《电源和电流》测试题及答案解析Word格式.docx
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A。
【点评】本题考查了电流、电压概念。
本题通过计算自由电子的个数来求自由电子定向移动速率,要注意从微观运动的角度来考虑。
3.在示波管中,电子枪3s内发射6×
1013个电子,则示波管中的电流为( )
A.3.2×
10﹣6AB.4.8×
10﹣6AC.9.6×
10﹣6AD.1.6×
10﹣6A
【分析】每个电子的电荷量大小为e=1.6×
10﹣19C.根据电流的定义式I=
,求解示波管中电流的大小。
每个电子的电荷量大小为e=1.6×
10﹣19C,6×
1013个电子总电荷量为q=6×
1013×
1.6×
10﹣19C=9.6×
10﹣6C,则示波管中电流大小为:
I=
=
=3.2×
10﹣6A.故A正确,BCD错误
【点评】本题首先要了解电子的电荷量等于元电荷,是个常量。
其次要掌握电流的定义式。
4.如图所示,一根横截面积为s的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷,每单位长度上电荷量为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.qvB.
C.qvsD.
【分析】棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时,每秒通过的距离为v米,则每秒v米长的橡胶棒上电荷都通过直棒的横截面,由电流的定义式I=
求解等效电流。
棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时,每秒通过的距离为v米,每秒v米长的橡胶棒上电荷都通过直棒的横截面,每秒内通过横截面的电量为:
Q=q•v
根据电流的定义式为:
,t=1s,
得到等效电流为:
I=qv.故A正确,BCD错误
【点评】本题关键是建立物理模型,理解电流的定义,然后利用电流的定义式进行求解电流。
5.关于电流,下列说法正确的是( )
A.电子的运动速率越大,电流就越大
B.单位时间内通过导体横截面积的电量越多,导体中的电流越大
D.导体中的电流,一定是自由电子的定向移动形成的
【分析】电荷的定向移动形成电流;
电源是提供电压的装置,有电压时,电路还必须是通路,电路中就会有持续电流。
电流是标量。
A、根据电流的微观公式:
I=nesv,可知电子的运动速率大,电流不一定越大,还与导体的横截面积等因素有关,故A错误;
B、根据公式:
是电流的定义式,单位时间内通过导体横截面积的电量越多,导体中的电流越大。
故B正确;
C、电流的加减使用代数方法,不使用平行四边形定则,所以电流是标量,故C错误;
D、电荷的定向移动形成电流,定向移动的可以是正电荷,也可以是负电荷,还可能是正、负电荷向相反方向定向移动形成的。
故D错误。
【点评】本题主要考查了产生持续电流的条件,要注意产生电流的条件有两个,缺一不可。
6.如图所示是通有恒定电流的某段导体。
在5s内有10C的负电荷向右通过横截面A,则导
体内电流的大小和方向分别是( )
A.2A、向右B.2A、向左C.50A、向右D.50A、向左
【分析】根据电流的定义式I=
即可求出电流的大小,再根据电流方向的规定确定电流方向。
据根据电流的定义式I=
得电流的大小为:
A=2A
电流方向规定为正电荷定向移动的方向,因移动的是负电荷,电流方向与定向移动的方向相反,故电流向左。
故B正确ACD错误。
【点评】本题考查电流的计算,明确电流的定义式I=
采用了比值定义法,电流I与q、t无关。
注意电流的方向规定为与正电荷定向移动的方向相反。
7.一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LB.导体的电阻R
C.导体的横截面积SD.导体两端的电压U
【分析】根据电流的微观表达式进行分析,从而明确求出电流所需要的条件。
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,定向移动速率以及导体单位体积内的自由电子数;
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ABD错误。
C。
【点评】本题考查对电流表达式的掌握,要求能准确掌握欧姆定律以及电流的微观表达式。
8.在10s的时间内,有3C的电量通过了小灯泡,则在该时间内流过小灯泡的平均电流为( )
A.0.3AB.3AC.10AD.30A
【分析】根据电荷量与通电时间的关系就会求出通过的电流。
根据题意,由于在10s内有3C的电量通过手电筒的小灯泡,那么通过小灯泡的电流为:
A,故A正确,BCD错误
【点评】本题考查了电荷量与电流之间的关系公式的计算,属于常见的考题,牢记公式即可。
9.某兴趣小组调查一条河流的水质情况,通过计算结果表明,被污染的河里一分钟内有相当于6C的正离子和9C的负离子向下游流去,则取样时这条河流的等效电流大小和方向分别是( )
A.0.25A 顺流而下B.0.05A 逆流而上
C.0.25A 逆流而上D.0.05A 顺流而下
【分析】河水中电流是由正负离子同时向相反方向定向移动形成的,通过横截面的总电量是两种离子电量绝对值之和,根据电流的定义式即可求出电流强度。
通过横截面的总电量是两种离子电量绝对值之和,所以在1min内向下通过横截面的总电荷量应为:
q=6﹣9=﹣3C
所以电流:
A=0.05A,负号表示与向下的方向相反,即电流的方向逆流向上;
【点评】本题考查对电流定义式中电量的理解,电解液中通过横截面的总电量正负离子电量绝对值之和。
10.下列叙述正确的有( )
A.导体中电荷运动就形成电流
B.电流的单位是安培
C.电流是一个标量,其方向是没有意义的
D.电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同
【分析】根据电流的定义及电流产生的原因进行分析解答;
电子运动形成的等效电流的方向与电子运动的方向相反.
