高中物理選修3-1電源與電流練習(xí)及答案解析(2)
高中物理選修3-1電源與電流練習(xí)及答案解析
6.如圖2-1-3所示，一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速率為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( )
圖2-1-3
A.vq B.qv
C.qvS D.qv/S
解析：選A.在運(yùn)動(dòng)方向假設(shè)有一截面，在t時(shí)間內(nèi)通過截面的電量Q=vt?q.等效電流I=Qt=vq，故A項(xiàng)正確.
7.如圖2-1-4所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，t s內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)基元電荷為e，以下解釋中正確的是( )
圖2-1-4
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)形成電流方向從B→A
B.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→B，電流I=?n1+n2?e2t
D.溶液內(nèi)電流方向A→B，電流I=?n1+n2?et
解析：選D.正離子定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较颍?fù)離子定向移動(dòng)方向和電流方向相反，正、負(fù)離子向相反方向移動(dòng)，電流不能抵消，故A、B錯(cuò).由于溶液內(nèi)的電流是正、負(fù)離子共同形成的，故C錯(cuò)，D對(duì).
8.來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一直線加速器加速，形成電流為I的細(xì)柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子源與靶間的距離為d，質(zhì)子電荷量為e，假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是勻強(qiáng)電場，質(zhì)子到達(dá)靶時(shí)的速度為 v，則質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為( )
A.Idev B.2Idev
C.Idv D.2Idv
解析：選B.設(shè)質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為n，則I=nedv2=nev2d，n=2Idev.
9.銅的原子量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子，今有一根橫截面為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)的速率為( )
A.光速c B.IneS
C.ρIneSm D.mIneSρ
解析：選D.假設(shè)電子定向移動(dòng)的速率為v，那么在t秒內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vt?S中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtSρ，摩爾數(shù)為vtSρm，所以電量q=vtSρnem.因電流I=qt=vSρenm，于是得：v=ImneSρ.
高中物理選修3-1電源與電流練習(xí)(二)
1.(1)在金屬導(dǎo)體中，若10 s 內(nèi)通過橫截面的電荷量為10 C，則導(dǎo)體中的電流為多少安?
(2)某電解槽橫截面積為0.5 m2，若10 s 內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正、負(fù)離子的電荷量均為10 C，則電解液中的電流為多少安?
解析：(1)10 s內(nèi)通過某一橫截面的電量是10 C，
所以 I=qt=10 C10 s=1 A
(2)正電荷形成的電流為I1=10 C 10 s=1 A
負(fù)電荷形成的電流為I2=10 C10 s=1 A
因負(fù)電荷形成的電流方向與其定向移動(dòng)方向相反，所以兩種電荷形成電流方向相同.
故電解液中的電流為：I=I1+I2=2 A.
答案：(1)1 A (2)2 A
2.導(dǎo)線中的電流是1 A，導(dǎo)線的橫截面積為1 mm2.
(1)在 1 s 內(nèi)，有多少個(gè)電子通過導(dǎo)線的橫截面(電子電荷量 e=1.6×10-19C)?
(2)自由電子的平均移動(dòng)速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5 ×1028 個(gè)自由電子)?
(3)自由電子沿導(dǎo)線移動(dòng) 1 cm，平均要多少時(shí)間?
解析：(1)N=qe=Ite=1×11.6×10-19 個(gè)=6.25 ×1018個(gè).
(2)由公式I=neSv.
v=I neS=18.5×1028×1.6×10-19×10-6 m/s
=7.4×10-5 m/s.
(3)以這樣的速率沿導(dǎo)線傳播1 m 需用時(shí)
t=17.4×10-5 s=3.8 h.
答案：(1)6.25×1018 (2)7.4×10-5 m/s (3)3.8 h
3.已知電子的電荷量為e，質(zhì)量為m，氫原子的電子在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?
解析：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)，通過這個(gè)截面的電荷量q=e，則有：I=qT=eT
再由庫侖力提供向心力有：
ke2r2=m4π2T2?r得T=2πre mrk
解得I=e22πr2mkmr.
答案：e22πr2mkmr
高中物理選修3-1電源與電流練習(xí)(三)
1.下列敘述中正確的是( )
A.導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流
B.國際單位制中電流的單位是安
C.電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量，其方向是沒有意義的
D.對(duì)于導(dǎo)體，只要其兩端電勢(shì)差不為零，電流必定不為零
解析：選BD.電流產(chǎn)生的條件包括兩個(gè)方面：一是有自由電荷;二是有電勢(shì)差.導(dǎo)體中有大量的自由電子，因此只需其兩端具有電勢(shì)差即可產(chǎn)生電流，在國際單位制中電流的單位為安.
2.關(guān)于電源以下說法正確的是( )
A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差
B.電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能
C.只要電路中有電源，電路中就一定有電流
D.電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也需要外界提供能量
解析：選B.電源的作用是維持正、負(fù)極之間恒定的電勢(shì)差，這需要電源不斷地將負(fù)電荷向負(fù)極聚集，將正電荷向正極聚集，外電路中自由電子在電場力的作用下向正極移動(dòng)，在電源內(nèi)部，需要將正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極，維持電勢(shì)差不變，故A錯(cuò).從能量角度來看，電源在搬運(yùn)電荷的過程中，需要克服電場力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，B對(duì).電路中有電流不僅需要電源，還需要電路是閉合的，故C錯(cuò).電源是對(duì)電路提供能量的裝置，故D錯(cuò).
3.給一粗細(xì)不均勻的同種材料制成的導(dǎo)體通電，下列說法正確的是( )
A.粗的地方電流大，細(xì)的地方電流小
B.粗的地方電荷定向移動(dòng)速率大，細(xì)的地方小
C.各處的電流大小相同
D.粗的地方電荷定向移動(dòng)速率小，細(xì)的地方大
解析：選CD.同一根導(dǎo)線上的電流相等，故C對(duì).由I=nqSv知，D對(duì).
4.一個(gè)電解槽中，單位體積的正、負(fù)離子數(shù)都是n，每個(gè)離子帶電荷量為q，正、負(fù)離子的平均定向運(yùn)動(dòng)速度都為v，電解槽的橫截面積為 S，試求通過電解槽的電流.
解析：在電解槽中，在垂直于v的方向上我們?nèi)∫粰M截面，在單位時(shí)間內(nèi)通過這個(gè)橫截面的正、負(fù)離子數(shù)均為N=vSn，由于正負(fù)離子形成的電流同向，所以，電解槽中的電流為：I=2Nqt=2nqSv1=2nqSv.
答案：2nqSv
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