电流和电源-精美解析版

1、.电流和电源一、单项选择题本大题共5小题，共30.0分1. 电源电动势反映了电源把其它形式的能量转化为电能的才能，因此()A. 电动势是一种非静电力B. 电动势越大，说明电源储存的电能越多C. 电动势的大小是非静电力做功才能的反映D. 电动势就是闭合电路中电源两端的电压C济南一中解：A、电动势在数值上等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功，不是一种非静电力，故A错误BC、电动势是描绘电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量，是非静电力做功才能的反映，电动势越大，说明电源将其它形式的能转化为电能的本领越大，故B错误，C正确D、电源电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，

2、在闭合电路中电源两极间的电压是路端电压，小于电源电动势，故D错误应选：C电动势等于非静电力把1C的正电荷在电源内部从负极搬运到正极所做的功，描绘电源把其它形式的能量转化为电能本领的物理量此题考察对电动势的理解，要注意电源电动势表征了电源把其他形式的能转化为电能的本领大小，抓住电动势的物理意义和闭合电路欧姆定律进展分析2. 铜的摩尔质量为m，密度为，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，电子平均定向挪动的速率为()A. 光速cB. IneSC. IneSmD. mIneSD济南一中解：单位长度质量为：m'=S1；单位长度原子数为：；每个铜原子可以提

3、供一个自由电子，故电子数为n=SNAm；电流I=qt=net；而t=lv；解得：v=lt=lIne=mIneS；应选：D。设自由电子定向挪动的速率为v和导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t，求出导线中自由电子的数目，根据电流的定义式推导出电流的微观表达式，解得自由电子定向挪动的速率此题关键是建立物理模型，根据电流的定义式推导电流的微观表达式，它是联络微观与宏观的桥梁3. 干电池的电动势为1.5V，以下说法正确的选项是()A. 当外电路闭合时，干电池两极间的电压等于1.5VB. 当外电路断开时，干电池两极间的电压等于零C. 当外电路闭合时，在1s内有1.5C的电荷通过该电池D. 当1C

4、的电荷通过干电池时，干电池可以把1.5J的化学能转化为电能D济南一中解：A、当外电路闭合时，两极间的电压为路端电压，小于电动势1.5V，故A错误；B、当外电路断开时，干电池两极间的电压等于电动势，故B错误；C、根据电动势无法求出单位时间内通过的电量，故C错误；D、由电动势的定义式E=Wq可知，当1C的电荷通过干电池时，干电池可以把1.5J的化学能转化为电能，故D正确应选：D电池的电动势等于电池没有接入电路时两极间的电压.可根据W=qE求电池提供的电能.结合电动势的定义式E=Wq分析解决此题的关键要掌握电动势的定义式E=Wq，明确电动势和路端电压的区别和联络4. 为了表达物理概念的本质特点，科学

5、家会用比值定义法来定义物理量，以下属于比值定义法的是()A. a=FmB. E=FqC. I=FBLD. U=QCB济南一中解：A、a=Fm是牛顿第二定律的表达式，不是加速度的定义式，故A错误；B、公式E=Fq是电场强度的定义式，电场强度的大小由本身决定，是比值定义法，故B正确；C、I=FBL是磁感应强度定义式的变形式，不是比值定义法，故C错误；D、U=QC电容定义式的变形式，不是比值定义法，故D错误；应选：B。所谓比值定义法，就是用两个根本的物理量的“比来定义一个新的物理量的方法；比值法定义的根本特点是被定义的物理量往往是反映物质的最本质的属性，它不随定义所用的物理量的大小取舍而改变。此题关

6、键抓住用比值定义法定义的物理量反映了物质最本质的属性，与分子和分母的两个物理量无关的特点进展分析。5. 一节干电池的电动势为1.5V，表示该电池()A. 一定有1.5J的化学能转变成电能B. 在工作状态下两极间的电压恒定为1.5VC. 比电动势为1.2V的电池存储的电能多D. 将1C电量由负极输送到正极过程中，非静电力做了1.5J的功D济南一中解：A、D、电源电动势的大小表征了电源把其它形式的能转化为电能的本领大小，电动势在数值上等于将1C电量的正电荷从电源的负极移到正极过程中非静电力做的功，即一节干电池的电动势为1.5V，表示该电池能将1C电量的正电荷由负极移送到正极的过程中，非静电力做了1

