高中物理选修3-1：第2章第1节时同步训练及解析

高中物理选修3-1：第2章第1节时同步训练及解析

高中物理选修3-1 同步训练 ‎ ‎1．下列叙述中正确的是(　　)‎ A．导体中电荷运动就形成电流 B．国际单位制中电流的单位是安 C．电流强度是一个标量，其方向是没有意义的 D．对于导体，只要其两端电势差不为零，电流必定不为零 解析：选BD.电流产生的条件包括两个方面：一是有自由电荷；二是有电势差．导体中有大量的自由电子，因此只需其两端具有电势差即可产生电流，在国际单位制中电流的单位为安．‎ ‎2．关于电流，下列叙述正确的是(　　)‎ A．只要将导体置于电场中，导体内就有持续的电流 B．电源的作用是可以使电路中有持续的电流 C．导体内没有电流，说明导体内部的电荷没有移动 D．恒定电流是由恒定电场产生的 解析：选BD.电流在形成时有瞬时电流和恒定电流，瞬时电流是电荷的瞬时定向移动形成的，而恒定电流是导体两端有稳定的电压形成的，电源的作用就是在导体两端加上稳定的电压，从而在导体内部形成恒定电场而产生恒定电流．故选项B、D正确．‎ ‎3．电路中，每分钟有60亿万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(　　)‎ A．0.016 mA　　　　　　　 B．1.6 mA C．0.16 μA D．16 μA 解析：选C.I＝＝＝ A＝0.16×10－6 A＝0.16 μA.‎ ‎4．(2012·山东任城第一中学高二月考)铜的原子量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为(　　)‎ A．光速c B. C. D. 解析：选D.自由电子体密度N＝＝，代入I＝nqSv，得v＝，D正确．‎ ‎5．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？‎ 解析：通过的电荷量为：‎ q＝It＝4×10－6×24×3600 C≈0.35 C.‎ 通过的电子个数为：‎ N＝＝＝2.16×1018个．‎ 答案：0.35 C　2.16×1018个 一、选择题 ‎1．关于电流，下列叙述正确的是(　　)‎ A．导线内自由电子定向移动的速率等于电流的传导速率 B．导体内自由电子的运动速率越大，电流越大 C．电流是矢量，其方向为正电荷定向移动的方向 D．在国际单位制中，电流的单位是安，属于基本单位 4‎ 解析：选D.此题要特别注意B选项，导体内自由电子定向移动的速率越大，电流才越大．‎ ‎2．对电流概念的正确理解是(　　)‎ A．通过导体的横截面的电荷量越多，电流越大 B．导体的通电时间越短，电流越大 C．单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，电流越大 D．导体中的自由电荷越多，电流越大 解析：选C.由电流的定义式I＝知，电流等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，所以单位时间内通过导体横截面的电荷量越大，电流越大，C正确，A、B、D错误．‎ ‎3．(2012·山西忻州一中高二检测)判断下列所示的电流－时间图象，属于恒定电流的是(　　)‎ 图2－1－4‎ 答案：A ‎4．如图2－1－5所示是一款MP4播放器，随着这种产品的出现，人们可以在旅途中观看电影，让原本枯燥的旅途变得充满乐趣．MP4的充电电池多为锂电池，假设锂电池的充电电流为500 mA，则以下说法正确的是(　　) ‎ 图2－1－5‎ A．1 s通过电池某一横截面的电荷量为500 C B．1 s通过电池某一横截面的电荷量为0.5 C C．充电过程把其他形式的能转化为电能 D．充电过程把电能转化为其他形式的能 解析：选BD.由电流的定义式得q＝It＝0.5 C，故A错，B对．充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来，故C错，D对．‎ ‎5．在由电源、导线等电路元件所组成的电路中，以下说法正确的是(　　)‎ A．导线中的电场强度处处为零 B．导线中的电场强度方向跟导线方向平行 C．导线处于静电平衡状态 D．导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低 解析：选BD.在电源和导线中感应电荷的共同作用下，垂直导线方向的电场相互抵消，在导体中形成了沿导线方向的电场，即导线中的电场强度方向跟导线方向平行，B正确，A错误；导体内有电场，说明导体不是静电平衡状态，C错误；沿电场方向电势逐渐降低，电场方向就是正电荷的受力方向，也就是电流的方向，即导线内沿电流方向各点的电势逐渐降低，D正确．