高中物理選修3-1：第2章第1節(jié)時同步訓練及解析

PAGEPAGE4高中物理選修3-1同步訓練1．下列敘述中正確的是()A．導體中電荷運動就形成電流B．國際單位制中電流的單位是安C．電流強度是一個標量，其方向是沒有意義的D．對于導體，只要其兩端電勢差不為零，電流必定不為零解析：選BD.電流產(chǎn)生的條件包括兩個方面：一是有自由電荷；二是有電勢差．導體中有大量的自由電子，因此只需其兩端具有電勢差即可產(chǎn)生電流，在國際單位制中電流的單位為安．2．關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A．只要將導體置于電場中，導體內(nèi)就有持續(xù)的電流B．電源的作用是可以使電路中有持續(xù)的電流C．導體內(nèi)沒有電流，說明導體內(nèi)部的電荷沒有移動D．恒定電流是由恒定電場產(chǎn)生的解析：選BD.電流在形成時有瞬時電流和恒定電流，瞬時電流是電荷的瞬時定向移動形成的，而恒定電流是導體兩端有穩(wěn)定的電壓形成的，電源的作用就是在導體兩端加上穩(wěn)定的電壓，從而在導體內(nèi)部形成恒定電場而產(chǎn)生恒定電流．故選項B、D正確．3．電路中，每分鐘有60億萬個自由電子通過橫截面積為0.64×10－6mA．0.016mA B．1.6mAC．0.16μA D．16μA解析：選C.I＝eq\f(q,t)＝eq\f(en,t)＝eq\f(1.6×10－19×60×1012,60)A＝0.16×10－6A＝0.16μA.4．(2012·山東任城第一中學高二月考)銅的原子量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個自由電子，今有一根橫截面積為S的銅導線，當通過的電流為I時，電子平均定向移動的速率為()A．光速c B.eq\f(I,neS)C.eq\f(ρI,neSm) D.eq\f(Im,neSρ)解析：選D.自由電子體密度N＝eq\f(n,m/ρ)＝eq\f(ρn,m)，代入I＝nqSv，得v＝eq\f(Im,neSρ)，D正確．5．某品牌手機在待機工作狀態(tài)時，通過的電流是4微安，則該手機一天時間內(nèi)通過的電荷量是多少？通過的自由電子個數(shù)是多少？解析：通過的電荷量為：q＝It＝4×10－6×24×3600C≈0.35C.通過的電子個數(shù)為：N＝eq\f(q,e)＝eq\f(0.35C,1.6×10－19C)＝2.16×1018個．答案：0.35C2.16×1018個一、選擇題1．關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A．導線內(nèi)自由電子定向移動的速率等于電流的傳導速率B．導體內(nèi)自由電子的運動速率越大，電流越大C．電流是矢量，其方向為正電荷定向移動的方向D．在國際單位制中，電流的單位是安，屬于基本單位解析：選D.此題要特別注意B選項，導體內(nèi)自由電子定向移動的速率越大，電流才越大．2．對電流概念的正確理解是()A．通過導體的橫截面的電荷量越多，電流越大B．導體的通電時間越短，電流越大C．單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量越大，電流越大D．導體中的自由電荷越多，電流越大解析：選C.由電流的定義式I＝eq\f(q,t)知，電流等于單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量，所以單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量越大，電流越大，C正確，A、B、D錯誤．3．(2012·山西忻州一中高二檢測)判斷下列所示的電流－時間圖象，屬于恒定電流的是()圖2－1－4答案：A4．如圖2－1－5所示是一款MP4播放器，隨著這種產(chǎn)品的出現(xiàn)，人們可以在旅途中觀看電影，讓原本枯燥的旅途變得充滿樂趣．MP4的充電電池多為鋰電池，假設鋰電池的充電電流為500mA，則以下說法正確的是()圖2－1－5A．1s通過電池某一橫截面的電荷量為500CB．1s通過電池某一橫截面的電荷量為0.5CC．充電過程把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能D．充電過程把電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能解析：選BD.由電流的定義式得q＝It＝0.5C，故A錯，B對．充電過程是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能儲存起來，故C錯，D對．5．在由電源、導線等電路元件所組成的電路中，以下說法正確的是()A．導線中的電場強度處處為零B．導線中的電場強度方向跟導線方向平行C．導線處于靜電平衡狀態(tài)D．導線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低解析：選BD.在電源和導線中感應電荷的共同作用下，垂直導線方向的電場相互抵消，在導體中形成了沿導線方向的電場，即導線中的電場強度方向跟導線方向平行，B正確，A錯誤；導體內(nèi)有電場，說明導體不是靜電平衡狀態(tài)，C錯誤；沿電場方向電勢逐漸降低，電場方向就是正電荷的受力方向，也就是電流的方向，即導線內(nèi)沿電流方向各點的電勢逐漸降低，D正確．