物理必修 第三册1 电源和电流同步训练题

电源和电流

(15分钟　30分)

一、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分)

1.关于电流的说法中正确的是 (　　)

A.国际单位制中,电流的单位是毫安

B.我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流

C.因为电流有方向,所以电流是矢量

D.通过导体横截面的电荷量越多,则流过导体的电流就越大

【解析】选B。国际单位制中,电流的单位是安,故A错误。大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流,故B正确。电流虽有方向,但运算时不遵循矢量运算法则,所以电流是标量,不是矢量,故C错误。根据电流的定义式I=,可知单位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,而通过导体横截面的电荷量越多,电流不一定越多,还与时间有关,故D错误。

2.如图所示,将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来,已知两导线横截面积满足S铝=2S铜,在铜导线上取一截面A,在铝导线上取一截面B,若在1 s内垂直通过它们的电子数相等,那么通过这两截面的电流的大小关系是              (　　)

A.IA=IB　B.IA=2IB　C.IB=2IA　D.不能确定

【解析】选A。根据公式I=可知,电流的大小与导体横截面积的大小无关,而是取决于单位时间内通过导体横截面的电荷量,选项A正确。

3.关于电源的作用,下列说法不正确的是 (　　)

A.电源的作用是能为电流提供自由电子

B.电源的作用是使导体中形成电场

C.电源的作用是能够保持导体两端的电势差

D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来

【解析】选A。电源的作用就是保持导体两端的电势差,使导体中形成电场,使导体中的自由电荷在静电力作用下做定向运动,故B、C、D均对。

4.有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的2倍,而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲导体的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

【解析】选B。因为单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲导体的2倍,所以乙导体中的电流是甲的2倍,故A错误,B正确;由I=nqSv得v=,由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道),所以v的关系无法判断,C、D错误。

二、非选择题(10分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)

5.在一次闪电的过程中,流动的电荷量大约为300 C,持续的时间大约是0.005 s,所形成的平均电流强度为多大?这些电荷量如果以0.5 A的电流强度流过灯泡,可使灯泡照明多长时间?

【解析】该次闪电形成的平均电流强度:I== A=6×104 A。若闪电过程中流动的电荷量以0.5 A的电流通过灯泡,则照明的时间为:t'== s=600 s。

答案:6×104 A　600 s

(10分钟　20分)

6.(6分)(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电,总电荷量为Q,现使圆环绕垂直圆环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动,关于由圆环产生的等效电流,下列判断正确的是              (　　)

A.若ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍,则等效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,则等效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,等效电流将变大

D.若使ω、Q不变,将橡胶环拉伸,使环半径增大,等效电流将变小

【解析】选A、B。

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,通过这个横截面的电荷量为Q,则有I==,又T=,所以I=,由上式可知,选项A、B正确。

7.(14分)导线中的电流是10-8 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=1.6×10-19 C)?

(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,平均需要多少时间?

【解析】(1)N===个=6.25×1010个。

(2)由公式I=neSv得

v== m/s≈7.4×10-13 m/s。

(3)由v=得t== s≈1.35×1010 s。

答案:(1)6.25×1010个　(2)7.4×10-13 m/s

(3)1.35×1010 s

【补偿训练】

　　1.一段粗细均匀的金属导体两端加一定电压后产生了恒定电流,已知该导体单位体积内的自由电子数为n,电子的电荷量为e,自由电子定向移动的速率为v,要想得出通过导体的电流,除以上给出的条件外,还需要以下哪个条件              (　　)

A.导体的长度L　　　  B.导体的电阻R

C.导体的横截面积S   D.导体两端的电压U

【解析】选C。求解电流可以根据I=以及微观表达式I=nqvS求解;根据题意可知,已知电量e、定向移动速率v以及导体单位体积内的自由电子数n,故只需要再知道导体的横截面积S即可求出电流大小,故C正确,A、B、D错误。

2.对电流的正确理解是 (　　)

A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大

B.导体的横截面越大,电流越大

C.导体中的自由电荷越多,电流越大

D.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流越大

【解析】选D。通过导体横截面的电量多,但不知道通电时间,所以不能得出导体中的电流大小,故A错误;根据电流的定义可知,导体中的电流与横截面大小无关,故B错误;电流与自由电荷无关,故C错误;根据电流的定义可知,单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流越大,故D正确。

3.夏季某日午后,某地区距地面约1 km的空中有两块乌云,相距3 km,它们因与空气摩擦带电,致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109 V不变。已知空气的电场击穿场强为3×106 V/m。请对以下问题进行估算。

 (1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣?

(2)当电闪雷鸣时,若两块乌云之间通过的电荷量为500 C,可释放多少能量?

(3)这次放电现象历时约0.01 s,则其平均电流约为多大?

【解析】(1)由E=得d== m=1 000 m。

(2)释放的能量E能=qU=500×3×109 J=1.5×1012 J。

(3)由电流的定义得

I== A=5×104 A。

答案:(1)1 000 m　(2)1.5×1012 J　(3)5×104 A