人教版 (新课标)选修31 电源和电流复习练习题

这是一份人教版 (新课标)选修31 电源和电流复习练习题，共3页。试卷主要包含了选择题，计算题等内容，欢迎下载使用。




一、选择题


1．关于电源的作用，下列说法正确的是( )


A．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷


B．电源的作用是能直接释放出电能


C．电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流


D．电源的作用就是使自由电荷运动起来


解析：选C.电源并不是产生电荷的装置，它的作用是保持导体两端有一定的电势差，从而使电路中有持续的电流产生，故只有C正确．


2．金属导体中有电流时，自由电子定向移动的速率为v1，电子热运动速率为v2，电流的传导速率为v3，则( )


A．v1最大 B．v2最大


C．v3最大 D．无法确定


解析：选C.电场传播的速率(或电流的传导速率)等于光速，而电子无规则热运动的速率，常温下数量级为105 m/s，自由电子定向移动的速率数量级一般为10－5 m/s，所以C选项正确．


3．在示波管中，电子枪2 s内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为( )


A．4.8×10－6 A B．3×10－13 A


C．9.6×10－6 A D．3×10－6 A


解析：选A.I＝eq \f(q,t)＝eq \f(ne,t)＝eq \f(6×1013×1.6×10－19,2) A


＝4.8×10－6 A.


4．有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的两倍，以下说法中正确的是( )


A．甲、乙两导体的电流相同


B．乙导体的电流是甲导体的两倍


C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍


D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等


解析：选B.由I＝eq \f(q,t)知A错B对；由I＝nqSv得：v甲＝eq \f(1,4)v乙，所以C、D错．


5．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．5×1019


C．1.0×1013 D．1.0×103


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＝5×1011个．故A对．


6．如图2－1－3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率为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( )





图2－1－3





A．vq B.eq \f(q,v)


C．qvS D．qv/S


解析：选A.在运动方向假设有一截面，在t时间内通过截面的电量Q＝vt·q.等效电流I＝eq \f(Q,t)＝vq，故A项正确．


7．如图2－1－4所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设基元电荷为e，以下解释中正确的是( )





图2－1－4





A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A


B．溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消


C．溶液内电流方向从A→B，电流I＝eq \f(n1＋n2e,2t)


D．溶液内电流方向A→B，电流I＝eq \f(n1＋n2e,t)


解析：选D.正离子定向移动方向为电流方向，负离子定向移动方向和电流方向相反，正、负离子向相反方向移动，电流不能抵消，故A、B错．由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的，故C错，D对．


8．来自质子源的质子(初速度为零)，经一直线加速器加速，形成电流为I的细柱形质子流．已知质子源与靶间的距离为d，质子电荷量为e，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场，质子到达靶时的速度为 v，则质子源与靶间的质子数为( )


A.eq \f(Id,ev) B.eq \f(2Id,ev)


C.eq \f(Id,v) D.eq \f(2Id,v)


解析：选B.设质子源与靶间的质子数为n，则I＝eq \f(\f(ne,d),\f(v,2))＝eq \f(nev,2d)，n＝eq \f(2Id,ev).


9．铜的原子量为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)


解析：选D.假设电子定向移动的速率为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vt·S中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为eq \f(vtSρ,m)，所以电量q＝eq \f(vtSρne,m).因电流I＝eq \f(q,t)＝eq \f(vSρen,m)，于是得：v＝eq \f(Im,neSρ).





二、计算题





10．(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安？


(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安？


解析：(1)10 s内通过某一横截面的电量是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


11．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？


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.


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


12．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？


解析：取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量q＝e，则有：I＝eq \f(q,T)＝eq \f(e,T)


再由库仑力提供向心力有：


keq \f(e2,r2)＝meq \f(4π2,T2)·r得T＝eq \f(2πr,e) eq \r(\f(mr,k))


解得I＝eq \f(e2,2πr2m)eq \r(kmr).


答案：eq \f(e2,2πr2m)eq \r(kmr)