2019-2020学年高中物理 第3章 从电表电路到集成电路 2 研究电流、电压和电阻随堂演练课件

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[随堂检测]1.下列关于电源的说法中正确的是()A.电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极,保持两极之间有电压B.电源把正、负电荷分开的过程是把其他形式的能转化为电势能的过程C.电荷的移动形成电流D.只要电路中有电源,电路中就会形成持续的电流解析:选B.在电源内部,电源把电子由正极搬运到负极,这一过程要克服静电力做功,其他形式的能转化为电势能,故选项A错误,B正确.电荷的定向移动才能形成电流,故选项C错误.电路中要形成持续的电流,既要有电源,电路又要闭合,两者缺一不可,故选项D错误.2.关于电流的说法正确的是()A.根据I=Q/t,可知I与Q成正比B.如果在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量相等,则导体中的电流是恒定电流C.电流有方向,电流是矢量D.电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析:选D.依据电流的定义式可知,电流与Q、t皆无关,选项A错误.虽然电流是标量,但是却有方向,因此在任何相等的时间内通过导体横截面的电荷量虽然相等,但如果方向变化,电流也不是恒定电流,所以选项B、C错误,D正确.3.在示波管中,电子枪2s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.3×10-6AD.9.6×10-6A解析:选A.电子枪2s发射的电荷量q=6×1013×1.6×10-19C=9.6×10-6C,所以示波管中的电流大小为I=qt=9.6×10-62A=4.8×10-6A,故A正确,B、C、D错误.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.qvC.qvSD.qv/S解析:选A.1s内棒通过的长度l=vt,总电荷量Q=ql=qvt.则I=Qt=qvtt=qv,故选项A正确.5.已知铜导线中的电流为1A,铜导线的横截面积为1mm2,求:(1)在1s内,有多少个电子通过铜导线的横截面?(电子电荷量e=1.6×10-19C)(2)自由电子的平均移动速率多大?(设铜导线中每立方米含有8.5×1028个自由电子)解析:(1)1s内通过铜导线横截面的电荷量为q=It=1C.所以1s内通过铜导线横截面的电子个数N=qe=11.6×10-19(个)=6.25×1018(个).(2)由电流的微观表达式I=nqSv得自由电子的平均移动速率v=InqS=18.5×1028×1.6×10-19×1×10-6m/s≈7.35×10-5m/s.答案:(1)6.25×1018个(2)7.35×10-5m/s[课时作业]一、单项选择题1.关于电流,下列说法中正确的是()A.通过导体横截面的电荷量越大,电流越大B.电子运动的速率越大,电流越大C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,导体中的电流就越大D.因为电流有方向,所以电流是矢量解析:选C.由I=qt知,q大,I不一定大,故选项A错误.由I=nqSv知,电子运动的速率v大,电流不一定大,电流还与n、S有关,另外电子无规则运动的速率很大,但不能形成电流,故选项B错误.单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,电流越大,选项C正确.电流虽有方向但不是矢量,故选项D错误.2.下列有关电源的电路中,导线内部的电场强度的说法正确的是()A.导线内部的电场就是电源所形成的电场B.在静电平衡时,导线内部的场强为零,而导线外部的场强不为零,所以导线内部的电场不是稳定的C.因为导线处于电源的电场中,所以导线内部的场强处处为零D.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,导线内的电荷处于平衡状态,电荷分布是稳定的,电场也是稳定的解析:选D.导线内部的电场是电源和导线积累电荷所形成的两部分电场的矢量和,稳定后不同于静电平衡(内部场强处处为零),而是场强大小恒定,方向与导线切线一致,是一种动态的平衡,故A、B、C错,D对.3.金属导体内电流增强,是因为()A.导体内单位体积的自由电子数增多B.导体内自由电子定向移动的速率增大C.导体内电场的传播速率增大D.导体内自由电子的热运动速率增大解析:选B.对于确定的金属导体,单位体积内的自由电子数是一定的,而且导体内电场的传播速率也是一定的,所以A、C错误;导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大,使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大,B正确;导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系,D错误.4.