7、.5J的功，故D正确，A错误；B、工作状态时两极间的电压为路端电压，小于电源的电动势；故B错误；C、电动势大的说明电源把其它形式的能转化为电能的本领大，但电动势大的存储的电能不一定多，故C错误应选：D电源是一种把其它形式的能转化为电能的装置，电动势E的大小等于非静电力做的功与电量的比值，即E=W非q，其大小表示电源把其它形式的能转化为电能本领大小，而与转化能量多少无关电动势E大小表征电源把其它形式能转化为电能本领大小，而电压U大小表征电能转化为其它形式的能的大小，要注意区分二、多项选择题本大题共4小题，共24分6. 如下图，甲、乙两电路中电源完全一样，电阻R1>R2，在两电路中分别通过一

8、样的电荷量q的过程中，以下判断正确的选项是()A. 电源内部产生电热较多的是乙电路B. R1上产生的电热比R2上产生的电热多C. 电源做功较多的是甲电路D. 甲、乙两电路中电源做功相等ABD济南一中解：A.甲、乙两电路中电源完全一样，即电动势E与内电阻r一样，电阻R1>R2，根据闭合电路欧姆定律I=ER+r，得出I1<I2，再比较I12rt1与I22rt2，而I1t1=I2t2，可知电源内部产生电热较多的是乙电路.故A对B.由公式W=qE，可知，两电源做功相等，整个电路产生的电热相等，而甲电源内部产生的电热小于乙电源内部产生的电热，所以甲图外电路产生的电热大于乙图外电路.而外电路产

9、生的电热就是电阻R上产生的电热.故B对C.由公式W=qE，可知，通过的电量q和电动势E都一样，所以两电源做功相等.故C错，D对应选ABDA.比较甲乙两电路的电流大小，再根据电热公式Q=I2rt和通过的电量相等即可比较出两电路内部产生的电热B.先比较整个电路产生的电热，再通过电源内部产生电热大小从而比较出外电路产生的电热CD.比较电源做功，可根据公式W=qE得知解决此题的关键是抓住通过的电量相等，再结合电热的公式去求解.注意通过的电量相等，不能代表时间相等7. 如下图，理想变压器的副线圈上，通过输电线连接两只灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，原线圈输入恒定的交变电压.开场时，开关S断开，当开

10、关S闭合时，以下说法正确的有()A. 等效电阻R的电压增加B. 通过灯泡L1的电流增加C. 副线圈输出的电压增加D. 原线圈输入的功率增加AD济南一中解：A、开关S闭合后，电阻减小，而电压不变，副线圈的电流增大，电阻R电阻不变，电压变大，故A正确；B、副线圈电流增大，R两端的电压增大，所以灯泡上电压减小，故通过灯泡L1电流减小，故B错误；C、副线圈电压由原线圈和匝数比决定，而原线圈电压和匝数比都没有变，所以副线圈输出电压不变，故C错误；D、原线圈的电压不变，而电流增大，故原线圈的输入功率增大，故D正确；应选：AD 开关S闭合后改变了副线圈的电流和功率，根据变压器原副线圈电压、电流与匝数比的关系

11、即可求解此题主要考察了变压器的原理，要知道开关S闭合后，副线圈的电流和功率都变大，难度不大，属于根底题8. 两个有界匀强磁场方向均垂直纸面，但方向相反，磁感应强度均为B，宽度分别为L和2L.有一边长为L的正方形闭合线圈在外力作用下，向右匀速通过整个磁场，如下图，用i表示电路中的感应电流，F表示外力，FA表示线框受到的安培力，PQ表示线圈中的热功率，并以逆时针方向为感应电流正方向，向右为力的正方向，线圈在图示位置为位移起点，那么以下图象中正确的选项是()A. B. C. D. ACD济南一中解：在0L的位移内，感应电动势E=BLv，根据右手定那么，感应电流方向为顺时针，电流大小I=BLvR.所受

12、的安培力FA=BIL=B2L2vR，方向向左，而F=FA=B2L2vR.方向向右.线圈产生的热功率P=I2R=B2L2v2R在L2L位移内，电流I=2BLvR，方向为逆时针方向，所受安培力FA=2BIL=4B2L2vR，方向向左，拉力F=FA=4B2L2vR，方向向右.线圈产生的热功率P=I2R=4B2L2v2R在2L3L位移内，电流I=0，安培力为0，拉力F=0，线圈产生的热功率为0在3L4L位移内，电流大小I=BLvR.方向为顺时针方向.所受的安培力FA=BIL=B2L2vR，方向向左，而F=FA=B2L2vR.方向向右.线圈产生的热功率P=I2R=B2L2v2R.故A、C、D正确，B错误

13、应选ACD根据E=BLv求出感应电动势的大小，根据闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小，再根据FA=BIL求出安培力的大小，根据匀速运动，得出拉力的大小.根据P=I2R得出线圈中的热功率解决此题的关键掌握切割产生的感应电动势大小，掌握右手定那么判断感应电流的方向以及左手定那么判断安培力的方向9. 截面直径为d、长为L的导线，两端电压为U，当这三个量中的一个改变时，对自由电子定向挪动平均速率的影响，以下说法正确的选项是()A. 电压U加倍时，自由电子定向挪动的平均速率加倍B. 导线长度L加倍时，自由电子定向挪动的平均速率减为原来的一半C. 导线截面直径d加倍时，自由电子定向挪动的平均速率不变D.

