2020-2021学年新教材高中物理 第3章 恒定电流 第1节 电流课后习题（含解析）鲁科版必修3.docx

1、第1节电流1.下列说法正确的是()A.当导体两端不加电压时,导体内没有电场,自由电子在做杂乱无章的热运动,但当导体两端加电压时,导体内出现电场,导体内部自由电子的热运动就消失了B.导体两端加上电压后,形成一个电场,电子正是在这个电场力的作用下,同时参与了两个运动,即电子的热运动和整体的定向移动C.导体两端一旦建立了电场,自由电子的定向移动速率就会非常接近光速的大小D.导体内部,当电子做定向移动时,电子的热运动消失解析由电流形成原因知B项正确。答案B2.(多选)关于电流,下列说法中正确的是()A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大B.电子运动速率越大,电流越大C.单位时间内通过导体横截面的电荷

2、量越多,导体中的电流越大D.电流的方向规定为正电荷定向移动的方向解析由电流的定义式I=qt可知,单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大,故A错误,C正确;由电流的微观表达式I=neSv可知,电流的大小与电子定向移动的速率成正比,与电子运动速率无关,故B错误;电流的方向规定为正电荷定向移动的方向,与负电荷定向移动的方向相反,D正确。答案CD3.(多选)下列关于电流的说法中,正确的是()A.金属导体中,电流的传导速率就是自由电子定向移动的速率B.对于导体,只要其两端电压为零,电流也必定为零C.电路接通后,自由电子由电源出发只要经过一个极短的时间就能到达用电器D.通电金属导体中,电流

3、的传导速率比自由电子的定向移动速率大得多解析电流的传播速率是电场形成的速度,不是电子定向移动的速率,故A错误;导体两端电压为零时,电荷不会定向移动,不会产生电流,则电流为零,故B正确;电路接通后,电路内的电子同时做定向运动,并不是由电源出发的电子到达用电器,故C错误;通电的金属导体中,电流的传播速率是电场形成的速率,等于光速,比自由电子的定向移动速率大得多,故D正确。答案BD4.如图所示的电解槽接入电路后,在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S,有n2个1价负离子通过溶液内截面S,设元电荷为e,以下说法正确的是()A.当n1=n2时电流强度为零B.当n1n2时,电流方向从AB,电流I=(n

4、1-n2)etC.当n1n2时,电流方向从BA,电流I=(n2-n1)etD.电流方向从AB,电流I=(n1+n2)et解析在电解液导电时,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,所以,电流应该是I=(n1+n2)et,电流方向应是从AB。答案D5.(多选)给一粗细不均匀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.各处的电流大小相等D.粗的地方电荷定向移动速率小,细的地方大解析同一根导线上的电流相等,故A错误,C正确;由I=nqSv可得v=InqS,粗的地方电荷定向移动速率小,细的地方大,

5、故B错误,D正确。答案CD6.安培提出了著名的分子电流假说,根据这一假说,电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动,电子运动的等效电流I和方向为()A.ve2r顺时针B.ver顺时针C.ve2r逆时针D.ver逆时针解析电子绕核运动可等效为一环形电流,电子运动周期为T=2rv,根据电流的定义式得,电流I=qt=eT=ve2r,因为电子带负电,所以电流方向与电子定向移动方向相反,即沿逆时针方向,故C项正确。答案C7.如果导线中的电流为1 mA,那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少个?若“220 V60 W”的白炽灯正常发光时

6、的电流为273 mA,则20 s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个?解析q=It=110-31C=110-3C,设电子的数目为n,则:n=qe=110-31.610-19个=6.251015个。当“220V60W”的白炽灯正常发光时,I=273mA。q=It=27310-320C=5.46C。设电子的数目为N,则N=qe=5.461.610-19个3.41019个。答案6.251015个3.41019个8.某摄影爱好者拍摄到的闪电如图所示,闪电产生的电压、电流是不稳定的,假设这次闪电产生的电压可等效为2.5107 V,电流可等效为2105 A,历时110-3 s,则:(1)若闪电定向移动的是

7、电子,这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡供电,能维持多长时间?(2)这次闪电释放的电能是多少?解析(1)根据电流的定义式I=qt可得,q=It=2105110-3C=200C供电时间t=qI=2000.5s=400s。(2)这次闪电释放的电能为E=qU=2002.5107J=5109J。答案(1)400 s(2)5109 J能力提升1.如图所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷,每单位长度上电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为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()A.qvB.qvC.qvSD.qvS解析t秒内棒通过的长度l=vt,总电荷量Q=ql

8、=qvt。由I=Qt=qvtt=qv,故选项A正确。答案A2.(20192020学年安徽黄山高二上期末质量检测)某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中,为了能让质子进入癌细胞,首先要实现质子的高速运动,该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度,然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示,来自质子源的质子(初速度为零),经加速电压为U的加速器加速后,形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S,其等效电流为I;质子的质量为m,其电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是()A.IeS2UmB.IeSmeUC.IeS2eUmD.IeSm2eU解析质子被

9、加速,Ue=12mv2,由于I=neSv,解得n=IeSm2eU,D正确。答案D3.铜的摩尔质量为m,密度为,每摩尔铜原子有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为e,今有一根横截面积为S的铜导线,通过电流为I时,电子定向移动的平均速率为()A.光速cB.IneSC.IneSmD.mIneS解析设电子定向移动的平均速率为v,那么在t秒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vtS,摩尔数为vtSm,自由电子数为vtSnm,所以电荷量q=vtSnem,由I=qt=vSnem得v=ImneS,故D对,A、B、C错。答案D4.有一条长为L、横截面积为S的银

10、导线,银的密度为,银的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,若导线中每个银原子贡献一个自由电子,电子电荷量为e,自由电子定向移动的速率为v,通过导线的电流为()A.I=NAevLB.I=LeSvNAC.I=NAeSvMD.I=MNAevS解析导线中自由电子定向移动的速率为v,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t。则导线的长度为L=vt,体积为V=SL=Svt,质量为m=vtS,这段导线中自由电子的数目为n=mMNA=vtSMNA。在t时间内这些电子都能通过下一截面,则电流I=qt=net,解得I=vSNAeM,故选项C正确。答案C5.(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电荷,总电荷量为Q

11、,现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动,则对产生的等效电流以下说法正确的是()A.若不变而使电荷量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不变而使变为原来的2倍,则电流也将变为原来的2倍C.若使、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变大D.若使、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,电流将变小解析截取圆环的任一横截面S,如图所示,在橡胶圆环运动一周的时间T内,有I=qt=QT,又T=2,所以I=Q2。故A、B正确。答案AB6.“氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量,其装置如图所示。在氢火焰的作用下,有机物的分子电离为一价正离子和自由电子,而无机物的分子不会电离。设单位时间内有n摩尔被检测气体进入检测器,调节滑动变阻器,使得电流表的示数逐渐变大,直到达到最大值I,求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K。(阿伏加德罗常数为NA,电子的电荷量为e)解析电流达到最大值I后,表明电离出来的电子全部到达了阳极,设经过时间t到达阳极的电荷量为q,则q=It,被电离的有机物分子的数目N=qe=Ite则有机物分子占被测气体分子的数目的比值为K=NN=NntNA=InNAe。答案InNAe