高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第1节 电流课堂检测

3.1电流同步练习2021—2022学年高中物理鲁科版（2019）必修第三册

一、选择题（共15题）

1．一段东西方向放置的导电材料中，在2秒内有0.4C正电荷向东移动通过导体横截面，则导体中电流大小和方向是(　　)

A．0.4 A，向东 B．0.2 A，向东 C．0.6 A，向西 D．1 A，向东

2．下列关于电流的说法中，错误的是（　　）

A．导体中没有电流时，说明导体内部的电荷没有移动

B．电源的作用不是使电路中产生电荷，而是使电路中的电荷发生定向移动

C．由可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多

D．恒定电流是由恒定电场产生的

3．下列物理量的单位中，属于能量单位的是（　　）

A． B． C． D．

4．如图，一质子源沿电场方向均匀发射质子（初速度视为零）,经电场加速后形成细柱形质子流，如图所示，假定分布在质子源到靶（图中未画出）之间的加速电场是均匀的，在质子流中与质子源相距L和4L的两处，各取一截面，则在相等时间内穿过两截面的电荷量分别为Q1和Q2，则Q1:Q2为（　　）

A．1：1 B．1:2 C．2：1 D．1：4

5．许多人造卫星都用太阳能电池供电．太阳能电池由许多片电池板组成．某电池板不接负载时的电压是600mV，短路电流是30mA。则以下结论错误的是（　　）

A．这块电池板的内阻为2Ω B．这块电池板的内阻为20Ω C．这块电池板的电动势为600mV D．太阳能电池是把太阳能转化为电能

6．铅蓄电池的电动势为2V，这表示（ ）

A．无论接不接入外电路，蓄电池两极间的电压都为2 V

B．蓄电池内每通过1 C电荷量，电源把2 J的化学能转变为内能

C．蓄电池在1 s内将2 J的化学能转变为电能

D．蓄电池将化学能转变为电能的本领比一节干电池（电动势为1.5 V）的大

7．用国际单位制的基本单位表示电动势的单位，下列正确的是（　　）

A．A•Ω B．J/C C．N•m/C D．kg•m2/（A•s3）

8．关于电流，下列说法中正确的是（　　）

A．导体中没有电流时，说明导体内部的电荷没有移动

B．电动势为1.5V干电池把化学能转化为电能的本领比电动势为2V的蓄电池强

C．由可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多

D．由可知，导体的电阻R与电压U成正比，与电流I成反比

9．同品牌的全新1号碳锌干电池与5号碳锌干电池具有相同的物理量是（   ）

A．电能 B．容量

C．电动势 D．内阻

10．电池容量就是电池放电时输出的总电荷量，某蓄电池标有“1350mA·h”的字样，则表示 (　　)

A．该电池在工作1h后达到的电流为1350mA

B．该电池容纳的总电荷量为1350C

C．电池以135mA的电流工作，可连续工作10h

D．以上说法都不正确

11．关于电源电动势，以下说法中正确的是

A．电源的电动势等于电源没有接入电路时两极间的电压，所以当电源接入电路时，电动势将发生变化

B．在闭合电路中，并联在电源两端电压表的读数是电源的电动势

C．电源电动势是表示电源将其他形式的能转化为电能本领大小的物理量

D．电动势越大，说明静电力在电源内部从负极向正极移送单位电荷量的电荷做功越多．

12．关于电源和电流，下述说法正确的是（       ）

A．电源的电动势就是电源正负极之间的电压

B．从能量转化的角度看，电源是把其他形式的能转化为电能的装置

C．由公式可知，导体的电阻与通过它的电流成反比

D．闭合白炽灯开关，灯立刻就亮，这表明导线中自由电荷定向运动的速率接近光速

13．下列关于电动势的说法中正确的是（　　）

A．电动势就是电势差，也叫电压，单位是V

B．电动势大的电源做功一定多

C．电动势大的电源做功一定快

D．电动势的大小等于电路中通过单位电荷时电源所提供的电能

14．在国际单位制中，表示电动势（外电路断开时电源两端的电压）单位的符号是（     ）

A．T B．V C．Wb D．E

15．如图所示，来自质子源的质子（初速度为零），经一直线加速器加速形成细柱形的质子流且电流恒定，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子束与质子源相距和的两处各取一横截面，和，在、，两处各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为、，则（       ）

A． B． C． D．

二、填空题（共4题）

16．如图所示为某型号国产电池外壳上的说明文字：

（1）电源是把其它形式的能转化为________的装置，电动势是描述电源这种本领的物理量。由图可知该电池的电动势为________V；

（2）该电池最多可放出_______mA·h的电荷量。若电池的平均工作电流为0.05 A，则它最多可使用______h。

17．若氢原子的核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动，则其角速度ω＝________；电子绕核的运动可等效为环形电流，则电子运动的等效电流I＝________。(已知电子的质量为m，电量为e，静电力常量用k表示)

18．在某次闪电中，持续的时间约0.005s，所形成的平均电流约 6×104A．若闪电过程中流动的电量以 0.5A的电流通过电灯，可供灯照明的时间为________s

