【創(chuàng)新設(shè)計(jì)】2020-2021學(xué)年高中物理魯科版選修3-1-對(duì)點(diǎn)練習(xí)：3.1-第三章-恒定電流

電流形成條件及三種速率的理解1．關(guān)于電流，以下說(shuō)法正確的是()A．通過(guò)截面的電荷量多少就是電流的大小B．電流的方向就是電荷定向移動(dòng)的方向C．在導(dǎo)體中，只要自由電荷在運(yùn)動(dòng)，就肯定會(huì)形成電流D．導(dǎo)體兩端沒有電壓就不能形成電流答案D解析依據(jù)電流的概念，電流是單位時(shí)間通過(guò)截面的電荷量，知A項(xiàng)錯(cuò)．規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较?，知B項(xiàng)錯(cuò)．自由電荷持續(xù)的定向移動(dòng)才會(huì)形成電流，C錯(cuò)、D對(duì)．2．在導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()A．電子定向移動(dòng)速率很小B．電子定向移動(dòng)速率即是電場(chǎng)傳導(dǎo)速率C．電子定向移動(dòng)速率是電子熱運(yùn)動(dòng)速率D．在金屬導(dǎo)體中，自由電子只不過(guò)在速率很大的無(wú)規(guī)章熱運(yùn)動(dòng)上附加了一個(gè)速率很小的定向移動(dòng)答案AD解析電子定向移動(dòng)的速率很小，數(shù)量級(jí)為10－5m/s，自由電子只不過(guò)在速率很大的熱運(yùn)動(dòng)上附加了很小的定向移動(dòng)．故A、D正確．電場(chǎng)的傳導(dǎo)速率為光速c＝3×108m/s，無(wú)規(guī)章熱運(yùn)動(dòng)速率的數(shù)量級(jí)為105m/s.故B、C錯(cuò)．公式I＝eq\f(q,t)的理解與應(yīng)用3．電路中有一電阻，通過(guò)電阻的電流為5A，當(dāng)通電5分鐘時(shí)，通過(guò)電阻橫截面的電子數(shù)為()A．1500個(gè)B．9.375×1019個(gè)C．9.375×1021個(gè)D．9.375×1020個(gè)答案C解析q＝It，n＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e)＝9.375×1021個(gè)．電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)圖3－1－34．如圖3－1－3所示，一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上帶有均勻的負(fù)電荷，每單位長(zhǎng)度上電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速度為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為()A．qvB.eq\f(q,v)C．qvSD．qv/S答案A解析1s內(nèi)棒通過(guò)的長(zhǎng)度l＝vt，總電荷量Q＝ql＝qvt.由I＝eq\f(Q,t)＝eq\f(qvt,t)＝qv，故選項(xiàng)A正確.題組一對(duì)電流的理解1．關(guān)于電流，下列敘述正確的是()A．只要將導(dǎo)體置于電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)就有持續(xù)電流B．電源的作用可以使電路中有持續(xù)電流C．導(dǎo)體內(nèi)沒有電流時(shí)，就說(shuō)明導(dǎo)體內(nèi)部的電荷沒有移動(dòng)D．恒定電流是由恒定電場(chǎng)產(chǎn)生的答案BD2．關(guān)于電流的方向，下列說(shuō)法中正確的是()A．電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端B．電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端C．電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相同D．電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反答案AD解析在電源的外部電路中，電流從正極流向負(fù)極，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，電源正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，所以A正確，B錯(cuò)誤；電子帶負(fù)電，電子運(yùn)動(dòng)形成的電流方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反，C錯(cuò)誤，D正確．3．關(guān)于電流的方向，下列描述正確的是()A．規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较駼．規(guī)定自由電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较駽．在金屬導(dǎo)體中，自由電子定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆捶较駾．在電解液中，由于正、負(fù)離子的電荷量相等，定向移動(dòng)的方向相反，故無(wú)電流答案AC解析規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞯姆较?，故A對(duì)，B錯(cuò)；金屬導(dǎo)體中定向移動(dòng)的是自由電子，電子帶負(fù)電，故電子運(yùn)動(dòng)的方向與電流的方向相反，C正確；在電解液中，正、負(fù)離子的電荷量相等，定向移動(dòng)的方向相反，產(chǎn)生的電流的方向相同，故D錯(cuò)誤．題組二公式I＝eq\f(q,t)的理解與應(yīng)用4．關(guān)于電流的說(shuō)法中正確的是()A．依據(jù)I＝q/t，可知I與q成正比B．假如在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C．電流有方向，電流是矢量D．電流的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位答案D解析依據(jù)電流的定義式可知，電流與q、t皆無(wú)關(guān)，明顯選項(xiàng)A錯(cuò)誤．雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量雖然相等，但假如方向變化，電流也不是恒定電流，所以，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．電流是標(biāo)量，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤．圖3－1－45．