物理必修 第三册1 电源和电流课堂检测

这是一份物理必修 第三册1 电源和电流课堂检测，共7页。试卷主要包含了1 电源和电流，以下说法正确的是，8 A等内容，欢迎下载使用。

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＝eq \f(q,t)＝eq \f(3.2,1) 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＝eq \f(I,nqS)，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eq \f(1,10)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＝eq \f(240,\f(1,10)×3×108) 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＝eq \f(q,e)＝eq \f(8×10－8,1.6×10－19)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＝eq \f(q,t)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＝eq \f(I,neS)
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＝eq \f(I,ne)
答案 D
解析 t时间内通过导体横截面的电荷量q＝nvte，则I＝eq \f(q,t)＝nve，v为自由电子定向移动的速率，由此可得v＝eq \f(I,ne)，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＝eq \f(n1－n2e,t)
C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度I＝eq \f(n2－n1e,t)
D．电流方向从A→B，电流强度I＝eq \f(n2＋n1e,t)
【解析】 本题考查电流方向和电流强度的定义式I＝eq \f(q,t)，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＝eq \f(n2＋n1e,t)，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.eq \f(IΔl,eS)eq \r(\f(m,2eU)) B.eq \f(IΔl,e)eq \r(\f(m,2eU))
C.eq \f(I,eS)eq \r(\f(m,2eU)) D.eq \f(ISΔl,e)eq \r(\f(m,2eU))
【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＝eq \f(1,2)mv2
所以电子刚出电场时定向移动速度v＝eq \r(\f(2eU,m))
由电流的微观表达式I＝nSqv得：n＝eq \f(I,Sqv)＝eq \f(I,Se)eq \r(\f(m,2eU)) ，
Δl内的电子数为：N＝n·ΔlS＝eq \f(IΔl,e)eq \r(\f(m,2eU))，故B正确．
【答案】 B
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＝eq \f(q,t)＝eq \f(Q,T)＝eq \f(Q,\f(2π,ω))＝eq \f(Qω,2π)，由上式可知A、B正确．
【答案】 AB
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＝eq \f(q,t)＝eq \f(e,T).
再由库仑力提供向心力有：keq \f(e2,r2)＝meq \f(4π2,T2)·r得T＝eq \f(2πr,e) eq \r(\f(mr,k))，解得I＝eq \f(e2,2πr2m) eq \r(kmr).
【答案】 eq \f(e2,2πr2m) eq \r(kmr)
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＝eq \f(U,d)得d＝eq \f(U,E)＝eq \f(3×109,3×106) 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＝eq \f(q,t)＝eq \f(500,0.01) A＝5×104 A.
【答案】 (1)1 000 m (2)1.5×1012 J (3)5×104 A