14、导线截面直径d加倍时，自由电子定向挪动的平均速率加倍ABC济南一中解：A、电压U加倍时，由欧姆定律得知，电流加倍，由电流的微观表达式I=nqvS得知，自由电子定向运动的平均速率v加倍.故A正确B、导线长度l加倍，由电阻定律得知，电阻加倍，电流减半，那么由电流的微观表达式I=nqvS得知，自由电子定向运动的平均速率v减半.故B正确CD、导线横截面的直径d加倍，由S=d24得到，截面积变为4倍，由电阻定律得知，电阻变14倍，电流变为原来的4倍，根据电流的微观表达式I=nqvS得知，自由电子定向运动的平均速率v不变.故C正确，D错误应选：ABC根据欧姆定律、电流的微观表达式I=nqvS和电阻定律结合

15、分析自由电子定向运动的平均速率如何变化高中物理中涉及自由电荷定向挪动速度的公式只有电流的微观表达式I=nqvS，此题考察欧姆定律、电阻定律和电流的微观表达式I=nqvS综合应用才能三、填空题本大题共1小题，共3分10. 电荷的_ 形成电流，物理学规定_ 定向挪动的方向为电流的方向.在金属中可以自由挪动的是_ 定向挪动；正电荷；电子济南一中解：电流是由电荷的定向挪动形成的.同时规定了电流的方向是：正电荷定向挪动的方向为电流的方向.金属中可以自由挪动的是自由电子，带负电故答案为：定向挪动；正电荷；电子电流的方向是这样规定的：正电荷定向挪动的方向为电流的方向.而多数情况下是负电荷定向挪动形成电流，负

16、电荷向右挪动相当于正电荷向左挪动.由此入手分析无论是正电荷还是负电荷，只要定向挪动都会形成电流，不要将电流的形成与电流的方向的规定混淆四、计算题本大题共4小题，共38分11. 如下图，A为电解槽，N为电炉子，恒定电压U=12V，电解槽内阻rA=2，当S1闭合、S2断开时，电流表的示数为6A； 当S2闭合、S1断开时，电流表的示数为4A，求：(1)电炉子的电阻及发热功率各多大？(2)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为多少？解：(1)电炉子为纯电阻元件，由欧姆定律I1=UR，得：R=UI1=12V6A=2 其发热功率为：PR=UI1=12×6 W=72 

17、;W；(2)电解槽为非纯电阻元件，发热功率为：P热=I22rA=42×2=32W 总功率为：P总=UI2=12×4=48W 故电能转化为化学能的功率为：P化=P总-P热=48-32=16W；答：(1)电炉子的电阻为2，发热功率为72W；(2)在电解槽工作时，电能转化为化学能的功率为16W济南一中(1)当S1闭合、S2断开时，电炉子工作，根据欧姆定律求解电阻，根据焦耳定律求解发热功率；(2)根据P=UI求解电功率，根据P出=UI-I2r求解电能转化为化学能的功率电解槽电路在正常工作时是非纯电阻电路，不能用欧姆定律求解其电流，只能根据电路中电流关系求电流、根据焦耳定律求解发热功

18、率12. 对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进展研究，找出其内在联络，从而更加深化地理解其物理本质(1)一段横截面积为S、长为l的直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电量为e.该导线通有电流时，假设自由电子定向挪动的速率均为v(a)求导线中的电流I；(b)将该导线放在匀强磁场中，电流方向垂直于磁感应强度B，导线所受安培力大小为F安，导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F，推导F安=F(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子，每个粒子质量为m，单位体积内粒子数量n为恒量.为简化问题，我们假定：粒子大小可以忽略；其速率均为v，且与器壁各面碰撞的时机均等；与器壁碰撞前后瞬间，粒子速度

19、方向都与器壁垂直，且速率不变.利用所学力学知识，导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系(注意：解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量，要在解题时做必要的说明)解：(1) (a)：(1)导体中电流大小                    I=qt- t时间内电子运动的长度为vt，那么其体积为Svt，通过导体某一截面的自由电子数为nSvt 该时间内通过导体该截面的电量：q=nSvte- 由式得I