‎ ‎6．某一探测器，因射线照射而使内部气体电离，在时间t内有n 4‎ 个二价正离子通过探测器某一个截面，同时有2n个电子也通过该截面，则探测器电路中的电流为(　　)‎ A．0 B．2ne/t C．3ne/t D．4ne/t 解析：选D.t时间内通过某截面的电量为q＝4ne，所以I＝＝.‎ ‎7．北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道，当环中的电流为10 mA时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为(　　)‎ A．5.0×1011 B．5.0×1019‎ C．1.0×1013 D．1.0×103‎ 解析：选A.电子运动一周所需要的时间：‎ t＝ s＝8×10－6 s 在圆形轨道上任取一横截面，则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：‎ q＝It＝8×10－6×10×10－3 C＝8×10－8 C 环中具有电子数N＝＝个＝5.0×1011个．故A对．‎ ‎8．如图2－1－6所示，一根横截面积为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率为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(　　) ‎ 图2－1－6‎ A．vq B. C．qvS D．qv/S 解析：选A.在运动方向假设有一截面，在t时间内通过截面的电量Q＝vt·q.等效电流I＝＝vq，故A项正确．‎ ‎9．(2012·杭州二中高二检测)来自质子源的质子(初速度为零)，经一直线加速器加速，形成电流为I的细柱形质子流．已知质子源与靶间的距离为d，质子电荷量为e，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场，质子到达靶时的速度为 v，则质子源与靶间的质子数为(　　)‎ A. B. C. D. 解析：选B.设质子源与靶间的质子数为n，则I＝＝，n＝.‎ 二、非选择题 ‎10．(1)在金属导体中，若10 s 内通过横截面的电荷量为10 C，则导体中的电流为多少？‎ ‎(2)某电解槽横截面积为0.5 m2，若10 s 内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C，则电解液中的电流为多少？‎ 解析：(1)10 s内通过某一横截面的电荷量是10 C，‎ 所以 I＝＝＝1 A.‎ ‎(2)正电荷形成的电流为I1＝＝1 A 4‎ 负电荷形成的电流为I2＝＝1 A 因负电荷形成的电流方向与其正电荷定向移动方向相反，所以两种电荷形成电流方向相同．‎ 故电解液中的电流为：I＝I1＋I2＝2 A.‎ 答案：(1)1 A　(2)2 A ‎11.图2－1－7是静电除尘器示意图，A接高压电源的正极，B接高压电源的负极，A、B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，使煤粉带负电荷，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，试计算高压电源的电流I.设电子电荷量为e，阿伏加德罗常数为NA，一昼夜时间为t. ‎ 图2－1－7‎ 解析：根据电流的定义式I＝，只要计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q，就可以求出电流I，需要注意的是，流过电源的电荷量Q跟煤粉吸附的电荷量Q′并不相等，由于电离出的气体中电子和正离子同时导电，煤粉吸附的电荷量Q′＝Q.‎ Q′＝mneNA，Q＝It，从而mneNA＝It，‎ 解得I＝.‎ 答案： ‎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＝1.6×10－19C)?‎ ‎(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)自由电子沿导线移动 1 m，平均要多少时间？‎ 解析：(1)N＝＝＝ 个＝6.25 ×1018个．‎ ‎(2)由公式I＝neSv得 v＝＝ m/s ‎＝7.4×10－5 m/s.‎ ‎(3)以这样的速率沿导线传播1 m 需用时 t＝s＝3.8 h.‎ 答案：(1)6.25×1018　(2)7.4×10－5 m/s　(3)3.8 h 。‎ ‎ ‎ 4‎