高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第1节 电流课后作业题

这是一份高中物理鲁科版 (2019)必修 第三册第1节 电流课后作业题，共6页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。

1 下列有关导体电流的说法中，正确的是( )
A．导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的
B．导体中的电流一定是由正电荷的定向移动形成的
C．方向不随时间变化而变化的电流就是恒定电流
D．导体两端有电压，导体中必有电流
2．关于电流的方向，下列叙述中正确的是( )
A．金属导体中电流的方向即自由电子定向移动的方向
B．在电解质溶液中有自由移动的正离子和负离子，电流方向不能确定
C．不论何种导体，电流的方向规定为正电荷定向移动的方向
D．电流的方向有时与正电荷定向移动的方向相同，有时与负电荷定向移动的方向相同
3．(多选)下列对公式I＝eq \f(q,t)的理解正确的是( )
A．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位
B．电路中的电流越大，表示通过导体横截面的电荷量越多
C．导体的通电时间越短，则形成的电流越大
D．在相同时间内，通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大
4.(多选)关于电流的速度，下列说法正确的是( )
A．电荷的定向移动形成电流，所以电流的传导速率等于自由电荷定向移动的速率
B．电流的传导速率等于自由电荷的无规则热运动的速率
C．电流的传导速率等于电场的传播速率
D．电流的传导速率近似等于光速
5．(多选)如图所示，验电器A带负电，验电器B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列叙述中正确的是( )
A．有瞬时电流形成，方向由A到B
B．A、B两端的电势不相等
C．导体棒内的电场强度不等于零
D．导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向运动
6．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，下列说法中正确的是( )
A．通过甲、乙两导体的电流相同
B．通过乙导体的电流是甲导体的2倍
C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍
D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同
7.一段粗细均匀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有( )
A．自由电子定向移动的速率为v0
B．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c
D．自由电子定向移动的速率为v＝eq \f(I,ne)
8．有甲、乙两导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过乙横截面的电荷量是甲的2倍，下列说法中正确的是( )
A．通过甲、乙两导体的电流相同
B．通过乙导体的电流是甲导体的2倍
C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍
D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同
9．(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电荷，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，则对产生的等效电流以下说法正确的是( )
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
10．铜的相对原子质量为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，电子平均定向移动的速率为( )
A.光速c B.eq \f(I,neS) C.eq \f(ρI,neSm) D.eq \f(mI,neSρ)
11.．电路中每分钟有6×1013个自由电子通过横截面积为0.64×10－6 m2的导线，那么电路中的电流是( )
A．0.016 μA B．1.6 mA
C．16 μA D．0.16 μA
12．北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道，当环中的电流为10 mA时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为( )
A．5.0×1011 B．5.0×1019
C．1.0×1013 D．1.0×103
二、计算题
13. 在某种带有一价离子的水溶液中，正、负离子在定向移动，方向如图311所示．如果测得2 s内分别有1.0×1018个正离子和1.0×1018个负离子通过溶液内部的横截面M，则溶液中电流的方向如何？电流多大？
14.．某品牌手机在待机工作状态时，通过的电流是4微安，则该手机一天时间内通过的电荷量是多少？通过的自由电子个数是多少？
15．(1)在金属导体中，若10 s 内通过横截面的电荷量为10 C，则导体中的电流为多少？
(2)某电解槽横截面积为0.5 m2，若10 s 内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C，则电解液中的电流为多少？
16．导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2.
(1)在 1 s 内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量 e＝1.6×10－19C)?
(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5 ×1028 个自由电子)?
(3)自由电子沿导线移动 1 cm，平均要多少时间？
参考答案
一、选择题
1.解析：选D.定向移动的电荷可能是正电荷，也可能是负电荷，故A、B均错；只有大小和方向都不变的电流才是恒定电流，故C错．
2．解析：选C 电流的方向规定为正电荷定向移动的方向，与电子定向移动的方向相反，A、D错误，C正确；在电解质溶液中正离子和负离子定向移动形成电流的方向是相同的，都和正离子定向移动的方向相同，故B错误．
3．解析：选AD 在国际单位制中，共有七个基本物理量，电流是其中之一，A正确；电流是单位时间内流过导体某一横截面的电荷量的多少，则B、C错误，D正确．
4. 解析：选CD 电流的传导速率等于电场的传播速率，近似等于光速c，大于自由电荷定向移动的速率和自由电荷无规则热运动的速率，故选项A、B错误，选项C、D正确.
