魯科版（2019）高中物理必修第三冊課時分層作業(yè)10　電流練習題（含答案）

課時分層作業(yè)(十)電流(建議用時：25分鐘)◎考點一電流的理解與計算1．(多選)關于電流的概念，下列說法中正確的有()A．導體中有電荷運動就可以形成電流B．電流是一個矢量，其方向就是正電荷定向移動的方向C．在國際單位制中，電流是一個基本物理量，其單位安培是基本單位D．對于導體，只要其兩端電勢差為零，電流也必為零CD[導體中的電荷定向移動才能形成電流，故A錯誤；電流是一個標量，因為其運算不符合矢量運算法則，為了便于研究電流，人們規(guī)定正電荷定向移動的方向為電流的方向，以區(qū)別于負電荷的定向運動，故B錯誤；國際單位制中共有7個基本量，電流是其中之一，故C正確；對于導體，其兩端電勢差為零時，導體內(nèi)無電場，自由電子不能定向移動，故電流為零，故D正確。]2．關于電流的方向，下列說法正確的是()A．在金屬導體中電流的方向是自由電子定向移動的方向B．在電解液中，電流的方向為負離子定向移動的方向C．無論在何種導體中，電流的方向都與負電荷定向移動的方向相反D．在電解液中，由于是正負電荷定向移動形成電流，所以電流有兩個方向C[電流的方向與正電荷定向移動的方向相同，與負電荷定向移動的方向相反。在金屬導體中電流的方向是自由電子定向移動的反方向，A錯誤；在電解液中，正離子定向移動的方向或者負離子定向移動的反方向是電流的方向，B、D錯誤；無論在何種導體中，電流的方向都與負電荷定向移動的方向相反，C正確。]3．(多選)關于電流的下列說法中，正確的是()A．電路中電流越大，表示通過導體橫截面的電荷量越多B．在相同時間內(nèi)，通過導體橫截面的電荷量越多，導體中的電流越大C．通電時間越長，電流越大D．導體中通過一定的電荷量，所用時間越短，電流越大BD[電路中電流越大，由電流的定義式I＝eq\f(q,t)知，單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量越多，故A錯誤；由電流的定義式I＝eq\f(q,t)知，在相同時間內(nèi)，通過導體橫截面的電荷量越多，導體中的電流越大，故B正確；電流的大小與通電時間無關，由導體兩端的電壓與電阻決定，故C錯誤；導體中通過某一橫截面電荷量一定，所用時間越短，電流越大，故D正確。]◎考點二三種速率及電流強度的微觀表達式4．一根導線，分別通以不同的電流，并保持溫度不變，當電流較大時，以下說法正確的是()A．單位體積內(nèi)自由電子數(shù)較多B．自由電子定向移動的速率較大C．自由電子的熱運動速率較大D．電流的傳導速度較大B[對于同一根導線單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是一樣的，A錯誤；電流和自由電子的定向移動的速率有關，與自由電子的熱運動速率無關，故B正確，C錯誤；電流的傳導速度是電場的形成速度，等于光速c，和電流的大小無關，選項D錯誤。]5．有甲、乙兩導體，甲的橫截面積是乙的兩倍，而單位時間內(nèi)通過導體橫截面的電荷量，乙是甲的2倍，下列說法中正確的是()A．通過甲、乙兩導體的電流相同B．通過乙導體的電流是甲導體的2倍C．乙導體中自由電荷定向移動的速率是甲導體的2倍D．甲、乙兩導體中自由電荷定向移動的速率大小相同B[由于單位時間內(nèi)通過乙橫截面的電荷量是甲的2倍，因此乙導體中的電流是甲的2倍，故A錯誤，B正確；又I＝nqSv，則v＝eq\f(I,nqS)，由于不知道甲、乙兩導體的性質(zhì)(n、q不知道)，所以v的關系無法判斷，故C、D錯誤。]6．(多選)如圖所示為一半徑為R的絕緣圓盤，在圓盤的外緣均勻地分布著電荷量為Q的正電荷?，F(xiàn)使絕緣圓盤從上向下看以角速度ω順時針勻速轉(zhuǎn)動，絕緣圓盤中產(chǎn)生的電流大小為I。則下列說法正確的是()A．絕緣圓盤中的電流方向從上向下看為順時針B．如果僅使絕緣圓盤所帶的電荷量增大為原來的兩倍，則I加倍C．如果僅使角速度ω加倍，則I不變D．如果僅使絕緣圓盤的半徑加倍，則I加倍AB[正電荷運動的方向為電流方向，則絕緣圓盤中的電流方向從上向下看為順時針，A正確；截取圓盤的外緣任一截面，則在圓盤運動一周的時間內(nèi)通過這個截面的電荷量為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正確，C、D錯誤。]