2022高中物理 第二章 恒定電流 課時(shí)提升作業(yè)九 2.1 電源和電流 新人教版選修3-1

2022高中物理 第二章 恒定電流 課時(shí)提升作業(yè)九 2.1 電源和電流 新人教版選修3-1一、選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分)1.導(dǎo)體中電流I的表達(dá)式I=nqSv，其中S為導(dǎo)體的橫截面積，n為導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q為每個(gè)自由電荷所帶的電荷量，v是()A.導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的速率B.導(dǎo)體傳導(dǎo)的速率C.電子熱運(yùn)動(dòng)的速率D.自由電荷定向移動(dòng)的速率【解析】選D。從微觀上看，電流決定于導(dǎo)體中單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)、每個(gè)自由電荷的電荷量、定向移動(dòng)速率，還與導(dǎo)體的橫截面積有關(guān)，公式I=nqSv中的v就是自由電荷定向移動(dòng)的速率，選D。2.(多選)關(guān)于電流的下列說法中，正確的是()A.電路中的電流越大，表示通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多B.在相同時(shí)間內(nèi)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，導(dǎo)體中的電流就越大C.通電時(shí)間越長，電流越大D.導(dǎo)體中通過一定的電荷量所用時(shí)間越短，電流越大【解析】選B、D。由q=It可知，通過電流越大，但時(shí)間不一定長，故電量不一定多，A錯(cuò)誤；由I=可知，所用時(shí)間相同時(shí)，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量越多，則導(dǎo)體中的電流越大，通過導(dǎo)體橫截面的電荷量相同時(shí)，所用時(shí)間越短，則導(dǎo)體中的電流越大，B、D正確；電流等于電量與所用時(shí)間的比值，與通電時(shí)間無關(guān)，C錯(cuò)誤。3.如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線和右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，已知截面積S鋁=2S銅。在銅導(dǎo)線上取一截面A，在鋁導(dǎo)線上取一截面B，若在1 s內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩截面的電流的大小關(guān)系是()A.IA=IBB.IA=2IBC.IB=2IA D.不能確定【解析】選A。這個(gè)題目中有很多干擾項(xiàng)，例如兩個(gè)截面的面積不相等，導(dǎo)線的組成材料不同等等。但關(guān)鍵是通過兩截面的電子數(shù)在單位時(shí)間內(nèi)相等，根據(jù)I=可知電流強(qiáng)度相等。4.(多選)(2018·洛陽高二檢測)硅光電池已廣泛應(yīng)用于人造衛(wèi)星和燈塔、高速公路“電子眼”等設(shè)施；其原理如圖所示，a、b是硅光電池的兩個(gè)電極，P、N是兩塊硅半導(dǎo)體，P、N可在E區(qū)形成勻強(qiáng)電場，P的上表面鍍有一層膜，當(dāng)光照射時(shí)，P內(nèi)產(chǎn)生的自由電子經(jīng)E區(qū)電場加速后到達(dá)半導(dǎo)體N，從而產(chǎn)生電動(dòng)勢。以下說法中正確的是()A.a電極為電池的正極B.電源內(nèi)部的電流方向由P指向NC.E區(qū)勻強(qiáng)電場的方向由N指向PD.硅光電池是一種把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置【解析】選A、C。根據(jù)題意，E區(qū)電場能使P逸出的自由電子向N運(yùn)動(dòng)，因負(fù)電荷受到的電場力與電場方向相反，所以電場方向由N指向P，C正確；由于電流的方向與負(fù)電荷的運(yùn)動(dòng)方向相反，所以電源內(nèi)部的電流方向由N指向P，B錯(cuò)誤；根據(jù)以上對電流方向的分析可知，a為電源正極，A正確；該電池是將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(22分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)5.電子繞核運(yùn)動(dòng)可等效為一環(huán)形電流，設(shè)氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng)，用e表示電子的電荷量，則其等效電流為多大？【解析】等效電流為電子沿圓周持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的。每經(jīng)一個(gè)周期，通過圓周某點(diǎn)的電荷量為e。電子運(yùn)動(dòng)的周期T=，由I=得I=。答案：【互動(dòng)探究】若氦原子中的兩個(gè)電子以速率v在半徑為r的同一軌道上運(yùn)動(dòng)，則等效電流為多大？提示：每一周期通過圓周某點(diǎn)的電荷量為2e，則I=?！灸芰μ魬?zhàn)區(qū)】1.在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲不斷放出的電子進(jìn)入電壓為U的加速電場中，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速后形成橫截面積為S、電流為I的電子束。已知電子的電荷量為e、質(zhì)量為m，則在剛射出加速電場時(shí)，一小段長為l的電子束內(nèi)的電子個(gè)數(shù)是()A.B. C.D.【解析】選B。設(shè)電子經(jīng)加速電場加速后的速度為v，電子束中單位體積內(nèi)自由電子數(shù)為n，則eU=mv2，I=nevS，長為l的電子束中的電子數(shù)N=nlS，聯(lián)立以上三式解得N=，故B正確。 2.如圖所示是靜電除塵器的示意圖，A接高壓電源的正極，B接高壓電源的負(fù)極，A、B之間有很強(qiáng)的電場?？諝獗浑婋x為電子和正離子，電子奔向正極A的過程中，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電，吸附到正極A上，排出的煙就成為清潔的了。已知每千克煤粉會(huì)吸附n mol電子，每晝夜能除塵m kg，計(jì)算高壓電源的電流強(qiáng)度I。(已知電子的電荷量為e，阿伏加德羅常數(shù)為NA，一晝夜時(shí)間為t)【解析】根據(jù)電流強(qiáng)度的定義式I=。只要能夠計(jì)算出一晝夜時(shí)間內(nèi)通過的電荷量Q，就能夠求解電流強(qiáng)度I，需要注意的是，流過電源的電荷量Q跟煤粉吸附的電荷量Q并不相等，由于電離出的氣體中電子和正離子同時(shí)導(dǎo)電，煤粉吸附的電荷量Q=Q。因?yàn)镼=mneNA，Q=It，所以mneNA=It，I=。答案：