新教材适用2023_2024学年高中物理第11章电路及其应用1电源和电流夯基提能作业新人教版必修第三册

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第十一章　1合格考训练一、选择题(本题共6小题，每题7分，共42分)1．(2023·云南罗平县第五中学高二期中)下列说法正确的是( C )A．导体中电流的方向就是电荷定向移动的方向B．导体中电流一定是自由电子定向移动形成的C．产生电流的条件是导体两端存在电压D．通过导体横截面的电荷量越多，电流一定越大解析：电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，故A错误；电荷的定向移动形成电流，定向移动的可以是正电荷，也可以是负电荷，还可能是正、负电荷向相反方向定向移动形成的，故B错误；导体中产生电流的条件是导体两端存在电压，故C正确；根据电流的定义式I＝eq \f(q,t)，可知，这是比值定义法，电流与电荷量无关，故D错误。2．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，电源是将其他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B、C、D正确，A错误。3．下列关于电流的说法中正确的是( B )A．根据I＝eq \f(q,t)，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＝eq \f(q,t)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。4．(2023·山东枣庄高二统考期末)如图所示，某同学设计了一种利用放射性元素衰变的电池。该电池采用金属空心球壳结构，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空。球心处的放射性物质向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块较小的圆形面积S，大小为金属壳表面积的eq \f(1,36)，则通过S的电流大小约为( A )A.eq \f(Ne,36)　　 B．eq \f(Ne,360)　　C．eq \f(Ne,2π)　　 D．eq \f(Ne,π)解析：由题意可知，单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，则有在t时间内从放射性物质射出的电荷量为q＝Net，则t时间内，通过金属壳表面较小的圆形面积S的电荷量是q′＝eq \f(1,36)q＝eq \f(1,36)Net，由电流的定义式可得I＝eq \f(q′,t)＝eq \f(Ne,36)，故选A。5．(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．eq \f(q,v)　　C．qvS　　 D．eq \f(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＝eq \f(Q,t)＝vq故A正确。6．(多选)(2022·山东烟台高二上检测)下表是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是( AB )A.该电池的容量为60 A·hB．该电池以6 A的电流放电，可以工作10 hC．该电池以6 A的电流放电，可以工作60 hD．该电池充完电可贮存的电荷量为60 C解析：由表可知电池的容量为60 A·h，即以6 A的电流放电可工作10 h，故A、B正确，C错误；该电池充完电可贮存的电荷量q＝It＝60×3 600 C＝2.16×105 C，故D错误。二、非选择题(共18分)7．(18分)已知铜导线中的电流为1 A，铜导线的横截面积为1 mm2，求：(1)在1 s内通过铜导线横截面的电子数(电子电荷量e＝1.6×10－19 C)；(2)自由电子的平均移动速率(设铜导线中每立方米含有8.5×1028个自由电子)。答案：(1)6.25×1018个　(2)7.35×10－5 m/s解析：(1)1 s内通过铜导线横截面的电荷量q′＝It＝1×1 C＝1 C，所以1 s内通过铜导线横截面的电子数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＝neSv得，自由电子的平均移动速率v＝eq \f(I,neS)＝eq \f(1,8.5×1028×1.6×10－19×1×10－6) m/s≈7.35×10－5 m/s。 等级考训练一、选择题(本题共5小题，每题6分，共30分)1．关于电流，下列说法中正确的是( A )A．电流的定义式I＝eq \f(q,t)，适用于任何电荷的定向移动形成的电流B．由I＝nqSv可知，金属导体中自由电荷定向移动的速率越大，电流一定越大C．电荷定向移动的方向就是电流的方向D．