高二物理同步训练21电源和电流新人教版选修31高中物理练习试题

1高二物理同步训练试题解析一、选择题1．关于电源的作用，下列说法正确的是()A．电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷B．电源的作用是能直接释放出电能C．电源的作用就是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D．电源的作用就是使自由电荷运动起来解析：选C.电源并不是产生电荷的装置，它的作用是保持导体两端有一定的电势差，从而使电路中有持续的电流产生，故只有C正确．2．金属导体中有电流时，自由电子定向移动的速率为v1，电子热运动速率为v2，电流的传导速率为v3，则()A．v1最大B．v2最大C．v3最大D．无法确定解析：选C.电场传播的速率(或电流的传导速率)等于光速，而电子无规则热运动的速率，常温下数量级为105m/s，自由电子定向移动的速率数量级一般为10－5m/s，所以C选项正确．3．在示波管中，电子枪2s内发射了6×1013个电子，则示波管中电流的大小为()A．4.8×10－6AB．3×10－13AC．9.6×10－6AD．3×10－6A解析：选A.I＝qt＝net＝6×1013×1.6×10－192A＝4.8×10－6A.4．有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体，甲的横截面积是乙的两倍，而单位时间内通过导体横截面的电荷量，乙是甲的两倍，以下说法中正确的是()A．甲、乙两导体的电流相同B．乙导体的电流是甲导体的两倍C．乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍D．甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等解析：选B.由I＝qt知A错B对；由I＝nqSv得：v甲＝14v乙，所以C、D错．5．北京正负电子对撞机的储存环是长为240m的近似圆形轨道，当环中的电流为10mA时，若电子的速率为十分之一光速，则在整个环中运行的电子数目为()A．5.0×1011B．5×1019C．1.0×1013D．1.0×103解析：选A.电子运动一周所需要的时间：t＝240110×3×108s＝8×10－6s在圆形轨道上任取一横截面，则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为：q＝It＝8×10－6×10×10－3C＝8×10－8C环中具有电子数N＝qe＝8×10－81.6×10－19个＝5×1011个．故A对．6．如图2－1－3所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速率为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()图2－1－3A．vqB.qv2C．qvSD．qv/S解析：选A.在运动方向假设有一截面，在t时间内通过截面的电量Q＝vt·q.等效电流I＝Qt＝vq，故A项正确．7．如图2－1－4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，设基元电荷为e，以下解释中正确的是()图2－1－4A．正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→AB．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＝n1＋n2e2tD．溶液内电流方向A→B，电流I＝n1＋n2et解析：选D.正离子定向移动方向为电流方向，负离子定向移动方向和电流方向相反，正、负离子向相反方向移动，电流不能抵消，故A、B错．由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的，故C错，D对．8．来自质子源的质子(初速度为零)，经一直线加速器加速，形成电流为I的细柱形质子流．已知质子源与靶间的距离为d，质子电荷量为e，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场，质子到达靶时的速度为v，则质子源与靶间的质子数为()A.IdevB.2IdevC.IdvD.2Idv解析：选B.设质子源与靶间的质子数为n，则I＝nedv2＝nev2d，n＝2Idev.9．铜的原子量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为()A．光速cB.IneSC.ρIneSmD.mIneSρ解析：选D.假设电子定向移动的速率为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vtSρm，所以电量q＝vtSρnem.因电流I＝qt＝vSρenm，于是得：v＝ImneSρ.二、计算题10．(1)在金属导体中，若10s内通过横截面的电荷量为10C，则导体中的电流为多少安？(2)某电解槽横截面积为0.5m2，若10s内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10C，则电解液中的电流为多少安？解析：(1)10s内通过某一横截面的电量是10C，3所以I＝qt＝10C10s＝1A(2)正电荷形成的电流为I1＝10C10s＝1A负电荷形成的电流为I2＝10C10s＝1A因负电荷形成的电流方向与其定向移动方向相反，所以两种电荷形成电流方向相同．故电解液中的电流为：I＝I1＋I2＝2A.答案：(1)1A(2)2A11．导线中的电流是1A，导线的横截面积为1mm2.(1)在1s内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e＝1.6×10－19C)?(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1cm，平均要多少时间？解析：(1)N＝qe＝Ite＝1×11.6×10－19个＝6.25×1018个．(2)由公式I＝neSv.v＝IneS＝18.5×1028×1.6×10－19×10－6m/s＝7.4×10－5m/s.(3)以这样的速率沿导线传播1m需用时t＝17.4×10－5s＝3.8h.答案：(1)6.25×1018(2)7.4×10－5m/s(3)3.8h12．已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少？解析：取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量q＝e，则有：I＝qT＝eT再由库仑力提供向心力有：ke2r2＝m4π2T2·r得T＝2πremrk解得I＝e22πr2mkmr.答案：e22πr2mkmr