2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时10　电源和电流 Word版含解析

2020-2021学年高中物理新教材人教版必修第三册作业：课时10　电源和电流 Word版含解析

一、单项选择题(每小题6分，共42分)‎ ‎1．关于电流的说法中正确的是(　D　)‎ A．根据I＝q/t，可知I与q成正比 B．如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流是恒定电流 C．电流有方向，电流是矢量 D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 解析：依据电流的定义式可知，电流与q、t皆无关，显然选项A是错误的；虽然电流是标量，但是却有方向，因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等，方向变化，电流也不是恒定电流，所以，选项B也是错误的．电流是标量，故选项C也不对．‎ ‎2．电路中每分钟有60万亿个自由电子通过横截面积为0.64×10－‎6 m2‎的导线，那么电路中的电流是(电子带电量为1.6×10－‎19 C)(　D　)‎ A．0.016 μA　　B．1.6 mA C．16 μA　　D．0.16 μA 解析：由电流的定义式I＝可知，电流大小与横截面积无关，代入数据可求得电路中的电流为0.16 μA.‎ ‎3.非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100 V，电流可达‎50 A，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看做如图所示的图线．则放电1秒钟非洲电鳐放出的电荷量为(　A　)‎ A．‎25 C B．‎‎50 C C．‎150 C D．‎‎250 C 解析：由题图象可得1 s内该鱼的放电时间为0.5 s，根据电流的定义式I＝，可得q＝It＝50×‎0.5 C＝‎25 C，故A正确．‎ ‎4．下列有关电源的电路中导线内部的电场强度的说法中正确的是(　D　)‎ A．导线内部的电场就是电源所形成的电场 B．在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以导体内部的电场不是稳定的 C．因为导体处于电源的电场中，所以导体内部的场强处处为零 D．导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的 解析：导线内部的电场是电源和导线堆积电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A、B、C错．‎ ‎5．某电解池中，若在2 s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过某横截面，那么通过这个截面的电流是(　D　)‎ A．0 B．‎‎0.8 A C．‎1.6 A D．‎‎3.2 A 解析：电荷的定向移动形成电流，但正、负电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和．故由题意可知，电流由正、负离子定向运动形成，则在2 s内通过某横截面的总电荷量应为q＝1.6×10－19×2×1.0×‎1019 C＋1.6×10－19×1×2.0×‎1019 C＝‎‎6.4 C 由电流的定义式知：I＝＝ A＝‎‎3.2 A ‎6.如图所示，电解池内有一价离子的电解液，时间t内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e ‎，以下解释中正确的是(　D　)‎ A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A B．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消 C．溶液内电流方向从A到B，电流I＝ D．溶液内电流方向从A到B，电流I＝ 解析：正电荷定向移动方向就是电流方向，负电荷定向移动的反方向也是电流方向，有正、负电荷反向经过同一截面时，I＝公式中q应该是正、负电荷电荷量绝对值之和．故I＝，电流方向由A指向B，故选项D正确．‎ ‎7．如图所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为(　A　)‎ A．vq B. C．qvS D．qv/S 解析：在运动方向上假设有一截面，则在t时间内通过截面的电荷量为Q＝vt·q 等效电流I＝＝vq，故A正确．‎ 二、多项选择题(每小题8分，共24分)‎ ‎8．关于电流的下列说法中，正确的是(　BD　)‎ A．电路中的电流越大，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：本题考查对公式I＝q/t的理解．‎ ‎9．在导体中有电流通过时，下列说法正确的是(　AD　)‎ A．电子定向移动速率很小 B．电子定向移动速率即是电场传导速率 C．电子定向移动速率是电子热运动速率 D．在金属导体中，自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动 解析：电子定向移动的速率很小，数量级为10－‎5 m/s，自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了很小的定向移动，故A、D正确．电场的传导速率为光速c＝3×‎108 m/s，无规则热运动速率的数量级为‎105 m/s，故B、C错．‎ ‎10．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，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，则由环产生的等效电流应有(　AB　)‎ 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：截取圆环的任一截面S，则在橡胶环运动一周的时间内通过这个截面的电荷量为Q，即I＝＝＝＝，由上式可知选项A、B正确．‎ 三、非选择题(共34分)‎ ‎11．(16分)如图是静电除尘器示意图，A接高压电源正极，B接高压电源的负极，AB之间有很强的电场，空气被电离为电子和正离子，电子奔向正极A的过程中，遇到烟气的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，排出的烟就成为清洁的了，已知每千克煤粉会吸附m mol电子，每昼夜能除尘n kg，计算高压电源的电流强度I，电子电量设为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t.‎ 答案：2mnNAe/t 解析：根据电流强度定义式I＝，只要能够计算出一昼夜时间内通过的电量Q，就能够求解电流强度I，需要注意的是，流过电源的电量Q跟煤粉吸附的电量Q′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电量Q′＝Q.‎ 因为Q′＝mnNAe，Q＝It，‎ 故mnNAe＝It，I＝2mnNAe/t.‎ ‎12．(18分)设横截面积为‎1.0 mm2的铜导线中通过‎1.0 A电流．铜在单位体积中的自由电子数为8.5×1028个/m3‎ ‎，电子的电荷量为1.6×10－‎19 C，试计算这时自由电子的定向移动速率为多少？而常温下金属中自由电子热平均速率约为‎105 m/s，通过有关资料，我们还可知道：形成电流的速率不是自由电子的定向速率，而是电场的传播速率，且电场的传播速率是光速3.0×‎108 m/s，就这些知识，你能否描述一下电路接通后金属导体中自由电子运动的情景．‎ 答案：7.4×10－‎5 m/s　见解析 解析：由I＝，且q＝nVe＝nSvte，即I＝neSv，所以v＝，可算出自由电子的定向移动速率v约为7.4×10－‎5 m/s.‎ 金属导体中各处都是自由电子，电路一旦接通，导线中便以电场的传播速率3.0×‎108 m/s在各处迅速地建立起电场，在这个电场的作用下，导线各处的自由电子几乎同时开始以很小的定向移动速率7.4×10－‎5 m/s做定向运动，整个电路几乎同时形成了电流．但同时，由于金属中自由电子的热平均速率约为‎105 m/s，显然这个速率远大于自由电子的定向移动速率，所以金属导体通电后，导体各处的自由电子几乎同时开始在原本速率巨大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动．‎