新教材2023年高中物理第11章电路及其应用1电源和电流提能作业新人教版必修第三册

第十一章　1　

一、选择题(本题共6小题，每题7分，共42分)

1．关于电源的作用，下列说法不正确的是(　A　)

A．为电流提供自由电子 B．使导体中形成电场

C．保持导体两端的电压 D．使自由电荷定向移动起来

解析：电源是提供电能的装置，电源是将其它形式的能转换为电能的装置，它可以使导体两端保持一定的电压，从而使导体中的电子定向移动起来形成电流；故BCD正确，A错误。

2．下列关于电流的说法中正确的是(　B　)

A．根据I＝，可知I与q成正比

B．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位之一

C．电流既有强弱，又有方向，是矢量

D．如果在一段相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等，则导体中的电流一定是恒定电流

解析：I＝是电流的定义式，不能错误地认为I与q成正比，故A错误；电流虽然既有强弱，又有方向，但是电流的运算法则是代数加减，所以电流是标量，C错误；恒定电流是大小和方向均保持不变的电流，所以D错误。

3．(2022·陕西省南郑中学高二上学期期中) 如图所示，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　)

A．vq　　 B．

C．qvS　　 D．qv/S

解析：在运动方向上假设有一截面，则在t时间内通过截面的电荷量为Q＝vt·q

等效电流I＝＝vq故A正确。

4．(2022·北京交大附中高二上学期期中)某一探测器因射线照射，内部气体电离，在时间t内有2n个电子到达探测器的阳极，n个二价正离子到达阴极，则探测器电路中的电流为(　D　)

A．0　　　　　　 B．

C． D．

解析：根据题意可以知道，电离时通过导体截面的电荷量为4ne；由电流公式I＝，得：I＝，D正确。

5．(2022·陕西省宝鸡市金台区高二上学期期中)某电解池中，若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是(　C　)

A．0.8 mA，水平向左 B．0.08 mA，水平向左

C．1.6 mA，水平向右 D．0.16 mA，水平向右

解析：2 s内流过的电荷量为Q＝5.0×1015×2×1.6×10－19C＋1.0×1016×1.6×10－19C＝3.2×10－3C

则由电流的定义可知I＝＝A＝1.6 mA由于正离子水平向右移动，则电流的方向向右。故ABD错误，C正确。

6．关于电流，下列说法正确的是(　B　)

A．导体中无电流的原因是其内部的自由电荷停止了运动

B．同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大

C．由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多

D．电流的传导速率就是导体内自由电荷的定向移动速率

解析：导体中无电流时，内部的自由电荷仍在无规则热运动，选项A错误；由I＝nqvS可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大，选项B正确；电荷的定向运动才会形成电流，与电荷的无规则热运动无关，选项C错误；电流的传导速率是电场形成的速度，约为光速，而自由电荷的定向移动速率远小于光速，选项D错误。

二、非选择题(共18分)

7．(18分)(2022·河北省石家庄二中高二上学期期中) 2018年8月的某天夜里，二中南校区的上空电闪雷鸣。某摄影爱好者拍摄到的闪电如图所示，假设这次闪电产生的电压可等效为3×107 V，电流可等效为2.5×105 A，历时1×10－3 s。

(1)若我们想办法收集这次闪电的能量，使这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡供电，则能维持多长时间？

(2)若这样的闪电一共发生了8次，则闪电释放的总电能是多少？

答案：(1)500 s　(2)6×1010 J

解析：(1)根据电流的定义式I＝，可得：q＝It＝2.5×105×1×10－3 C＝250 C，

供电时间t′＝＝500 s。

(2)这次闪电释放的电能为：E＝nqU＝8×250×3×107 J＝6×1010 J。

一、选择题(本题共5小题，每题6分，共30分)

1．截面积为S的导线中通有电流I，已知导线单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间Δt内通过导线横截面的电子数是(　A　)

A．nSvΔt B．nvΔt

C． D．

解析：在时间Δt内通过导线横截面的电子数是N＝vΔtSn或者N＝。

2．如图所示的电解液接入电路后，在t时间内有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，则以下关于通过该截面的电流的说法中，正确的是(　D　)

A．当n1＝n2时，电流大小为零

B．当n1＞n2时，电源外部电流方向由A指向B，电流I＝

C．当n1＜n2时，电源内部电流方向由B指向A，电流I＝

D．电源外部电流方向由A指向B，电流I＝

解析：因为电解液中的电流是正、负离子同时向相反方向移动形成的，两者t时间内通过同一个截面的电荷量Q＝n1e＋2n2e，所以I＝，电源外部电流方向由A指向B，故D正确。

3．(2022·北京牛栏山一中高二期末)有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线有n个自由电子，电子的电荷量为q，此时电子的定向移动速率为v，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为(　C　)

A．nSt B．nvt

C． D．

解析：通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为单位体积的自由电子数乘以体积，即N＝nV＝nvtS，AB错误；根据电流的定义式I＝＝，则通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为N＝，C正确，D错误。

4．(多选)(2022·全国高二专题练习)关于电流的方向，下列说法正确的是(　AD　)

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．电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同

C．电源内部，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端

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：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，A正确，C错误；电子带负电，电子运动形成的等效电流方向与电子运动的方向相反，B错误，D正确。

5．(多选)如图所示，将左边的铜导线与右边的铜导线连接起来，已知右边线的横截面积是左边导线横截面积的两倍，在左边导线上取一个截面A，在右边导线上取一个截面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　)

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：由电流定义知I＝，A正确，B错误；由电流的微观表达式I＝nSev知，I、n、e均相等，因为SA＜SB，所以vA＞vB，故C错误，D正确。

二、非选择题(共10分)

6．(10分)(2022·北京师大附中实验中学高二上学期期中)氢原子内有一个氢原子核和一核外电子，电子和原子核都带一个元电荷e，电子带负电，原子核带正电，电子质量为m，设电子绕原子核运动的轨道半径为r。求：

(1)电子的运动周期；

(2)电子的动能；

(3)等效电流。

答案：(1)　(2)　(3)

解析：(1)库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，即有：k＝m，

解之得电子做匀速圆周运动的速度：v＝e。

做匀速圆周运动的周期：T＝，

得电子绕核运动的周期：T＝。

(2)电子的动能为Ek＝mv2，

得Ek＝。

(3)电流I＝＝。