物理鲁科版 (2019)第1节 电流课后复习题

第3章恒定电流

第1节　电流

课后篇素养形成

合格考达标练

1.下列说法正确的是(　　)

A.当导体两端不加电压时,导体内没有电场,自由电子在做杂乱无章的热运动,但当导体两端加电压时,导体内出现电场,导体内部自由电子的热运动就消失了

B.导体两端加上电压后,形成一个电场,电子正是在这个电场力的作用下,同时参与了两个运动,即电子的热运动和整体的定向移动

C.导体两端一旦建立了电场,自由电子的定向移动速率就会非常接近光速的大小

D.导体内部,当电子做定向移动时,电子的热运动消失

解析由电流形成的原因知B项正确。

答案B

2.(2021福建福州检测)关于电流,下列说法正确的是 (　　)

A.电子的运动速率越大,电流就越大

B.单位时间内通过导体横截面积的电荷量越多,导体中的电流越大

C.导体中无电流的原因是其内部没有了自由电荷

D.导体中的电流,一定是自由电子的定向移动形成的

解析电子运动速率大,电流不一定大,故A错误;电流的定义为电荷量与时间的比值,如果单位时间内通过截面的电荷量越多,则电流越大,故B正确;导体中无电流时,内部依然有自由电荷,故C错误;导体中的电流不一定是自由电子的定向移动形成的,也可能是其他带电离子定向移动形成的,选项D错误。

答案B

3.(2021辽宁辽阳检测)导体中的电流是5 μA,在3.2 s 内定向移动通过导体的横截面的电荷量为Q,相当于有n个电子通过该截面,则下列正确的是(　　)

A.Q=1.6×10-5 C;n=1.0×1014个

B.Q=1.6×10-2 C;n=1.0×1017个

C.Q=1.6×10-5 C;n=1.0×1015个

D.Q=1.6×10-2 C;n=1.0×1014个

解析根据电流的定义式I=得,3.2 s内通过导体横截面的电荷量Q=It=5×10-6×3.2 C=1.6×10-5 C,n==1.0×1014个,A正确。

答案A

4.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,设元电荷为e,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I=

C.当n1<n2时,电流方向从B→A,电流I=

D.电流方向从A→B,电流I=

解析在电解液导电时,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,电流应该是I=,电流方向应是从A→B。

答案D

5.(2021安徽安庆检测)如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒,其横截面积为S,由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电,若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q,则当该棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时,形成的等效电流为(　　)

A.qv B.

C.qvS D.

解析橡胶棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时,Δt内通过的距离为vΔt,Δt内通过某横截面的电荷量Q=qvΔt,根据电流的定义式I=,得到等效电流I=qv,A正确。

答案A

6.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,电子运动的等效电流I和方向为(　　)

A.　顺时针 B.　顺时针

C.　逆时针 D.　逆时针

解析电子绕核运动可等效为一环形电流,电子运动周期为T=,根据电流的定义式得,电流I=,因为电子带负电,所以电流方向与电子定向移动方向相反,即沿逆时针方向,故C项正确。

答案C

7.如果导线中的电流为1 mA,那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少个?若“220 V　60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA,则20 s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个?

解析q=It=1×10-3×1 C=1×10-3 C,

设电子的数目为n,则:

n=个=6.25×1015个。

当“220 V　60 W”的白炽灯正常发光时,I=273 mA。

q=It=273×10-3×20 C=5.46 C。

设电子的数目为N,则

N=个=3.4×1019个。

答案6.25×1015个　3.4×1019个

8.某摄影爱好者拍摄到的闪电如图所示,闪电产生的电压、电流是不稳定的,假设这次闪电产生的电压可等效为2.5×107 V,电流可等效为2×105 A,历时1×10-3 s,则:

(1)若闪电定向移动的是电子,这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡供电,能维持多长时间?

(2)这次闪电释放的电能是多少?

解析(1)根据电流的定义式I=

可得,q=It=2×105×1×10-3 C=200 C

供电时间t'= s=400 s。

(2)这次闪电释放的电能为

E=qU=200×2.5×107 J=5×109 J。

答案(1)400 s　(2)5×109 J

等级考提升练

9.(多选)(2021山东德州检测)关于电流的下列说法中,正确的是(　　)

A.电路中的电流越大,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,导体中的电流就越大

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

解析由Q=It可知,若通过电流大,但时间短,则电荷量不一定多,A错误;由I=可知,所用时间相同时,通过导体横截面的电荷量越多,则导体中的电流越大,通过导体横截面的电荷量相同时,所用时间越短,则导体中的电流越大,B、D正确;电流等于电荷量与所用时间的比,通电时间越长,电流不一定越大,C错误。

答案BD

10.铜的摩尔质量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为e,今有一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I时,电子定向移动的平均速率为(　　)

A.光速c B. C. D.

解析设电子定向移动的平均速率为v,那么在t秒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,自由电子数为,所以电荷量q=,由I=得v=,故D对,A、B、C错。

答案D

11.有一条长为L、横截面积为S的银导线,银的密度为ρ,银的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,若导线中每个银原子贡献一个自由电子,电子电荷量为e,自由电子定向移动的速率为v,通过导线的电流为(　　)

A.I= B.I=ρ

C.I= D.I=

解析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t。则导线的长度为L=vt,体积为V=SL=Svt,质量为m=ρvtS,这段导线中自由电子的数目为n=NA=NA。在t时间内这些电子都能通过下一截面,则电流I=,解得I=,故选项C正确。

答案C

12.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电荷,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,则对产生的等效电流以下说法正确的是(　　)

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

解析截取圆环的任一横截面S,如图所示,在橡胶圆环运动一周的时间T内,有I=,又T=,所以I=。故A、B正确。

答案AB

13.“氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量,其装置如图所示。在氢火焰的作用下,有机物的分子电离为一价正离子和自由电子,而无机物的分子不会电离。设单位时间内有n摩尔被检测气体进入检测器,调节滑动变阻器,使得电流表的示数逐渐变大,直到达到最大值I,求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K。(阿伏加德罗常数为NA,电子的电荷量为e)

解析电流达到最大值I后,表明电离出来的电子全部到达了阳极,设经过时间t到达阳极的电荷量为q,则q=It,

被电离的有机物分子的数目N'=

则有机物分子占被测气体分子的数目的比值为K=。

答案