A、只有导体中电荷的定向移动才能形成电流;
故A错误;
B、国际单位制中电流的单位是安培;
C、电流是一个标量,但有方向,其方向说明电荷的流动方向;
故C错误;
D、电子带负电,所以电子运动形成的等效电流的方向与电子运动的方向相反;
故D错误;
【点评】本题考查电流的条件,注意电流虽有方向,但电流是标量,因为其计算不适用于平行四边形定则.
11.一段东西方向放置的横截面积为0.05cm2的导电材料中,每秒内有0.4C正电荷向东移动,有0.6C负电荷向西移动,则电流大小和方向是( )
A.0.4A,向东B.0.2A,向西C.0.6A,向西D.1A,向东
【分析】根据电流的定义I=
求解.单位时间内通过导体横截面的电荷量等于正负电荷量的绝对值之和,方向与正电荷定向移动的方向相同.
电流的定义式是I=
,在导电液中,q指正负电荷绝对值的和,所以I=
A=1A,方向与正电荷定向移动的方向相同,即向东,故D正确,ABC错误。
D。
【点评】本题需要注意的是对于电解液导电,通过某一横截面的电荷是正负电荷绝对值的和.
12.如图所示,电解池内有一价的电解液,t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,以下解释中正确的是( )
A.正离子定向移动形成的电流方向从A→B,负离子定向移动形成的电流方向从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=
D.溶液内电流方向从A→B,电流I=
【分析】正电荷的定向移动方向是电流的方向,负电荷的定向移动方向与电流方向相反;
由电流的定义式I=
可以求出电流的大小.
A、电荷的定向移动形成电流,正电荷的定向移动方向是电流方向,由图示可知,溶液中的正离子从A向B运动,因此电流方向是A→B,流过的电量是正负电量绝对值的和;
不能相互抵消;
故AB错误;
C、溶液中的正离子从A向B运动,因此电流方向是A→B,电流I=
,故C错误,D正确;
【点评】本题考查电流的定义,要知道电荷的定向移动形成电流,正电荷的定向移动方向是电流的方向,应用电流定义式即可正确解题.
二.多选题(共8小题)
13.有一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设每单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q,此时电子的定向移动速度为v,在△t时间内,通过导线横截面的自由电子数目可表示为( )
A.nvS△tB.nv△tC.
D.I△tSq
【分析】根据电流的微观表达式I=nqvs,求出在△t时间内通过导体横截面的自由电子的电量,每个电子的电量为q,再确定通过导体横截面的自由电子的数目.
根据电流的微观表达式I=nqvs,在△t时间内通过导体横截面的自由电子的电量Q=I△t,
则在△t时间内,通过导体横截面的自由电子的数目为n=
,
将I=nevS代入得n=
=nvS△t,故AC正确,BD错误。
AC。
【点评】本题考查电流的微观表达式和定义式综合应用的能力,电流的微观表达式I=nqvs,是联系宏观与微观的桥梁,常常用到.
