同步课时精练（十）11.1电源和电流（学生版+解析版）

名师求索工作室系列
同步课时精练（十）11.1电源和电流（学生版）
一、单题
1．下列叙述正确的是（　　）
A．通过导体某一截面的电荷量越多，电流越大
B．通电时间越短，电流越大
C．在单位时间内，通过导体某一截面的电荷量越多，电流越大
D．通过单位横截面积的电荷量越多，电流越大
2．在4s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的总电荷量为4C，向左迁移的负离子所带的总电荷量为4C，那么电解槽中的电流为（　　）
A．2A B．4A C．6A D．8A
3．下列说法正确的是（　　）
A．自由电荷的运动必定形成电流
B．形成电流必须要有自由电荷
C．有电压必定能形成电流
D．有自由电荷必定能形成电流
4．下列物理量属于矢量的是（　　）
A．质量 B．功 C．电流强度 D．速度
5．如图所示，在水平放置的金属导体中，内有的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（　　）
A． 向右 B． 向左 C． 向右 D． 向左
6．已知铜棒的截面积为S，密度为，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，电子电量为e，若通过铜棒的电流强度为I，并认为铜棒中每一个铜原子贡献一个电子，则铜棒中自由电子定向移动的速率为（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，电解池内的电解液只有一价离子，t时间内定向移动通过溶液内某一截面s的正离子数是，负离子数是，且。设元电荷为e，则下列说法正确的是（　　）
A．A极板接电源的正极，B极板接电源的负极
B．溶液内正、负离子定向移动形成的电流方向相反
C．溶液内电流方向从B到A，电流
D．溶液中电流方向从A到B，电流
8．一根长为L、横截面积为S的铜导线，铜的电阻率为，铜的密度为，铜的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，电子的电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，则金属棒内的电场强度大小为（ ）
A．nρevNA B． C．ρevNA D．
9．雷击，指打雷时电流通过人、畜、树木、建筑物等而造成杀伤或破坏，其中一种雷击形式是带电的云层与大地上某点之间发生迅猛的放电现象，叫作“直击雷”．若某次发生“直击雷”前瞬间云层所带的电荷量为8C，雷击时放电时间为200，则此次雷击时的平均电流为
A．0. 04A B．
C．0. 08A D．
二、多选题
10．下列关于电源的说法正确的是(　　)
A．电源是将其他形式的能转化为电能的装置
B．电源的作用是使电源的正、负极储存一定量的正、负电荷
C．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的
D．在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极
11．如图所示的电路中，M、N为小灯泡灯座的两接线柱，闭合开关后，小灯泡正常发光，若2.0s内通过小灯泡的电荷量为0.4C，则（　　）
A．通过小灯泡的电流方向由M到N B．通过小灯泡的电流方向由N到M
C．通过小灯泡的电流为0.2A D．通过小灯泡的电流为0.8A
12．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q。现使圆环绕垂直于圆环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则关于由圆环转动产生的等效电流，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，则电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环压缩，使环半径减小，则电流将变小
三、解答题
13．如图，盐水中可以形成电流，盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同？
14．北京正、负电子对撞机的储存环为周长的圆形轨道，当环中电流为时，若电子的速度是光速的，求在整个环中运动的电子数。
15．氢原子中核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动。已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。不考虑相对论效应。
（1）求电子的动能。
（2）选离核无限远处电势能为0，电子的电势能，求氢原子的能量。
（3）求电子绕核运动形成的等效电流I。名师求索工作室系列
同步课时精练（十）11.1电源和电流（解析版）
一、单题
1．下列叙述正确的是（　　）
A．通过导体某一截面的电荷量越多，电流越大
B．通电时间越短，电流越大
C．在单位时间内，通过导体某一截面的电荷量越多，电流越大
D．通过单位横截面积的电荷量越多，电流越大
答案：C
解析：根据电流的定义有
可见电流大小与通过导体某一截面的电荷量和时间有关。所以在单位时间内，通过导体某一截面的电荷量越多，电流越大。
2．在4s内通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的总电荷量为4C，向左迁移的负离子所带的总电荷量为4C，那么电解槽中的电流为（　　）
A．2A B．4A C．6A D．8A
答案：A
解析：正离子与负离子形成的电流同向，4s内通过横截面的电荷量为
则电流
A
所以A正确，BCD错误。
3．下列说法正确的是（　　）
A．自由电荷的运动必定形成电流
B．形成电流必须要有自由电荷
C．有电压必定能形成电流
D．有自由电荷必定能形成电流
答案：B
解析：形成电流的两个必要条件是：有电压和有自由电荷，两个条件缺一不可；自由电荷的定向移动形成了电流。
4．下列物理量属于矢量的是（　　）
A．质量 B．功 C．电流强度 D．速度
答案：D
解析：AB．质量和功只有大小，没有方向，是标量，故AB错误；
C．电流强度虽然有方向，但电流强度的运算不遵循矢量运算法则即平行四边形定则，则电流强度是标量，故C错误；
D．速度既有大小又有方向，运算时遵循平行四边形定则，故D正确。
5．如图所示，在水平放置的金属导体中，内有的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（　　）
