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课后提升作业 十 电源和电流(40分钟50分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.(多选)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B、D。电流是导体中的自由电荷定向移动形成的,其方向为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向,但电流是标量,其国际单位是安培;由于导体中存在自由移动的电荷,导体两端存在电势差时,导体中一定有电流,选项A、C错,B、D正确。2.(2018杭州高二检测)我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道。当环中的电流是10mA时(已知电子的速度是3107m/s,电荷量为1.610-19C),则在整个环中运行的电子数目的数量级为()A.105B.108C.1011D.1014【解析】选C。电子运动一周用的时间为t=s=810-6s,而电流表达式为I=,则总电荷量为Q=It=0.01810-6C=810-8C,在整个环中运行的电子数目为n=个=51011个,数量级为1011。故选C。3.(2018杭州高二检测)在示波管中,电子枪在2s内发射了51015个电子,已知电子的电量e=1.610-19C,则示波管中的电流大小和方向分别为()A.810-4A,和发射方向相同B.410-4A,和发射方向相同C.810-4A,和发射方向相反D.410-4A,和发射方向相反【解析】选D。每个电子的电荷量大小为e=1.610-19C,51015个电子总电荷量为q=510151.610-19C=810-4C,则示波管中电流大小为I=A=410-4A。电流方向为正电荷运动方向,故与负电荷运动方向相反,故D正确。4.(2018临沂高二检测)如图所示,电解液接入电路后,在ts内有n1个一价正离子通过溶液内截面S,有n2个二价负离子通过溶液内截面S。设e为元电荷,则以下关于该截面电流的说法正确的是()A.当n1=n2时,电流大小为零B.当n1n2时,电流方向由A指向B,电流I=C.当n1n2时,电流方向由B指向A,电流I=D.电流方向由A指向B,电流I=【解题指南】解答本题应把握以下三点:(1)通过液体内截面的电量等于正、负电荷量的绝对值之和。(2)由电流强度的定义式分析。(3)电流的方向与正电荷定向移动方向相同。【解析】选D。电荷的定向移动形成电流,习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向。在电解液导电时,定向移动的电荷有正离子和负离子,它们同时向相反方向移动形成电流,负离子的定向移动等效于等量的正离子向反方向定向移动。电流方向按规定应是由A指向B,电流大小为I=,故D正确。5.一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S,导线单位长度内的自由电子数为n,铜导线内的自由电子的电荷量为e,自由电子做无规则热运动的速率为v0,导线中通过的电流为I。下列说法中正确的是()A.自由电子定向移动的速率为v0B.自由电子定向移动的速率v=C.自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD.自由电子定向移动的速率v=【解析】选D。由I=得I=,所以v=,故选项B错误,选项D正确;因为电流传导速率为光速,故选项C错误;自由电子定向移动速率与热运动速率为两个含义不同的速率,二者不相等,故选项A错误,故选D。6.(2018长沙高二检测)在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电量为e,质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为的电子束内的电子数是()【解析】选B。根据动能定理eU=mv2得到v=在刚射出加速电场时,一小段长为的电子束内电子电量为q=It=I电子数n=联立得,n=。故选B。【易错提醒】用电流的微观表达式求解问题的注意点(1)应用电流的微观表达式I=nqSv进行分析或计算时,一定要准确理解公式中各物理量的意义,式中的v是指自由电荷定向移动的速率,不是电流的传导速率,也不是电子热运动的速率。(2)电流的微观表达式I=nqSv是由I=推导出的,若n的含义不同,表达式的形式也会不同。二、非选择题(14分。需写出规范的解题步骤)7.如图所示的电解槽中,如果在4s内各有8C的正、负电荷通过面积为0.8m2的横截面AB,试确定:(1)正、负离子定向移动的方向。(2)电解槽中的电流方向如何?(3)4s内通过横截面AB的电量为多少?(4)电解槽中的电流为多大?【解析】(1)电源与电解槽中的两极相连后,左侧电极电势高于右侧电极电势,由于在电极之间建立电场,电场方向由左指向右,故正离子向右移动,负离子向左移动。(2)电解槽中的电流方向向右。(3)8C的正电荷向右通过横截面AB,而8C的负电荷向左通过该横截面,相当于又有8C正电荷向右通过横截面,故通过AB的电量为16C。(4)由电流强度的定义I=A=4A。答案:(1)、(2)见解析(3)16C(4)4A【延伸探究】在电解槽工作中,在某一时刻通过任意横截面的正、负电荷的个数都相等吗?通过的电荷量相等吗?提示:某时刻只有两极板正中间的横截面通过的正、负电荷的个数相等,其他位置的都不相等,越靠近正极板的横截面通过的负电荷的个数越多,正电荷个数越少,反之亦然,但通过每个横截面的正、负电荷量的绝对值之和是相等的。【补偿训练】如图所示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nkg,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。【解析】根据电流的定义
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