如图所示的电解池,在1s的时间内,共有3C的正离子和3C的负离子通过截面xy,则这个电路中的电流是()A.0AB.1.5AC.3AD.6A解析:选D.电解液中的正、负离子定向移动的方向相反,故它们产生同向的电流,由公式I=qt得,电路中的电流I=3+31A=6A,故D正确.5.通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3∶5,甲、乙两导线通电时间之比为3∶2,则通过甲、乙两导体的电流强度之比为()A.1∶5B.2∶5C.5∶2D.5∶1解析:选B.由电流的计算式I=qt得:I1I2=q1t1×t2q2=q1q2×t2t1=35×23=25,B正确.6.北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道.当环中电子以光速的110流动而形成10mA的电流时,环中运行的电子数目为(已知光速c=3×108ms,电子电荷量e=1.6×10-19C)()A.5×1010个B.5×1011个C.1×102个D.1×104个解析:选B.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=10×10-3×8×10-6C=8×10-8C环中具有电子数N=qe=8×10-81.6×10-19个=5×1011个.二、多项选择题7.关于电流的方向,下列说法中正确的是()A.电源供电的外部电路中,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B.电源内部,电流的方向是从高电势一端流向低电势一端C.电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D.电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相反解析:选AD.在电源的外部电路中,电流从正极流向负极,在电源内部,电流从负极流向正极,电源正极电势高于负极电势,所以A正确,B错误;电子带负电,电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反,C错误,D正确.8.金属导体内电流增强,下列说法正确的是()A.导体内单位体积的自由电子数不变B.导体内自由电子定向移动的速率增大C.导体内电场的传播速率增大D.导体内自由电子的热运动速率增大解析:选AB.对于确定的金属导体,单位体积内的自由电子数是一定的,而且导体内电场的传播速率也是一定的,所以A正确,C错误;导体内电流增强是由于自由电子定向移动的速率增大,使得单位时间内穿过导体横截面的电荷量增大,B正确;导体内自由电子的热运动与电流的大小无直接关系,D错误.9.一段粗细均匀的金属导体的横截面积是S,导体单位长度内的自由电子数为n,金属内的自由电子的电荷量为e,自由电子做无规则运动的速率为v0,导体中通过的电流为I.则下列说法正确的是()A.自由电子定向移动的速率为v0=IneB.自由电子定向移动的速率为v=IneC.t秒内流过某一横截面的电量为q=nv0etD.t秒内流过某一横截面的电量为q=It解析:选BD.解答本题的关键是理解v和n的物理意义,电流微观表达式I=nqSv中的n为单位体积内的自由电子数,而本题中n为单位长度内的自由电子数,t时间内通过导体某一横截面的自由电子数为长度是vt的自由电子数,其数量为nvt,电荷量q=nvte,所以电流I=qt=nev,v=Ine,故选项B正确,A、C错误;由q=It知D项正确.三、非选择题10.某品牌手机在待机工作状态时,通过的电流是4微安,则该手机一天时间内通过的电荷量是多少?通过的自由电子个数是多少?解析:通过的电荷量为:q=It=4×10-6×24×3600C≈0.35C通过的电子个数为:N=qe=0.35C1.6×10-19C≈2.19×1018个.答案:0.35C2.19×1018个11.电路中,每分钟有4.8×10-3C的电荷流过导线的某一横截面,求:(1)每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目;(2)流过该导线的电流.已知一个电子的带电量为e=1.6×10-19C.解析:(1)一个电子的带电量为e=1.6×10-19C,故每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目n=qe=4.8×10-31.6×10-19个=3.0×1016个.(2)流过该导线的电流I=qt=4.8×10-360A=8.0×10-5A.答案:(1)3.0×1016个(2)8.0×10-5A

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