14.下列叙述中,产生电流的条件是( )
A.有自由移动的电荷B.导体两端存在电势差
C.任何物体两端存在电压D.导体两端有恒定电压
【分析】导体产生恒定电流必须具备两个条件:
一是存在自由电荷;
二导体两端存在恒定电压。
A、只有自由移动的电荷,没有电势差无法形成电流;
B、导体中有自由电子,两端存在电势差,则可以形成电流;
C、绝缘体加上电压了不会形成电流;
D、导体两端有恒定电压,能形成电势差,则可以产生电流;
故D正确;
BD。
【点评】本题考查电流的产生条件,明确只有同时满足了两个条件才能形成电流。
15.关于电流强度,下列说法正确的是( )
A.根据I=
可知,I与t一定成正比
B.根据I=
可知,当电流I一定时,q与t成正比
D.电流强度的单位“安培”是基本单位
A、由电流定义式I=
可知,电流I与t不会成正比,在电荷量q一定时,电流I与t成反比,故A错误;
B、由电流定义式I=
可知,q=It,在电流I一定时,q与t成正比,故B正确;
D、电流强度的单位安培是国际单位制中的基本单位之一,故D正确;
【点评】标量与矢量的最关键的区别是看物理量遵守代数运算法则还是遵守平行四边形定则,而不在于物理量是否有方向。
16.关于对电流的理解,下列说法中不正确的是( )
A.只有自由电子的定向移动才能形成电流
B.电流是一个矢量,其方向就是正电荷定向移动的方向
C.同一段电流相同的电路中,相同时间内通过各不同横截面的电荷量不同
D.在国际单位制中,电流是一个基本物理量,其单位“安培”是基本单位
【分析】电荷的定向移动形成电流,可以是正电荷,也可以是负电荷;
电压是使电路形成电流的原因,要想有持续的电流,电路必须闭合;
电流是一个基本物理量,其单位“安培”是基本单位。
A、电荷的定向移动都可以形成电流,不仅仅是自由电子的定向移动;
故A不正确。
B、电流有方向,但电流的加减使用代数方法,不使用平行四边形定则,使用电流是标量;
故B不正确。
C、串联电路中,各处的电流相等,则相同时间内通过各不同截面处的电量一定相等;
故C不正确。
D、在国际单位制中共七个基本物理量,电学中的电流是一个基本物理量,其单位安培作为一个基本单位;
故D正确。
本题选不正确的,故选:
ABC。
【点评】电流是定向电荷运动形成的,其方向与正电荷定向运动方向相同。
串联电路中,各个截面处电流相等,根据电流的定义式分析相同时间内通过截面的电量关系。
17.下列关于电流的说法中,正确的是( )
A.金属导体中,电流的传播速率就是电场的传导速率
B.温度升高时,金属导体中自由电子热运动加快,电流也就加大
C.电路接通后,电子就由电源出发,只要经过一个极短的时间就能到达用电器
D.通电的金属导体中,自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动,电流的传播速率等于光速
【分析】明确电流的产生条件,知道电荷的定向移动形成电流;
知道电路接通后先在导线以光速形成电场,而电子在电场的作用下做定向移动形成的电流,注意电荷的定向移动与热运动的区别。
A、金属导体中,电流的速率就是建立电场的速率,故A正确;
B、金属导体中自由电子热运动加快,但是电子定向移动的速率并未加快,所以电流不会增大,故B错误;
C、电场建立后,回路中的自由电子开始做定向移动,所以并非是从电源发出的电子,故C错误;
D、通电导体中,自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动,电流的传播速率即光速,故D正确。
AD。
【点评】该题考查电流的形成原因,知道电荷在电场力作用下的定向移动形成电流,与热运动关系,注意理解电流形成的速率以及电子定向运动速率的区别。
18.关于电流,下列说法中正确的是( )
A.通过导体截面的电荷量越多,电流越大
B.电路中电流大小与通过截面电荷量q成正比与时间t成反比
C.单位时间内通过导线横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大
D.金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的
【分析】电流的定义式为I=
,采用比值法定义.
金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的.
AC、根据电流的定义式I=
,可知单位时间内通过导体某横载面的电荷量越多,导体中的电流就越大,而通过导体某一横载面的电荷量越多,电流不一定越多,还与时间有关,故A错误,C正确。
B、公式I=
是电流强度的定义式,是q与时间t的比值,不能说电流大小与通过截面电荷量q成正比与时间t成反比,故B错误;
D、由电流的条件可知,金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场作用下形成的,故D正确;
CD。
【点评】解决本题关键要掌握电流形成的条件和电流的定义式I=
,要注意只有遵守平行四边形定则的物理量才是矢量.
19.如图所示,电解池内有一价的电解液,ts内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,则以下解释中正确的是( )
A.正离子定向移动形成的电流方向是从A→B,负离子定向移动形成的电流方向是B→A
B.溶液内正、负离子向相反方向移动,电流方向相同
C.溶液内电流方向从A到B,电流I=
D.溶液中电流方向从A到B,电流I=
A、电荷的定向移动形成电流,正电荷的定向移动方向是电流方向,由图示可知,溶液中的正离子从A向B运动,负离子从B到A,因此电流方向是A→B,故A错误,B正确;
20.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,虽然正负电荷定向移动都会形成电流,但是电流方向只有一个
【分析】以下知识解答此题:
(1)电荷的定向移动形成电流,可以是正电荷,也可以是负电荷;
(2)物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向.
A、金属导电靠的是自由电子,由于自由电子带负电,它的定向移动方向与电流方向相反,故A错误;
B、在电解液中,电流的方向与负离子定向移动的方向相反,而与正离子定向移动的方向相同,故B错误;
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,故C正确;
D、在电解液中,虽然正负电荷定向移动都会形成电流,但是电流方向只有一个,只与正电荷运动方向相反,故D正确。
【点评】该题考查电流的形成及方向.容易出错的是有些学生会错误认为只有正电荷的定向移动才能形成电流,另外还要注意电子带负电.