5．解析：选BCD A、B两个导体，由于A带负电，在A导体周围存在指向A的电场，故B端所在处的电势应高于A端电势；另外导体棒中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向由A指向B，电流方向应由B到A.
6．解析：选B 由I＝eq \f(q,t)知通过乙的电流是甲的2倍，故选项A错误，B正确；由于I＝nqSv(n是单位体积中的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，S是导体的横截面积，v是自由电荷定向移动的速率)，所以v＝eq \f(I,nqS)，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道)，所以无法判断甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率的大小，故选项C、D错误．
7.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．
8．解析：选B 由I＝eq \f(q,t)知通过乙的电流是甲的2倍，故选项A错误，B正确；由于I＝nqSv(n是单位体积中的自由电荷数，q是自由电荷的电荷量，S是导体的横截面积，v是自由电荷定向移动的速率)，所以v＝eq \f(I,nqS)，由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道)，所以无法判断甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率的大小，故选项C、D错误．
9． 解析：选AB 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＝eq \f(q,t)＝eq \f(Q,T)，又T＝eq \f(2π,ω)，所以I＝eq \f(Qω,2π).故A、B正确．
10．解析：选D 假设电子平均定向移动的速率为v，那么在时间t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，物质的量为eq \f(vtSρ,m)，所以电荷量q＝eq \f(vtSρne,m).电流I＝eq \f(q,t)＝eq \f(vSρne,m)，所以v＝eq \f(Im,neSρ).
11.．解析：选D 根据I＝eq \f(q,t)得I＝eq \f(6×1013×1.6×10－19,60) A＝1.6×10－7 A＝0.16 μA，D正确，A、B、C错误．
12．解析：选A .电子运动一周所需要的时间：
t＝eq \f(240,\f(1,10)×3×108) s＝8×10－6 s
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＝8×10－6×10×10－3 C＝8×10－8 C
环中具有电子数N＝eq \f(q,e)＝eq \f(8×10－8,1.6×10－19)个＝5.0×1011个．故A对．
二、计算题
13. 解析： 水溶液中导电的是自由移动的正、负离子，它们在电场的作用下向相反方向定向移动．电学中规定，电流的方向为正电荷定向移动的方向，所以溶液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，即由A指向B.
每个离子的电荷量是e＝1.60×10－19 C．该水溶液导电时负离子由B向A运动，负离子的定向移动可以等效看作是正离子反方向的定向移动．所以，一定时间内通过横截面M的电荷量应该是正、负两种离子电荷量的绝对值之和．
I＝eq \f(q,t)＝eq \f(|q1|＋|q2|,t)＝eq \f(1.0×1018×1.6×10－19＋1.0×1018×1.6×10－19,2) A＝0.16 A.
答案： 由A指向B 0.16 A
14.解析：通过的电荷量为：
q＝It＝4×10－6×24×3600 C≈0.35 C.
通过的电子个数为：
N＝eq \f(q,e)＝eq \f(0.35 C,1.6×10－19 C)＝2.16×1018个．
答案：0.35 C 2.16×1018个
15．解析：(1)10 s内通过某一横截面的电荷量是10 C，
所以 I＝eq \f(q,t)＝eq \f(10 C,10 s)＝1 A.
(2)正电荷形成的电流为I1＝eq \f(10 C ,10 s)＝1 A
负电荷形成的电流为I2＝eq \f(10 C,10 s)＝1 A
因负电荷形成的电流方向与其正电荷定向移动方向相反，所以两种电荷形成电流方向相同．
故电解液中的电流为：I＝I1＋I2＝2 A.
答案：(1)1 A (2)2 A
16．解析：(1)N＝eq \f(q,e)＝eq \f(It,e)＝eq \f(1×1,1.6×10－19) 个＝6.25 ×1018个．
(2)由公式I＝neSv得
v＝eq \f(I ,neS)＝eq \f(1,8.5×1028×1.6×10－19×10－6) m/s
＝7.4×10－5 m/s.
(3)以这样的速率沿导线传播1 m 需用时
t＝eq \f(1,7.4×10－5 )s＝3.8 h.
答案：(1)6.25×1018 (2)7.4×10－5 m/s (3)3.8 h