6．某一探測器，因射線照射而使內(nèi)部氣體電離，在時間t內(nèi)有n個二價正離子通過探測器某一個截面，同時有2n個電子也通過該截面，則探測器電路中的電流為()A．0 B．2ne/tC．3ne/t D．4ne/t解析：選D.t時間內(nèi)通過某截面的電量為q＝4ne，所以I＝eq\f(q,t)＝eq\f(4ne,t).7．北京正負電子對撞機的儲存環(huán)是長為240m的近似圓形軌道，當環(huán)中的電流為10mA時，若電子的速率為十分之一光速，則在整個環(huán)中運行的電子數(shù)目為()A．5.0×1011 B．5.0×1019C．1.0×1013 D．1.0×103解析：選A.電子運動一周所需要的時間：t＝eq\f(240,\f(1,10)×3×108)s＝8×10－6s在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時間內(nèi)整個環(huán)中的電子剛好都通過該截面，故環(huán)中具有電子的電量為：q＝It＝8×10－6×10×10－3C＝8×10－環(huán)中具有電子數(shù)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(8×10－8,1.6×10－19)個＝5.0×1011個．故A對．8．如圖2－1－6所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負電荷，每米電荷量為q，當此棒沿軸線方向做速率為v的勻速直線運動時，由于棒運動而形成的等效電流大小為()圖2－1－6A．vq B.eq\f(q,v)C．qvS D．qv/S解析：選A.在運動方向假設有一截面，在t時間內(nèi)通過截面的電量Q＝vt·q.等效電流I＝eq\f(Q,t)＝vq，故A項正確．9．(2012·杭州二中高二檢測)來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一直線加速器加速，形成電流為I的細柱形質(zhì)子流．已知質(zhì)子源與靶間的距離為d，質(zhì)子電荷量為e，假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是勻強電場，質(zhì)子到達靶時的速度為v，則質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為()A.eq\f(Id,ev) B.eq\f(2Id,ev)C.eq\f(Id,v) D.eq\f(2Id,v)解析：選B.設質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為n，則I＝eq\f(ne,\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(d,0.5v))))＝eq\f(nev,2d)，n＝eq\f(2Id,ev).二、非選擇題10．(1)在金屬導體中，若10s內(nèi)通過橫截面的電荷量為10C，則導體中的電流為多少？(2)某電解槽橫截面積為0.5m2，若10s內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正、負離子的電荷量均為10C解析：(1)10s內(nèi)通過某一橫截面的電荷量是10C，所以I＝eq\f(q,t)＝eq\f(10C,10s)＝1A.(2)正電荷形成的電流為I1＝eq\f(10C,10s)＝1A負電荷形成的電流為I2＝eq\f(10C,10s)＝1A因負電荷形成的電流方向與其正電荷定向移動方向相反，所以兩種電荷形成電流方向相同．故電解液中的電流為：I＝I1＋I2＝2A.答案：(1)1A(2)2A11.圖2－1－7是靜電除塵器示意圖，A接高壓電源的正極，B接高壓電源的負極，A、B之間有很強的電場，空氣被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過程中，遇到煙氣的煤粉，使煤粉帶負電荷，吸附到正極A上，排出的煙就成為清潔的了．已知每千克煤粉會吸附mmol電子，每晝夜能除塵nkg，試計算高壓電源的電流I.設電子電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，一晝夜時間為t.圖2－1－7解析：根據(jù)電流的定義式I＝eq\f(Q,t)，只要計算出一晝夜時間內(nèi)通過的電荷量Q，就可以求出電流I，需要注意的是，流過電源的電荷量Q跟煤粉吸附的電荷量Q′并不相等，由于電離出的氣體中電子和正離子同時導電，煤粉吸附的電荷量Q′＝eq\f(1,2)Q.Q′＝mneNA，Q＝It，從而mneNA＝eq\f(1,2)It，解得I＝eq\f(2mneNA,t).答案：eq\f(2mneNA,t)12．導線中的電流是1A，導線的橫截面積為1mm2.(1)在1s內(nèi)，有多少個電子通過導線的橫截面(電子電荷量e＝1.6×10－19C(2)自由電子的平均移動速率是多大(設導體每立方米內(nèi)有8.5×1028個自由電子)?(3)自由電子沿導線移動1m，平均要多少時間？解析：(1)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(