高中物理人教版 (2019)必修 第三册第十一章 电路及其应用1 电源和电流同步训练题

电源和电流

(建议用时：40分钟)

◎题组一　对电源的理解

1．现代生活离不开电源，电子表、照相机、手机、计算器及许多电子产品都需要配备各式各样的电源。关于电源，以下说法正确的是(　　)

A．电源的作用是在电源内部把自由电子由负极不断地搬运到正极，从而保持两极之间有稳定的电势差

B．电源内部电流的方向是从低电势一端流向高电势一端

C．只要电路中有电源，电路中就一定有电流

D．电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量

B　[电源能把正极上的电子搬运到负极，从而保持两极间稳定的电势差，故A错误；在闭合电路中，电流的方向：电源外部由正极流向负极，电源内部由负极流向正极，则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，内部电流的方向是从低电势一端流向高电势一端，故B正确；有电源和闭合回路才能形成电流，故C错误；电源是提供电能的装置，不再需要外界提供能量，故D错误。]

2．下列有关电源的电路中，导线内部的电场强度的说法正确的是(　　)

A．导线内部的电场就是电源所形成的电场

B．在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以导体内部的电场不是稳定的

C．因为导体处于电源的电场中，所以导体内部的场强处处为零

D．导线内部的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的

D　[导线内部的电场是电源和导线堆积电荷所形成的两部分电场的矢量和，稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零)，而是场强大小恒定，方向与导线切线一致，是一种动态的平衡，故A错误，D正确；在静电平衡时，导体内部电场是稳定的，故B错误；在导体内部出现感应电荷的电场，该电场与点电荷的电场叠加后为零时，导体内部的场强处处为零，故C错误。]

◎题组二　对电流的理解

3．关于电流，下列说法正确的是(　　)

A．导体中无电流的原因是其内部自由电荷停止了运动

B．同种材料制成的两个金属导体都通电，则电流大的那个导体内自由电荷定向移动速率大

C．由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动的速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多

D．电荷做无规则热运动不形成电流

D　[电流是自由电荷定向移动形成的，导体内的自由电子时刻都在做无规则的热运动，A错误；由电流的微观表达式I＝nqSv可知，同种材料制成的导体，电流大小不单是由自由电荷定向移动速率决定的，B错误；无规则的热运动不会形成电流，只有电荷定向移动才会形成电流，C错误，D正确。]

4．关于电流的方向，下列说法正确的是(　　)

A．在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向

B．在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向

C．无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反

D．在电解液中，由于是正、负电荷定向移动形成电流，所以电流有两个方向

C　[无论在何种导体中，电流的方向都是正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反，故A、B、D错误，C正确。]

5．一个半导体收音机，电池供电的电流是8 mA，也就是说(　　)

A．1 h电池供给1 C的电荷量

B．1 000 s电池供给8 C的电荷量

C．1 s电池供给8 C的电荷量

D．1 min电池供给8 C的电荷量

B　[根据I＝知，1 h电池供电量q1＝8×10－3×3.6×103 C＝28.8 C，A错误；1 000 s电池供电量q2＝1 000 × 8×10－3 C＝8 C，B正确；1 s电池供电量q3＝1×8×10－3 C＝8×10－3 C，C错误；1 min电池供电量q4＝60×8×10－3 C＝0.48 C，D错误。]

6．(多选)图为一半径为R的绝缘盘，在盘的外缘均匀地分布着总电荷量为Q的正电荷。现使绝缘盘以角速度ω顺时针(从上向下看)匀速转动，绝缘盘中产生的电流大小为I。下列说法正确的是(　　)

A．绝缘盘中的电流方向从上向下看为顺时针

B．如果仅使绝缘盘所带的电荷量增大为原来的两倍，则I加倍

C．如果仅使角速度ω加倍，则I不变

D．如果仅使绝缘盘的半径加倍，则I加倍

AB　[正电荷运动的方向为电流方向，故盘中的电流方向从上向下看为顺时针，A正确；截取圆盘的外缘任一截面S，则在圆盘运动一周的时间内通过这个截面的电荷量为Q，即I＝＝＝＝，由此可知B正确，C、D错误。]