因为电流有方向，所以电流是矢量解析：电流的定义式I＝eq \f(q,t)采用比值定义法，具有比值定义法的共性，适用于任何电荷的定向移动形成的电流，选项A正确；由I＝nqSv可知，电流的大小与导体单位体积内的自由电荷数、导体的横截面积、自由电荷定向移动的速率等有关，金属导体中自由电荷的运动速率越大，电流不一定越大，选项B错误；正电荷定向移动的方向才是电流的方向，负电荷定向移动的方向与电流的方向相反，选项C错误；电流有方向，但是仅表示流进或流出，所以电流是标量，选项D错误。2．(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。3．(多选)(2022·清华大学附中高二上期中)半径为R的橡胶圆环带正电，电荷分布均匀，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，则下列关于由圆环产生的等效电流的判断中正确的是( AB )A．若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则等效电流也变为原来的2倍B．若电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，则等效电流也变为原来的2倍C．若ω、Q不变，将橡胶圆环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大D．若ω、Q不变，将橡胶圆环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小解析：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，通过此横截面的电荷量为Q，则有I＝eq \f(q,t)＝eq \f(Q,T)，又因为T＝eq \f(2π,ω)，所以I＝eq \f(Qω,2π)，分析可知，A、B正确；电流大小与半径R无关，C、D错误。4．(2023·北交大附中高二上期中)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。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是( B )A.eq \f(IΔl,eS)eq \r(\f(m,2eU))　　　　　　 B．eq \f(IΔl,e)eq \r(\f(m,2eU))C.eq \f(I,eS)eq \r(\f(m,2eU)) D．eq \f(ISΔl,e)eq \r(\f(m,2eU))解析：在加速电场中，根据动能定理有eU＝eq \f(1,2)mv2，得v＝eq \r(\f(2eU,m))，在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内电荷量为q＝IΔt＝Ieq \f(Δl,v)，则电子个数n＝eq \f(q,e)＝eq \f(IΔl,e)eq \r(\f(m,2eU))，A、C、D错误，B正确。5. (多选)北京正负电子对撞机的核心装置是电子加速后被引入做匀速圆周运动的环形室，对撞机的最后部分的简化示意图如图所示(俯视图)，位于水平面内的粗实线表示的圆环形真空管道是正、负电子做圆周运动的“容器”(环形室)，正电子发射器和负电子发射器分别发射质量均为m的正、负电子(电荷量均为e)，它们分别被引入该管道时具有相等的速率v，然后沿着管道以相反的方向在环形室内做匀速圆周运动，环形室半径为R。两发射器的发射功率均为P，发射器发射正、负电子时，对正电子加速的过程相当于通过电压为U的加速电场的加速过程，稳定时环形室中形成的电流为I。下列判断正确的是( BD )A．发射器刚射出的正电子速度为eq \r(\f(eU,m))B．正电子发射器在时间t内射出的正电子数为eq \f(Pt,eU)C．环形室中运行的正电子总数为eq \f(2πRI,ev)D．环形室中运行的正、负电子总数为eq \f(2πRI,ev)解析：对正电子的加速过程，根据动能定理有eU＝eq \f(1,2)mv2，解得发射器刚射出的正电子的速度v＝eq \r(\f(2eU,m))，A错误；设正电子发射器在时间t内射出的正电子数为n，则有Pt＝neU，解得n＝eq \f(Pt,eU)，B正确；由I＝eq \f(q,t)可知，环形室中总电荷量q＝I·eq \f(2πR,v)，由于正负电子形成的电流方向相同，所以总电荷量为两者之和。所以总电子数n＝eq \f(q,e)＝eq \f(2πRI,ev)，C错误，D正确。二、非选择题(共10分)6．(10分)(2023·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＝eq \f(q,t)，可得：q＝It＝2.5×105×1×10－3 C＝250 C，供电时间t′＝eq \f(q,I′)＝500 s。(2)这次闪电释放的电能为：E＝nqU＝8×250×3×107 J＝6×1010 J。整车型号CH830BEV最大设计总质量1 800 kg动力电池容量60 A·h驱动电机额定功率30 kW驱动电机型号WXMP30LO车辆设计代号VINLVFAD11A44000003