7．如圖所示，一由不同金屬材料制成的導體，左、右部分分別為A、B，且兩部分導體的橫截面積關系為SB＝2SA。如果在相等的時間內(nèi)通過A、B橫截面的自由電荷數(shù)相等。則流過A、B的電流的關系為()A．IA＝IB B．IA＝2IBC．IB＝2IA D．不能確定A[這個題目中有些干擾項，例如兩個橫截面的面積不相等，導體的組成材料不同，但關鍵是在單位時間內(nèi)通過兩橫截面的自由電荷數(shù)相等，根據(jù)I＝eq\f(q,t)可知電流相等，故A正確。]8．某電解池中，若在2s內(nèi)分別有1.0×1019個二價正離子和2.0×1019個一價負離子通過某一截面，那么2s內(nèi)通過這個截面的電流為()A．0 B．0.8AC．1.6A D．3.2AD[電路中的電流大小I＝eq\f(q,t)，q應為通過某一橫截面的電荷量，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＝3.2A，選項D正確。]9．銅的相對原子質(zhì)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多大？[解析]假設電子平均定向移動的速率為v，那么在時間t內(nèi)通過導體橫截面的自由電子數(shù)相當于在體積vtS中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtSρ，物質(zhì)的量為eq\f(vtSρ,m)，所以電荷量q＝eq\f(vtSρne,m)。電流I＝eq\f(q,t)＝eq\f(vSρne,m)，所以v＝eq\f(Im,neSρ)。[答案]eq\f(mI,neSρ)(建議用時：15分鐘)10．如圖所示為一磁流體發(fā)電機示意圖，A、B是平行正對的金屬板，等離子體(電離的氣體，由自由電子和陽離子構(gòu)成，整體呈電中性)從左側(cè)進入，在t時間內(nèi)有n個自由電子落在B板上，則關于R中的電流大小及方向判斷正確的是()A．I＝eq\f(ne,t)，從上向下 B．I＝eq\f(2ne,t)，從上向下C．I＝eq\f(ne,t)，從下向上 D．I＝eq\f(2ne,t)，從下向上A[由于自由電子落在B板上，則陽離子落在B板，因此R中的電流方向為自上而下，電流大小I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)，A正確。]11．(多選)有一橫截面積為S的銅導線，流經(jīng)其中的電流為I；設單位體積的導線中有n個自由電子，電子的電荷量為e，此電子的定向移動速率為v，在Δt時間內(nèi)，通過導線橫截面的自由電子數(shù)可表示為()A．nvSΔt B．nvΔtC.eq\f(IΔt,e) D.eq\f(IΔt,Se)AC[因為I＝eq\f(q,Δt)，所以q＝IΔt，自由電子數(shù)目為N＝eq\f(q,e)＝eq\f(IΔt,e)，C正確，D錯誤；又因為電流的微觀表達式為I＝nevS，所以自由電子數(shù)目為N＝eq\f(q,e)＝eq\f(IΔt,e)＝eq\f(nevSΔt,e)＝nvSΔt，A正確，B錯誤。]12．若氫原子的核外電子做半徑為r的勻速圓周運動，已知電子的質(zhì)量為m，電荷量為e，靜電力常量為k，則：(1)核外電子繞核運動的周期為多少？(2)電子繞核的運動可等效為環(huán)形電流，求電子運動的等效電流的大小。[解析](1)氫原子的核外電子做勻速圓周運動，由庫侖力提供向心力，可得keq\f(e2,r2)＝meq\f(4π2,T2)r，解得T＝2πeq\r(\f(mr3,ke2))。(2)氫原子的核外電子做勻速圓周運動，一個周期通過橫截面的電荷量為e，根據(jù)定義式I＝eq\f(q,t)，可得電子運動的等效電流的大小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．某導體的電阻為10Ω，15s內(nèi)通過該導體的某一橫截面的電荷量為18C。(1)該導體兩端的電壓為多少？(2)5s內(nèi)通過這個橫截面的電子有多少個？(電子所帶電荷量的絕對值為1.6×10－19C)[解析](1)由電流的定義可得：導體中的電流