如圖3－1－4所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，ts內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)元電荷為e，則以下解釋中正確的是()A．正離子定向移動(dòng)形成電流方向從A→B，負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向B→AB．溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動(dòng)，電流抵消C．溶液內(nèi)電流方向從A到B，電流I＝eq\f(n1e,t)D．溶液中電流方向從A到B，電流I＝eq\f(（n1＋n2）e,t)答案D解析正電荷的定向移動(dòng)方向就是電流方向，負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向也是電流方向，有正負(fù)電荷反向經(jīng)過(guò)同一截面時(shí)，I＝eq\f(q,t)公式中q應(yīng)當(dāng)是正、負(fù)電荷量確定值之和．故I＝eq\f(n1e＋n2e,t)，電流方向由A指向B，故選項(xiàng)D正確．圖3－1－56．如圖3－1－5所示，將左邊的銅導(dǎo)線和右邊的鋁導(dǎo)線連接起來(lái)，已知截面積S鋁＝2S銅．在銅導(dǎo)線上取一截面A，在鋁導(dǎo)線上取一截面B，若在1s內(nèi)垂直地通過(guò)它們的電子數(shù)相等，那么，通過(guò)這兩截面的電流的大小關(guān)系是()A．IA＝IBB．IA＝2IBC．IB＝2IAD．不能確定答案A解析這個(gè)題目中有很多干擾項(xiàng)，例如兩個(gè)截面的面積不相等，導(dǎo)線的組成材料不同等等．但關(guān)鍵是通過(guò)兩截面的電子數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)相等，依據(jù)I＝eq\f(q,t)可知電流強(qiáng)度相等．題組三電流強(qiáng)度的微觀表達(dá)式7．導(dǎo)體中電流I的表達(dá)式I＝nqSv，其中S為導(dǎo)體的橫截面積，n為導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q為每個(gè)自由電荷所帶的電荷量，v是()A．導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速率B．導(dǎo)體傳導(dǎo)的速率C．電子熱運(yùn)動(dòng)的速率D．自由電荷定向移動(dòng)的速率答案D解析從微觀上看，電流打算于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電荷量、定向移動(dòng)速率，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，公式I＝nqSv中的v就是自由電荷定向移動(dòng)的速率．故選D.8．金屬導(dǎo)體內(nèi)電流增加，是由于()A．導(dǎo)體內(nèi)單位體積的自由電子數(shù)增多B．導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率增大C．導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的傳播速率增大D．導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速率增大答案B解析對(duì)于確定的金屬導(dǎo)體，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是肯定的，而且導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的傳播速率也是肯定的，所以A、C錯(cuò)，導(dǎo)體內(nèi)電流增加是由于自由電子定向移動(dòng)的速率增大，使得單位時(shí)間內(nèi)穿過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量增大，B正確，導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速率增大會(huì)阻礙電流增加，D錯(cuò)誤．9．有甲、乙兩導(dǎo)體，甲的橫截面積是乙的2倍，而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，以下說(shuō)法正確的是()A．甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同B．乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的2倍C．乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率是甲導(dǎo)體的2倍D．甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率大小相等答案B解析由于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)乙導(dǎo)體橫截面的電荷量是甲的2倍，因此通過(guò)乙導(dǎo)體的電流是甲的2倍，故A錯(cuò)，B對(duì)．由于I＝nqSv，所以v＝eq\f(I,nqS)，由于不知道甲、乙兩導(dǎo)體的性質(zhì)(n·q不知道)，所以無(wú)法推斷v，故C、D錯(cuò)．題組四綜合應(yīng)用10．已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m.氫原子的電子在原子核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少？答案eq\f(e2,2πr2m)eq\r(kmr)解析依據(jù)電流大小的定義式去求解，截取電子運(yùn)動(dòng)軌道的任一截面，在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過(guò)這個(gè)截面的電荷量Q＝e，則有：I＝eq\f(Q,T)＝eq\f(e,T)，再由庫(kù)侖力供應(yīng)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).圖3－1－611．如圖3－1－6所示是靜電除塵器示意圖，A接高壓電源的正極，B接高壓電源的負(fù)極，A、B之間有很強(qiáng)的電場(chǎng)．空氣被電離為電子和正離子，電子奔向正極A的過(guò)程中，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，吸附到正極A上，排出的煙就成為清潔的了．已知每千克煤粉會(huì)吸附nmol電子，每晝夜能除塵mkg，計(jì)算高壓電源的電流強(qiáng)度I.(已知電子的電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，一晝夜時(shí)間為t)答案eq\f(2mneNA,t)解析依據(jù)電流