20、=nesv；(b)令导体的长度为L，那么导体受到安培力的大小F安=BIL 又因为I=nesv 所以F安=BnesvL=nsLevB 长为L的导体中电子数为N=nsl 每个电子所受洛伦兹力为evB 所以N个粒子所受洛伦兹力的合力为F=NevB=nslevB 即：F安=F(2)考虑单位面积，t时间内能到达容器壁的粒子所占据的体积为V=Svt=1×vt，其中粒子有均等的概率与容器各面相碰，即可能到达目的区域的粒子数为16nV=16nvt，由动量定理可得：f=pt=16nvt(2×mv)t=13nmv2 答：(1)a、导线中电流I=nesv b、推导过程见解答；(2)f=13nmv

21、2济南一中(1)取一时间段t，求得相应挪动长度l=vt，体积为为Svt.总电量为nesvt，再除以时间，求得表达式；(2)根据电流的微观表达式，代入F=BIL，可得(3)粒子与器壁有均等的碰撞时机，即相等时间内与某一截面碰撞的粒子为该段时间内粒子数的16，据此根据动量定理求与某一个截面碰撞时的作用力f考察电流的宏观和微观表达式及其关系，安培力是电荷定向挪动所受洛伦兹力的宏观表达，碰撞时根据动量定理求作用力.联络宏观和微观题目有一定难度13. 电流是国际单位制中七个根本物理量之一，也是电学中常用的概念.金属导体导电是由于金属导体内部存在大量的可以自由挪动的自由电子，这些自由电子定向挪动形成电流(

22、1)电子绕核运动可等效为一环形电流.设处于基态氢原子的电子绕核运动的半径为R，电子质量为m，电量为e，静电力常量为k，求此环形电流的大小(2)一段横截面积为S、长为l的金属导线，单位体积内有n个自由电子，电子电量为e.自由电子定向挪动的平均速率为va.求导线中的电流；b.按照经典理论，电子在金属中运动的情形是这样的：在外加电场(可通过加电压实现)的作用下，自由电子发生定向运动，便产生了电流.电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞，将动能交给金属离子(微观上使其热运动更加剧烈，宏观上产生了焦耳热)，而自己的动能降为零，然后在电场的作用下重新开场加速运动(为简化问题，我们假定：电子沿电流方向

23、做匀加速直线运动)，经加速运动一段间隔 后，再与金属离子发生碰撞.电子在两次碰撞之间走的平均间隔 叫自由程，用L表示.请从宏观和微观相联络的角度，结合能量转化的相关规律，求金属导体的电阻率解：(1)电子绕原子核做匀速圆周运动，有：ke2R2=mv2R 周期为：T=2Rv 解得：T=2emR3k 电子绕原子核运动的等效电流为：I=eT=e22kmR3；(2)a.导体中电流大小为：I=qt  t时间内电子运动的间隔 长度为vt，那么其体积为svt，通过导体某一截面的自由电子数为nSvt，该时间内通过导体该截面的电量：q=nSvte 所以得：I=nesv b.导体中电流强度的微观表达式为：

24、I=nesv 自由程L段内根据电阻定律：R=Ls 根据欧姆定律：R=UI 自由程内，电子在电场作用下，速度从0增加到；由动能定理： 又由于v=v'2，可得出电阻率的表达式为：=2mvne2L 答：(1)此环形电流的大小为e22kmR3；(2)a、导线中的电流为nesv b、电阻率的表达式为=2mvne2L济南一中(1)电子在库仑力作用下做匀速圆周运动，根据运动规律可求得周期，再根据电流的定义可求得等效电流；(2)a、根据电流形成的微观意义可明确其对应的微观表达式；b、根据题意进展分析，明确电流的微观表达式，再根据电阻定律进展分析，即可求得电阻率此题考察电流的微观表达式及电流定律的应用，

25、在解题时要注意明确题意，从题干中找出有用的信息，在建立我们常见的物理模型，即可根据物理规律分析求解14. 如下图，虚线框内为某种电磁缓冲车的构造示意图，其主要部件为缓冲滑块K和质量为m的“U框型缓冲午厢.在车厢的底板上固定着两个光滑程度绝缘导轨PQ、MN，缓冲车的底部固定有电磁铁(图中未画出)，能产生垂直于导轨平面并随车厢一起运动的匀强磁场，磁场的磁感应强度为B，设导轨右端QN是磁场的右边界.导轨内的缓冲滑块K由高强度绝缘材料制成，滑块K上绕有闭合矩形线圈abcd，线圈的总电阻为R，匝数为n，ab边长为L.假设缓冲车以速度v0与障碍物C碰撞后，滑块K立即停下(碰前车厢与滑块相对静止)，此后线圈与轨道磁场的作用使车厢减速运动，从而实现缓冲.不计一切摩擦阻力(1)求滑块K的线圈中最大感应电动势Em的大小；(2)假设缓冲车厢向前挪动间隔 L后速度为零(导轨未碰到障碍物)，那么此过程线圈ab