19．如图所示，甲是一种测量电容的实验电路图，实验是通过高阻值电阻放电的方法，测出电容器充电至电压为U时所带电荷量Q，从而再求出待测容器的电容C．某同学在一次实验时的情况如下：

a．按如图甲所示电路图接好电路；

b．接通开关S，调节电阻箱R的阻值，使小量程电流表的指针偏转接近满刻度，记下此时电流表的示数是I0=45μA，电压表的示数U0=8.0V，I0、U0分别是电容器放电时的初始电流和电压；

c．断开开关S，同时开始计时，每隔5s或10s测读一次电流I的值，将测得数据填入表格，并标示在图乙的坐标纸上（时间t为横坐标，电流i为纵坐标），结果如图中小黑点所示．

①在图乙中画出i-t图线______；

②图乙中图线与坐标轴所围成面积的物理意义是______；

③该电容器电容为C=______F（结果保留两位有效数字）；

④若某同学实验时把电压表接在E、D两端，则电容的测量值比它的真实值______（填“大”、“小”或“相等”）．

三、综合题（共4题）

20．某金属导体两端所加电压为8V时，10s内通过某一横截面的电荷量为0.16C。求：

(1)通过导体的电流及导体的电阻；

(2)若导体内自由电子电量e=1.6×10-19C，自由电子定向移动的速率为10-5m/s，导体的横截面积为10-5m2，求导体单位体积的自由电子数目。

21．导线中自由电子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。

（1）一段通电直导线的横截面积为S，它的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数位NA。导线中每个带电粒子定向运动的速率为υ，粒子的电荷量为e，假设每个电子只提供一个自由电子。

①推导该导线中电流的表达式；

②如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。

（2）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流。金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成电流。自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞。碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈，这就是焦耳热产生原因。

某金属直导线电阻为R，通过的电流为I。请从宏观和微观相结合的角度，证明：在时间t内导线中产生的焦耳热为Q=I2Rt（可设电子与离子两次碰撞的时间间隔t0,碰撞时间忽略不计，其余需要的物理量可自设）。

22．电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，在不同的电源中，非静电力做功的本领也不相同，物理学中用电动势来表明电源的这种特性。

（1）电动势在数值上等于非静电力把的电荷在电源内从负极移送到正极所做的功，如图甲所示，如果移送电荷时非静电力所做的功为，写出电动势的表达式；

（2）如图乙所示，固定于水平面的U形金属框架处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为，金属框两平行导轨间距为。金属棒在外力的作用下，沿框架以速度向右做匀速直线运动，运动过程中金属棒始终垂直于两平行导轨并接触良好。已知电子的电荷量为

a.在金属棒产生电势的过程中，请说明是什么力充当非静电力，求出这个非静电力产生的电动势的表达式；

b.展开你想象的翅膀，给出一个合理的自由电子的运动模型；在此基础上，求出导线中金属离子对一个自由电子沿导线长度方向的平均作用力的表达式；

（3）现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图丙所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。已知电子的电荷量为e，电子做圆周运动的轨道半径为r，因电流变化而产生的磁感应强度随时间的变化率为（k为一定值）。求电子在圆形轨道中加速一周的过程中，感生电场对电子所做功及电子所受非静电力的大小。

23．将电动势为3V的电源接入电路中，测得两极间的电压为2.4V，则：

(1)当电路中有40J其他形式的能转化为电能时，电路中通过的电荷量是多少？

(2)当外电路中有30J的电能转化为其他形式的能时，电源内部有多少电能转化为其他形式的能？

参考答案：

1．B

2．A

3．B

4．C

5．A

6．D

7．D

8．C

9．C

10．C

11．C

12．B

13．D

14．B

15．C

16．     电能     3.7     700     14

17．         

18．600s

19．    

     在开始放电时电容器所带的电量     1.0×10-3     小

20．(1)0.016A，500Ω；(2) 1027

21．（1）①

②导线受安培力大小

F安=BIL。

长L的导线内总的带电粒子数

N=nSL

又

I=

电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，表现为导线所受的安培力，即

Nf=F安

联立以上三式可以推导出洛伦兹力的表达式

f=evB

（2）方法1：

设金属导体长为L，横截面积为S，两端电压为U，导线中的电场强度

E=

设金属导体中单位体积中的自由电子数为n，则金属导体中自由电子总数

设自由电子的带电量为e，连续两次碰撞时间间隔为t0，定向移动的平均速度为υ，则一次碰撞的能量转移

一个自由电子在时间t内与金属离子碰撞次数为

金属导体中在时间t内全部自由电子与金属离子碰撞，产生的焦耳热

又

U=IR

联立解以上各式推导得

方法2：

设金属导体长为L，横截面积为S，两端电压为U，导线中的电场强度

E=

设金属导体中单位体积中的自由电子数为n，则金属导体中自由电子数

在纯电阻电路中，电流做的功等于焦耳热，即Q=W

电流做的功等于电功率乘时间

W=Pt

电功率等于电场力对长为L的导线中所有带电粒子做功功率的总和

自由电子受的电场力

F=Ee

又

U=IR

联立解以上各式推导得

22．(1)    (2)a.外力充当非静电力，； b. (3)，

23．（1）   （2）7.5J