7．(2020·陕西宝鸡期中)在MgCl2溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图所示，若测得2 s内分别有5.0×1015个Mg2＋和1.0×1016个Cl－通过溶液内部的横截面M，那么通过横截面M的电流大小和方向是(　　)

A．0.08 mA 水平向右

B．0.08 mA水平向左

C．1.6 mA水平向右

D．0.16 mA  水平向左

C　[电解液中的电流是正、负离子沿相反的方向同时移动而形成的，所以通过某一横截面的电荷量应为两种离子电荷量的绝对值之和。MgCl2溶液导电是靠自由移动的Mg2＋和Cl－，它们在电场力作用下向相反方向运动。因为规定电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Mg2＋定向移动方向相同，即水平向右。MgCl2溶液导电时，Mg2＋水平向右移动，故电流方向为水平向右，Cl－水平向左移动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，则有I＝＝＝ A＝1.6 mA。故C正确。]

◎题组三　电流的微观表达式

8．如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀地带有负电荷，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．vq　　　　　　 B．

C．vqS D．

A　[经过时间t，通过右端横截面的电荷量Q＝qvt，根据I＝得I＝vq，A正确。]

9．铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，每个自由电子的电荷量为e，今有一根横截面积为S的铜导线，通过电流为I时，`电子定向移动的平均速率为(　　)

A．光速c B．

C． D．

D　[设电子定向移动的平均速率为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，自由电子数为，所以电荷量q＝，由I＝＝得v＝，故D对，A、B、C错误。]

10．(多选)(2021·北京十二中期中)纯电动汽车使用的能源不是汽油，而是电能，提供电能的是锂离子电池。如图所示，锂离子电池以碳材料为负极，以含锂的化合物为正极。在充电的过程中，通过化学反应，电池的正极有锂离子生成，锂离子通过电解液运动到电池的负极。负极的碳材料有很多微孔，到达负极的锂离子就嵌在这些微孔中，嵌入的锂离子越多，电池中充入的电荷量也就越多。当汽车开动时，在负极的锂离子又会通过电解液返回正极，回到正极的锂离子越多，则放出的电荷量也就越大。电池放电时能输出的总电荷量叫作电池的容量。单体锂离子电池的容量极为有限，为了满足需要，常用由若干单体锂离子电池构成的电池组作为电源。下列说法正确的是(　　)

A．“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)是电荷量的单位

B．“千瓦时”(kW·h)是能量的单位

C．图中锂离子的移动情况表明电池处于放电状态

D．图中锂离子是在静电力的作用下从负极返回正极的

ABC　[“安时”是电池容量的单位，通过单位之间的换算可知，A正确；“千瓦时”是能量的单位，B正确；图中箭头向左，表示锂离子从负极向正极移动，处于放电状态，C正确；图中电场强度方向向右，锂离子带正电，向左移动，是在非静电力作用下从负极返回正极的，D错误。]

11．(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，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，则由环产生的等效电流下列说法正确的是(　　)

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

AB　[截取圆环的任一截面S，如图所示，在橡胶圆环运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量为Q，则有I＝＝，又T＝，所以I＝，可知，电流的大小只与Q和ω有关，A、B正确，C、D错误。]

12．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(　　)

A． B．

C． D．

D　[根据动能定理，有eU＝mv2，得v＝，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＝I，则电子个数n＝＝，选项D正确，A、B、C错误。]

13．如图所示为一块手机电池背面的部分符号，求解下列问题：

(1)电池充满电后可提供的电能是多少？

(2)若该电池可待机5天，待机放电电流的大小是多少？

(3)若播放视频时间为15 h，则播放视频的电流大约是待机电流的多少倍？

[解析]　(1)4 500 mA·h指的是该电池放电时能输出的总电荷量，电池充满电后，可提供的电能为

W＝Eq＝3.6×4 500×10－3×10－3 kW·h＝1.62×10－2 kW·h。

(2)待机放电电流I＝＝ A＝37.5 mA。

(3)播放视频时的电流I1＝＝ A＝300 mA

故n＝＝＝8倍。

[答案]　(1)1.62×10－2 kW·h　(2)37.5 mA　(3)8倍