A． 向右 B． 向左 C． 向右 D． 向左
答案：D
解析：单位时间内通过导体横截面电荷量的多少为电流大小，则电路大小为
以正电荷定向移动的方向为电流的方向，负电荷定向移动的反方向为电流的方向，则电路方向向左。故ABC错误，D正确。
6．已知铜棒的截面积为S，密度为，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为，电子电量为e，若通过铜棒的电流强度为I，并认为铜棒中每一个铜原子贡献一个电子，则铜棒中自由电子定向移动的速率为（　　）
A． B． C． D．
答案：A
解析：设铜导线中自由电子定向移动的速率为，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为，则导线的长度为
体积为
质量为
这段导线中自由电子的数目为
在时间内这些电子都能通过下一截面，则电流为
联立解得
7．如图所示，电解池内的电解液只有一价离子，t时间内定向移动通过溶液内某一截面s的正离子数是，负离子数是，且。设元电荷为e，则下列说法正确的是（　　）
A．A极板接电源的正极，B极板接电源的负极
B．溶液内正、负离子定向移动形成的电流方向相反
C．溶液内电流方向从B到A，电流
D．溶液中电流方向从A到B，电流
答案：C
解析：AB．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，故溶液内电流方向从B到A，A极板接电源的负极，B极板接电源的正极，故AB错误；
CD．根据电流定义式可得
溶液内电流方向从B到A，故C正确，D错误。
8．一根长为L、横截面积为S的铜导线，铜的电阻率为，铜的密度为，铜的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，电子的电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，在这个问题中可以认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，则金属棒内的电场强度大小为（ ）
A．nρevNA B． C．ρevNA D．
答案：D
解析：单位体积内电子的数目为
导体中的电流为
导体的电阻为
导体两端的电压为
场强为
联立解得
9．雷击，指打雷时电流通过人、畜、树木、建筑物等而造成杀伤或破坏，其中一种雷击形式是带电的云层与大地上某点之间发生迅猛的放电现象，叫作“直击雷”．若某次发生“直击雷”前瞬间云层所带的电荷量为8C，雷击时放电时间为200，则此次雷击时的平均电流为
A．0. 04A B．
C．0. 08A D．
答案：B
解析：已知雷击时放电时间为200μs，放电量等于8C，则此次雷击时的平均电流为：
，
故B正确，ACD错误；
二、多选题
10．下列关于电源的说法正确的是(　　)
A．电源是将其他形式的能转化为电能的装置
B．电源的作用是使电源的正、负极储存一定量的正、负电荷
C．与电源相连的导线中的电场是由电源正、负极上的电荷形成的
D．在电源内部正电荷由负极流向正极，负电荷由正极流向负极
答案：AD
【分析】从能量转化的角度来分析电源的本质。
解析：A．在电源内部其它形式的能转化为电能，在电源接入电路后外部电能转化为其他形式的能，比如干电池能把化学能转化为电能，故A正确；
B．电源的作用是使电源的正负极维持一定的电势差，其正负极并不能储存电荷，故B错误；
C．导线内的电场，是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的，故C错误；
D．正电荷的移动方向就是电流的方向，电路中电源内部正电荷由负极流向正极，这是电动势的方向，负电荷由正极流向负极，故D正确。
11．如图所示的电路中，M、N为小灯泡灯座的两接线柱，闭合开关后，小灯泡正常发光，若2.0s内通过小灯泡的电荷量为0.4C，则（　　）
A．通过小灯泡的电流方向由M到N B．通过小灯泡的电流方向由N到M
C．通过小灯泡的电流为0.2A D．通过小灯泡的电流为0.8A
答案：BC
解析：AB．电源外部，电流从电源正极流出，负极流入，由图可知，通过小灯泡的电流方向由N到M，故B正确，A错误；
CD．根据
代入数据
故C正确，D错误。
12．半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q。现使圆环绕垂直于圆环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则关于由圆环转动产生的等效电流，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，则电流将变大
D．若使ω、Q不变，将橡胶环压缩，使环半径减小，则电流将变小
答案：AB
解析：截取圆环的任一截面S，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
又
所以
可知电流的大小只与Q和ω有关。所以当ω不变而使电荷量Q变为原来的2倍时，电流将变为原来的2倍；当电荷量Q不变而使ω变为原来的2倍，电流也将变为原来的2倍；当ω、Q不变，将橡胶环半径增大或减小时，电流则保持不变。
三、解答题
13．如图，盐水中可以形成电流，盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同？
答案：见解析
解析：盐水中的电流是Na＋、Cl－定向移动形成的，金属导体中的电流是电子定向移动形成的
14．北京正、负电子对撞机的储存环为周长的圆形轨道，当环中电流为时，若电子的速度是光速的，求在整个环中运动的电子数。
答案：5×1011
解析：电子运动一周所需要的时间
在圆形轨道上取一个横截面，则在时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有的电子的总电荷量为
环中具有电子数
（个）
15．氢原子中核外电子绕核做半径为r的匀速圆周运动。已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量为k。不考虑相对论效应。
（1）求电子的动能。
（2）选离核无限远处电势能为0，电子的电势能，求氢原子的能量。
（3）求电子绕核运动形成的等效电流I。
答案：（1）；（2）；（3）
解析：（1）电子绕核做匀速圆周运动，根据库仑定律和牛顿第二定律有
而电子的动能为
解得
（2）由于电子的电势能为
因此，氢原子的能量为
（3）电子绕核运动形成的等效电流
而
解得