来的,横截面积S变为原来的倍,则自由电子定向移动的平均速率为,故C正确,D错误.
故应选ABC.
16.证明见解析
【详解】
任意一段时间Δt内流过O点的总电荷量等于流过1、2、3三点电荷量的总和,方向一致。所以有
Δq总=Δq1+Δq2+Δq3
则有
有
I总=I1+I2+I3
根据欧姆定律,有
有
三个电阻R1、R2、R3两端电压相等,则
即
G总=G1+G2+G3
得证。
17.(1)a.;b.;(2)合理,理由见解析
【详解】
(1)a.A、B组成的系统动量守恒有
解得
b.此过程中A、B系统减少的电势能等于增加的动能即
代入数据得
(2)因只研究这个物体下落给地球带来的影响,取地球和下落的物体组成的系统为研究对象,设地球的质量为M,物体落地时地球的速度大小为v4,则根据动量守恒和机械能守恒定律有
解得
又因为M远大于m,则
,
即
,
可见,这样处理是合理的
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