三.填空题(共4小题)
21.有一条横截面积为s的铜导线通以大小为I的电流。
已知铜的密度为ρ,铜的摩尔质量为M,阿伏加德罗常数为NA,电子的电量为e,如果每个铜原子只贡献一个自由电子,则铜导线中自由电子定向移动的速率为
【分析】设自由电子定向移动的速率为v和导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t,求出导线中自由电子的数目,根据电流的定义式推导出电流的微观表达式,解得自由电子定向移动的速率。
设铜导线中自由电子定向移动的速率为v,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t。
则导线的长度为l=vt,体积为V=Sl=Svt,质量为m=ρvtS,这段导线中自由电子的数目为:
n=
在t时间内这些电子都能通过下一截面,则电流为:
代入解得:
所以有:
故答案为:
。
【点评】本题关键是建立物理模型,根据电流的定义式推导电流的微观表达式,它是联系微观与宏观的桥梁。
22.某电解池,如果在1s钟内共有5×
1018个二价正离子和1.0×
1019个一价负离子通过某截面,那么通过这个截面的电流是 3.2A .
【分析】由题计算出1s内通过截面正离子与负离子电量绝对值之和,根据电流的定义式求解电流.一价离子所带电量大小为e=1.6×
10﹣19C.
由题,1s内通过截面正离子的电量为q1=2n1e,负离子的电量绝对值为q2=n2e,则电流为I=
将n1=5×
1018个,n2=1×
1019个,e=1.6×
10﹣19C代入解得,I=3.2A
3.2A
【点评】本题是电流定义式的应用,关键确定通过导体截面的电量,当电流由正负离子向相反方向定向移动形成时,电量等于正离子与负离子电量绝对值之和.
23.在示波管中,电子枪在2s内发射了5×
1015个电子,已知电子的电荷量e=﹣1.6×
10﹣19C,则示波管中的电流 4×
10﹣4 A。
每个电子的电荷量大小为:
e=1.6×
10﹣19C,
5×
1015个电子总电荷量为:
q=5×
1015×
10﹣19C=8×
10﹣4﹣4C,
则示波管中电流大小为:
A=4×
10﹣4A。
4×
10﹣4
24.设金属导体的横截面积为S,单位体积内的自由电子数为n,自由电子定向移动速度为v,那么在时间t内通过某一横截面积的自由电子数为 nvst ;
若电子的电量为e,那么在时间t内,通过某一横截面积的电量为 nevst ;
若导体中的电流I,则电子定向移动的速率为
.
【分析】根据电流的定义式和电流的微观解释式即可解决此问题,知道总的电荷量Q=Ne.
据电流的微观表达式I=nevs和I=
得:
t内通过某一横截面积电量为:
Q=nevst,
即t内通过某一横截面积的自由电子数:
N=
=nvst
电子定向移动的速率为:
故答案为:
nvstnevst
【点评】此题考查电流的定义式和微观解释式的应用,需要学生熟练记忆电流的相关公式.
四.计算题(共2小题)
25.智能手机电池“快速充电技术”可以使手机用户在短时间内完成充电。
比如对一块额定电压3.7V,容量2000毫安时的电池充电,可以在半小时内将电池充到满容量的75%.假设快速充电时充电电流恒定,结合本段文字和你所学知识,请你求出此智能手机电池还需要多长时间就可以充电完毕?
【分析】明确电池所容纳的电量单位为mAh,即来自由电流的定义式,根据电流的定义式求解充电电流,再对剩余的25%进行分析,求解充电时间。
根据电流的定义可知,充到75%的过程中的充电电流I=
=3000mA;
故还需用时t'
h=10min。
答:
还需要10分钟充电完毕。
【点评】本题考查对电池容量的理解以及电流的定义,要注意明确mA•h的正确理解。
26.一根长为2m,横截面积为2.0×
10﹣5m2的铜棒,将其两端与电动势4.0×
10﹣2V,内阻不计的电源连接,铜棒的电阻为2.0×
10﹣3Ω,铜内自由电子密度为8.0×
1029m﹣3.求:
(1)通过铜棒的电流;
(2)铜棒内的电场强度;
(3)自由电子定向移动的速率
(4)不考虑电源内阻,请你从能量转化与守恒的角度推导:
铜棒两端的电压U等于电源的电动势E
【分析】
(1)由欧姆定律可求出通过铜棒的电流;
(2)由U=Ed可求得铜棒内的电场强度;
(3)设自由电子定向移动的速率为v和导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t,求出导线中自由电子的数目,根据电流的定义
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