2024-2025学年高中物理第二章恒定电流第1节电源和电流课时作业新人教版选修3-1

PAGEPAGE1第1节电源和电流[随堂检测]1．现代生活离不开电源，电子表、照相机、移动电话、计算器及很多电子产品，都须要配备各种各样的电源．以下关于电源的说法正确的是()A．电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差B．电源的作用就是将其他形式的能转化为电能C．只要电路中有电源，电路中就肯定有电流D．电源实质上也是一个用电器，也须要外界供应能量解析：选B．电源的作用是维持正、负极之间有肯定的电势差，这须要电源不断地将其内部的负电荷向负极聚集，将正电荷向正极聚集．外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动；在电源内部，须要将正极上的电子搬运到负极，维持电势差不变，故A错误．从能量转化的角度来看，电源在搬运电荷的过程中，须要克服电场力做功，将其他形式的能转化为电能，故B正确．若要电路中有电流，不仅须要有电源，还须要电路是闭合的，两者缺一不行，故C错误．电源是对电路供应能量的装置，故D错误．2．(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来，已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍，在铜导线上取一个截面A，在铝导线上取一个截面B，若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等，那么，通过这两个截面的()A．电流相等B．电流不相等C．自由电子定向移动的速率相等D．自由电子定向移动的速率不相等解析：选AD．由电流定义知I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)，A正确，B错误．由电流的微观表达式I＝nSqv知，I、n、q均相等，因为SA<SB，所以vA>vB，C错误，D正确．3．(高考上海卷)重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可放射＋5价重离子束，其束流强度为1．2×10－5A，则在1s内放射的重离子个数为(e＝1．6×10－19C)()A．3．0×1012 B．1．5×1013C．7．5×1013 D．3．75×1014答案：B4．已知铜导线中的电流为1A，铜导线的横截面积为1mm2，求：(1)在1s内，有多少个电子通过铜导线的横截面？(电子电荷量e＝1．6×10－19C)(2)自由电子的平均移动速率多大？(设铜导线中每立方米含有8．5×1028个自由电子)解析：(1)1s内通过铜导线横截面的电荷量为q＝It＝1C．所以1s内通过铜导线横截面的电子个数N＝eq\f(q,e)＝eq\f(1,1．6×10－19)(个)＝6．25×1018(个)．(2)由电流的微观表达式I＝nqSv得自由电子的平均移动速率v＝eq\f(I,nqS)＝eq\f(1,8．5×1028×1．6×10－19×1×10－6)m/s≈7．35×10－5m/s．答案：(1)6．25×1018个(2)7．35×10－5m/s[课时作业][学生用书P129(单独成册)]一、单项选择题1．关于电流的说法中正确的是()A．依据I＝eq\f(q,t)，可知I与q成正比B．假如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：选D．依据电流的定义式可知，电流与q、t皆无关，选项A错误；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，但假如方向改变，电流也不是恒定电流，所以选项B、C错误；选项D正确．2．金属导体内电流增加，是因为()A．导体内单位体积的自由电子数增多B．导体内自由电子定向移动的速率增大C．导体内电场的传播速率增大D．导体内自由电子的热运动速率增大解析：选B．对于确定的金属导体，单位体积内的自由电子数是肯定的，而且导体内电场的传播速率也是肯定的，所以A、C错误；导体内电流增加是由于自由电子定向移动的速率增大，使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大，B正确；导体内自由电子的热运动与电流的大小无干脆关系，D错误．3．一段粗细匀称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所带的电荷量为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．则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为v＝eq\f(I,neS)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为v＝eq\f(I,ne)解析：选D．v0为电子做无规则热运动的速率，非定向移动速率，故A错误．对于电流微观表达式I＝nqSv，式中n为单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，t时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt，电荷量Q＝nvte，所以电流I＝eq\f(Q,t)＝nev，所以v＝eq\f(I,ne)，故B、C错误，D正确．4．电路中有一电阻，通过电阻的电流为5A，当通电5分钟时，通过电阻横截面的电子数为()A．1500个 B．9．375×1019个C．9．375×1021个 D．9．375×1020个解析：选C．q＝It，n＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e)＝9．375×1021个．5．如图所示的电解池，在1s的时间内，共有3C的正离子和3C的负离子通过截面xy，则这个电路中的电流是()A．0A B．1．5AC．3A D．6A解析：选D．电解液中的正、负离子定向移动的方向相反，故它们产生同向的电流，由公式I＝eq\f(q,t)得，电路中的电流I＝eq\f(3＋3,1)A＝6A，故D正确．6．(2024·重庆市万州二中高二期中)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．当环中电子以光速的eq\f(1,10)流淌而形成10mA的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c＝3×108ms，电子电荷量e＝1．6×10－19C)()A．5×1010 B．5×1011C．1×102 D．1×104解析：选B．电子运动一周所须要的时间：t＝eq\f(240,\f(1,10)×3×108)s＝8×10－6s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＝10×10－3×8×10－6C＝8×10－8C环中具有电子数N＝eq\f(q,e)＝eq\f(8×10－8,1．6×10－19)个＝5×1011个．7．铜的摩尔质量为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，电子平均定向移动速率为()A．光速c B．eq\f(I,neS)C．eq\f(Iρ,neSm) D．eq\f(mI,neSρ)解析：选D．假设电子定向移动的速率为v，那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为eq\f(vtSρ,m)，所以电量q＝eq\f(vtSρne,m)，I＝eq\f(q,t)＝eq\f(vSρne,m)，于是得：v＝eq\f(Im,neSρ)．二、多项选择题8．关于电流的方向，下列说法中正确的是()A．电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析：选AD．在电源的外部电路中，电流从正极流向负极，在电源内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A正确，B错误；电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C错误，D正确．9．给一粗细不匀称的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是()A．粗的地方电流大，细的地方电流小B．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小C．各处的电流大小相同D．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大解析：选CD．同一根导线上的电流相等，故C对；由I＝nqSv可得v＝eq\f(I,nqS)，故D对．10．(2024·福建宁德一中高二检测)半径为R的橡胶圆环匀称带正电，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满意()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Q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：选AB．截取圆环的任一截面S，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量为Q，则有：I＝eq\f(q,t)＝eq\f(Q,T)，又T＝eq\f(2π,ω)，所以I＝eq\f(Qω,2π)．分析各选项可知本题选A、B．三、非选择题11．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图中所示，若测得2s内分别有1．0×1018个Na＋和Cl－通过溶液内部的横截面M，溶液中的电流方向如何？电流为多大？解析：NaCl溶液导电是靠自由移动的Na＋和Cl－，它们在电场力作用下向相反方向运动．因为电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Na＋定向移动的方向相同，即由A流向B．Na＋和Cl－都是一价离子，每个离子的电荷量为e＝1．6×10－19C，NaCl溶液导电时，Na＋由A向B定向移动，Cl－由B向A定向移动，负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动，可见，每秒钟通过横截面M的电荷量为两种离子电荷量的肯定值之和，则有I＝eq\f(q,t)＝eq\f(|q1|＋|q2|,t)＝eq\f(1．0×1018×1．6×10－19＋1．0×101