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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 m 2的导线,那么电路中的电流是( )A .0.016 mAB .1.6 mAC .0.16 μAD .16 μA解析:选C.I =q t =en t =1.6×10-19×60×101260A =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.IneSC.ρI neSmD.Im neSρ解析:选D.自由电子体密度N =n m /ρ=ρn m ,代入I =nqS v ,得v =ImneSρ,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 =q e =0.35 C 1.6×10-19C=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 =qt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:A4.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2-1-5A .1 s 通过电池某一横截面的电荷量为500 CB .1 s 通过电池某一横截面的电荷量为0.5C 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 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 .0B .2ne /tC .3ne /tD .4ne /t解析:选D.t 时间内通过某截面的电量为q =4ne ,所以I =q t =4net.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 =240110×3×108 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 =qe =8×10-81.6×10-19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2-1-6A .v q B.q vC .q v SD .q v /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 =v t ·q .等效电流I =Qt=v q ,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.Id e v B.2Id e v C.Id v D.2Id v解析:选B.设质子源与靶间的质子数为n ,则I =ne ⎝⎛⎭⎫d 0.5v =ne v 2d,n =2Ide v .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 m 2,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 =q t =10 C10 s=1 A.(2)正电荷形成的电流为I 1=10 C10 s =1 A负电荷形成的电流为I 2=10 C10 s=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 =I 1+I 2=2 A. 答案:(1)1 A (2)2 A11.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N A ,一昼夜时间为t .图2-1-7解析:根据电流的定义式I =Qt,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 ′=12Q .Q ′=mneN A ,Q =It ,从而mneN A =12It ,解得I =2mneN At .答案:2mneN At12.导线中的电流是1 A ,导线的横截面积为1 mm 2.(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 =q e =Ite =1×11.6×10-19个=6.25 ×1018个.(2)由公式I =neS v 得v =I neS =18.5×1028×1.6×10-19×10-6m/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 =17.4×10-5s =3.8 h. 答案:(1)6.25×1018 (2)7.4×10-5 m/s (3)3.8 h 。

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