高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电源和电流精练

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册1 电源和电流精练，共4页。试卷主要包含了下列说法中正确的是，关于电流，下列说法正确的是等内容，欢迎下载使用。

1．某金属导体内，若在2 s内有3.2 C的电子定向通过某横截面，则电流大小为( )
A．0 B．0.8 A
C．1.6 A D．3.2 A
解析：选C 根据电流的定义式可知，电流大小为I＝eq \f(q,t)＝eq \f(3.2,2) A＝1.6 A，故选C。
2．(多选)如图所示的电流—时间图像，不属于恒定电流的是( )
解析：选BCD 恒定电流是指大小和方向都不变的电流，所以A属于恒定电流，B、C、D不是恒定电流。
3．下列说法中正确的是( )
A．导体中只要电荷运动就形成电流
B．在国际单位制中，电流的单位是A
C．电流有方向，它是一个矢量
D．根据I＝eq \f(q,t)，可知I与q成正比
解析：选B 导体中只有电荷能定向运动才能形成电流，选项A错误；在国际单位制中，电流的单位是A，选项B正确；电流有方向，但它是一个标量，选项C错误；根据I＝eq \f(q,t)，电路中的电流强度用电荷量与时间的比值来量度，但是与电荷量和时间无关，选项D错误。
4．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自由电荷停止了运动
D．导体中的电流，一定是自由电子的定向移动形成的
解析：选B 电流大小与电子运动速率无关，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，内部的自由电荷仍在做无规则热运动，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。
5．某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有K个二价正离子到达阴极，有2K个电子到达探测器的阳极，则探测器电路中的电流为( )
A．0 B.eq \f(2Ke,t)
C.eq \f(3Ke,t) D.eq \f(4Ke,t)
解析：选B 由题意可知，电离时通过导体截面的电荷量为2Ke，由电流公式I＝eq \f(q,t)得I＝eq \f(2Ke,t)，故A、C、D错误，B正确。
6.如图所示，是通有恒定电流的某段导体。在2 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是( )
A．8×10－19 A、向右 B．8×10－19 A、向左
C．5 A、向左 D．5 A、向右
解析：选C 根据电流的定义式I＝eq \f(q,t)得电流的大小为I＝eq \f(10,2) A＝5 A，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷移动的方向相反，故电流向左，故A、B、D错误，C正确。
7．第26届国际计量大会重新定义了电流单位安(A)，当元电荷e以单位C(即A·s)表示时，将其数值取为1.602 176 634×10－19 C来定义安(培)。则在新的定义下流过金属导体电流为1 A时，单位时间内通过导体横截面的电子个数为( )
A．1×10－19 B．1.602 176 634×1019
C.eq \f(1019,1.602 176 634) D.eq \f(10－19,1.602 176 634)
解析：选C 根据q＝It＝ne，可得电子个数n＝eq \f(1,1.602 176 634×10－19)＝eq \f(1019,1.602 176 634)，C正确，A、B、D错误。
8．北京正、负电子对撞机的储存环是周长为240 m的圆形轨道。当环中电流为10 mA时，若电子的速度是光速的eq \f(1,10)，求在整个环中运动的电子数(光速为3×108 m/s)。
解析：先求出电子运动一周所用的时间，再求出一个周期内通过某截面的电荷量，最后由电荷量求电子个数。
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，
在圆形轨道上取一个横截面，则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有的电子的总电荷量为
q＝It＝10×10－3×8×10－6 C＝8×10－8 C，
环中具有电子数
n＝eq \f(q,e)＝eq \f(8×10－8,1.6×10－19)＝5×1011(个)。
答案：5×1011(个)
eq \a\vs4\al(B)组—重应用·体现创新
9．某同学设计了一种利用放射性元素β衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生β衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为α弧度，则通过S的电流大小约为( )
A.eq \f(Neα2,16) B.eq \f(Neα2,8) C.eq \f(Neα,2π) D.eq \f(Neα,π)
解析：选A 单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，则t时间内从放射性物质射出的电荷量Q总＝Net，结合几何关系可知在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S上的电荷量为Q＝eq \f(S,4πr2)Q总＝eq \f(α2,16)Net，根据电流的定义有I＝eq \f(Q,t)＝eq \f(Neα2,16)，故选A。
10．(多选)如图所示，一金属导线的横截面积为S，单位体积内有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子做无规则运动的平均速率为v0，定向移动的速率是v，则( )
A．导线中电流为neSv0
B．导线中电流为neSv
C．时间t内流过导线某一横截面的电荷量为neSv0t
D．时间t内流过导线某一横截面的电荷量为neSvt
解析：选BD 设题图中导线的长度为l，则有l＝vt，导线的体积V＝Sl＝Svt，则在t时间内该导线内的自由电子都能通过右侧的横截面，所以在t时间内通过导体右侧横截面的电荷量q＝neV＝neSvt，可知在时间t内流过导线某一横截面的电荷量为neSvt，由电流的定义式可知导线中电流为I＝eq \f(q,t)＝eq \f(neSvt,t)＝neSv，故A、C错误，B、D正确。
11．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：选B 设单位体积内电子数为n，对电子加速过程应用动能原理：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。
12．导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2。
(1)在1 s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e＝1.6×10－19 C)?
(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5×1028个自由电子)?
(3)自由电子沿导线定向移动1 m，平均要多少时间？
解析：(1)N＝eq \f(q,e)＝eq \f(It,e)＝6.25×1018个。
(2)由公式I＝neSv，得v＝eq \f(I,neS)＝
eq \f(1,8.5×1028×1.6×10－19×1×10－6) m/s
≈7.35×10－5 m/s。
(3)沿导线移动1 m需用时
t＝eq \f(1,7.35×10－5) s≈3.78 h。
答案：(1)6.25×1018 个 (2)7.35×10－5 m/s
(3)3.78 h