高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第1节 电流练习

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第1节 电流练习，共6页。试卷主要包含了关于电流的下列说法中，正确的是等内容，欢迎下载使用。

课时分层作业(十) 电流





(建议用时：25分钟)


◎考点一 电流的理解与计算


1．(多选)关于电流的概念，下列说法中正确的有 ( )


A．导体中有电荷运动就可以形成电流


B．电流是一个矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向


C．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位


D．对于导体，只要其两端电势差为零，电流也必为零


CD [导体中的电荷定向移动才能形成电流，故A错误；电流是一个标量，因为其运算不符合矢量运算法则，为了便于研究电流，人们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，以区别于负电荷的定向运动，故B错误；国际单位制中共有7个基本量，电流是其中之一，故C正确；对于导体，其两端电势差为零时，导体内无电场，自由电子不能定向移动，故电流为零，故D正确。]


2．关于电流的方向，下列说法正确的是( )


A．在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的方向


B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向


C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反


D．在电解液中，由于是正负电荷定向移动形成电流，所以电流有两个方向


C [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。在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的反方向，A错误；在电解液中，正离子定向移动的方向或者负离子定向移动的反方向是电流的方向，B、D错误；无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反，C正确。]


3．(多选)关于电流的下列说法中，正确的是( )


A．电路中电流越大，表示通过导体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，导体中的电流越大


C．通电时间越长，电流越大


D．导体中通过一定的电荷量，所用时间越短，电流越大


BD [电路中电流越大，由电流的定义式I＝eq \f(q,t)知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，故A错误；由电流的定义式I＝eq \f(q,t)知，在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故B正确；电流的大小与通电时间无关，由导体两端的电压与电阻决定，故C错误；导体中通过某一横截面电荷量一定，所用时间越短，电流越大，故D正确。]


◎考点二 三种速率及电流强度的微观表达式


4．一根导线，分别通以不同的电流，并保持温度不变，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．自由电子定向移动的速率较大


C．自由电子的热运动速率较大


D．电流的传导速度较大


B [对于同一根导线单位体积内的自由电子数是一样的，A错误；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，故B正确，C错误；电流的传导速度是电场的形成速度，等于光速c，和电流的大小无关，选项D错误。]


5．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的2倍，下列说法中正确的是( )


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大小相同


B [由于单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，因此乙导体中的电流是甲的2倍，故A错误，B正确；又I＝nqSv，则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v的关系无法判断，故C、D错误。]


6．(多选)如图所示为一半径为R的绝缘圆盘，在圆盘的外缘均匀地分布着电荷量为Q的正电荷。现使绝缘圆盘从上向下看以角速度ω顺时针匀速转动，绝缘圆盘中产生的电流大小为I。则下列说法正确的是( )





A．绝缘圆盘中的电流方向从上向下看为顺时针


B．如果仅使绝缘圆盘所带的电荷量增大为原来的两倍，则I加倍


C．如果仅使角速度ω加倍，则I不变


D．如果仅使绝缘圆盘的半径加倍，则I加倍


AB [正电荷运动的方向为电流方向，则绝缘圆盘中的电流方向从上向下看为顺时针，A正确；截取圆盘的外缘任一截面，则在圆盘运动一周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B正确，C、D错误。]


7．如图所示，一由不同金属材料制成的导体，左、右部分分别为A、B，且两部分导体的横截面积关系为SB＝2SA。如果在相等的时间内通过A、B横截面的自由电荷数相等。则流过A、B的电流的关系为( )





A．IA＝IB B．IA＝2IB


C．IB＝2IAD．不能确定


A [这个题目中有些干扰项，例如两个横截面的面积不相等，导体的组成材料不同，但关键是在单位时间内通过两横截面的自由电荷数相等，根据I＝eq \f(q,t)可知电流相等，故A正确。]


8．某电解池中，若在2 s内分别有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某一截面，那么2 s内通过这个截面的电流为( )


A．0 B．0.8 A


C．1.6 AD．3.2 A


D [电路中的电流大小I＝eq \f(q,t)，q应为通过某一横截面的电荷量，I＝eq \f(q,t)＝eq \f(1.0×1019×2×1.6×10－19,2) A＋


eq \f(2.0×1019×1.6×10－19,2) A＝3.2 A，选项D正确。]


9．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多大？


[解析] 假设电子平均定向移动的速率为v，那么在时间t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的铜的质量为vtSρ，物质的量为eq \f(vtSρ,m)，所以电荷量q＝eq \f(vtSρne,m)。电流I＝eq \f(q,t)＝eq \f(vSρne,m)，所以v＝eq \f(Im,neSρ)。


[答案] eq \f(mI,neSρ)





(建议用时：15分钟)


10．如图所示为一磁流体发电机示意图，A、B是平行正对的金属板，等离子体(电离的气体，由自由电子和阳离子构成，整体呈电中性)从左侧进入，在t时间内有n个自由电子落在B板上，则关于R中的电流大小及方向判断正确的是( )





A．I＝eq \f(ne,t)，从上向下B．I＝eq \f(2ne,t)，从上向下


C．I＝eq \f(ne,t)，从下向上D．I＝eq \f(2ne,t)，从下向上


A [由于自由电子落在B板上，则阳离子落在B板，因此R中的电流方向为自上而下，电流大小I＝eq \f(q,t)＝eq \f(ne,t)，A正确。]


11．(多选)有一横截面积为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e，此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可表示为( )


A．nvSΔtB．nvΔt


C.eq \f(IΔt,e) D.eq \f(IΔt,Se)


AC [因为I＝eq \f(q,Δt)，所以q＝IΔt，自由电子数目为N＝eq \f(q,e)＝eq \f(IΔt,e)，C正确，D错误；又因为电流的微观表达式为I＝nevS，所以自由电子数目为N＝eq \f(q,e)＝eq \f(IΔt,e)＝eq \f(nevSΔt,e)＝nvSΔt，A正确，B错误。]


12．若氢原子的核外电子做半径为r的匀速圆周运动，已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，则：


(1)核外电子绕核运动的周期为多少？


(2)电子绕核的运动可等效为环形电流，求电子运动的等效电流的大小。


[解析] (1)氢原子的核外电子做匀速圆周运动，由库仑力提供向心力，可得keq \f(e2,r2)＝meq \f(4π2,T2)r，解得T＝2πeq \r(\f(mr3,ke2))。


(2)氢原子的核外电子做匀速圆周运动，一个周期通过横截面的电荷量为e，根据定义式I＝eq \f(q,t)，可得电子运动的等效电流的大小I＝eq \f(e,T)，把T代入，


解得I＝eq \f(e2,2πr)eq \r(\f(k,mr))。


[答案] (1)2πeq \r(\f(mr3,ke2)) (2)eq \f(e2,2πr)eq \r(\f(k,mr))


13．某导体的电阻为10 Ω，15 s内通过该导体的某一横截面的电荷量为18 C。


(1)该导体两端的电压为多少？


(2)5 s内通过这个横截面的电子有多少个？(电子所带电荷量的绝对值为1.6×10－19C)


[解析] (1)由电流的定义可得：导体中的电流I＝eq \f(Q,t1)


由欧姆定律可得：U＝IR＝eq \f(Q,t1)R＝eq \f(18,15)×10 V＝12 V。


(2)电子所带电荷量的绝对值为1.6×10－19C，则电子个数n＝eq \f(It2,e)＝eq \f(Qt2,t1e)＝eq \f(18×5,15×1.6×10－19)＝3.75×1019个。


[答案] (1)12 V (2)3.75×1019