2019高中物理 第三章 從電表電路到集成電路 3.2 研究電流、電壓和電阻練習(xí)（含解析）滬科選修3-1.docx

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研究電流、電壓和電阻 一、選擇題（一） 1.有甲、乙兩個(gè)由同種金屬材料制成的導(dǎo)體,甲的橫截面積是乙的兩倍,而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量,乙是甲的兩倍,以下說(shuō)法中正確的是(　　) A.甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同 B.乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的兩倍 C.乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率是甲導(dǎo)體的兩倍 D.甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率大小相等 解析:由I=Qt知選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)B正確;由I=nqSv得v甲=14v乙,所以選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案:B 2.如圖所示,電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液,t s內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1,負(fù)離子數(shù)是n2,設(shè)元電荷為e,則以下解釋中正確的是(　　) A.正離子定向移動(dòng)形成電流方向從A→B,負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向B→A B.溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動(dòng),電流抵消 C.溶液內(nèi)電流方向從A到B,電流I=net D.溶液內(nèi)電流方向從A到B,電流I=(n1+n2)et 解析:正電荷的定向移動(dòng)方向就是電流方向,負(fù)電荷定向移動(dòng)的反方向是電流方向。有正負(fù)電荷反向經(jīng)過(guò)同一截面時(shí),I=Qt公式中Q應(yīng)該是正、負(fù)電荷量絕對(duì)值之和。故I=n1e+n2et,電流方向由A指向B,故選項(xiàng)D正確。 答案:D 3.(多選)關(guān)于電流,下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.由I=Qt知,I與Q成正比 B.如果在任意相等的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面的電荷量相等,則導(dǎo)體中的電流是恒定的電流 C.因?yàn)殡娏饔蟹较?因而電流是矢量 D.電流的單位“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位 解析:I為Q與t的比,僅Q不足以決定I的大小,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由電流的定義式知選項(xiàng)B正確;電流的方向是一個(gè)標(biāo)號(hào),是一個(gè)正與反的關(guān)系,與矢量的方向概念不同,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;“安培”是國(guó)際單位制中的基本單位,選項(xiàng)D正確。 答案:BD 4.如圖所示,一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷,每米電荷量為q,當(dāng)此棒沿軸線方向做速率為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為(　　) A.vq B.qv C.qvS D.qvS 解析:在運(yùn)動(dòng)方向上假設(shè)有一截面,在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)截面的電荷量Q=vtq。等效電流I=Qt=vq,故選項(xiàng)A正確。 答案:A 5.一個(gè)半徑為r(m)的細(xì)橡膠圓環(huán),均勻地帶上Q(C)的負(fù)電荷,當(dāng)它以角速度ω(rad/s)繞中心軸線順時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),環(huán)中等效電流的大小為(　　) A.Q B.Q2π C.Qω2π D.2Qωπ 解析:負(fù)電荷Q均勻分布在橡膠環(huán)上,當(dāng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),在環(huán)上任取一截面,則一個(gè)周期T內(nèi)穿過(guò)此截面的電荷量為Q,因此應(yīng)用電流的定義式I=Qt,再結(jié)合圓周運(yùn)動(dòng)相關(guān)的知識(shí)即可求解。T=2πω,I=Qt=QT=Qω2π。 答案:C 6.(多選)某導(dǎo)體中的電流隨其兩端的電壓變化,如圖實(shí)線所示,則下列說(shuō)法中正確的是(　　) A.加5 V電壓時(shí),導(dǎo)體的電阻是5 Ω B.加12 V電壓時(shí),導(dǎo)體的電阻是8 Ω C.由圖可知,隨著電壓增大,導(dǎo)體的電阻不斷減小 D.由圖可知,隨著電壓減小,導(dǎo)體的電阻不斷減小 解析:U=5V時(shí),I=1.0A,R=UI=5Ω,同理U=12V時(shí),R=8Ω,由圖線可知隨著電壓的增大,電阻不斷增大,隨電壓的減小,電阻不斷減小,選項(xiàng)A、B、D正確,選項(xiàng)C錯(cuò)誤。 答案:ABD 7.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(chǎng),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(chǎng)時(shí),一小段長(zhǎng)為Δl的電子束內(nèi)電子個(gè)數(shù)是(　　) A.IΔleSm2eU B.IΔlem2eU C.IeSm2eU D.ISΔlem2eU 解析:設(shè)加速后電子的速度為v,則eU=12mv2。又I=neSv,n為單位體積內(nèi)的電子數(shù)目,故Δl長(zhǎng)內(nèi)的電子數(shù)目:N=nSΔl=IeSm2eUSΔl=IΔlem2eU。 答案:B 二、非選擇題（一） 8.(2014湖南婁底檢測(cè))如果導(dǎo)線中的電流為1 mA,那么1 s內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)是多少?若算得標(biāo)有“220 V 60 W”字樣的白熾燈正常發(fā)光時(shí)的電流為273 mA,則20 s內(nèi)通過(guò)燈絲的橫截面的電子個(gè)數(shù)是多少? 解析:q=It=110-31C=110-3C 設(shè)電子的數(shù)目為n,則 n=qe=110-31.610-19=6.251015(個(gè)) 當(dāng)標(biāo)有“220V60W”字樣的白熾燈正常發(fā)光時(shí),I=273mA。則 q=It=27310-320C=5.46C 設(shè)電子的數(shù)目為N,則 N=qe=5.461.610-19=3.41019(個(gè))。 答案:6.251015個(gè)　3.41019個(gè) 9.(2014湖北鄂州檢測(cè))若加在某導(dǎo)體兩端的電壓變?yōu)樵瓉?lái)的35時(shí),導(dǎo)體中的電流減小了0.4 A。如果所加電壓變?yōu)樵瓉?lái)的2倍,則導(dǎo)體中的電流為多大? 解析:依題意由歐姆定律得 R=U0I0=3U05I0-0.4,所以I0=1.0A 又R=U0I0=2U0I2,所以I2=2I0=2.0A。 答案:2.0 A 三、選擇題（二） 1.(2014河北承德檢測(cè))下列說(shuō)法正確的是(　　) A.通過(guò)導(dǎo)體的電流越大,則導(dǎo)體的電阻越小 B.當(dāng)加在導(dǎo)體(線性元件)兩端的電壓變化時(shí),導(dǎo)體中的電流也發(fā)生變化,但是電壓和電流的比值對(duì)這段導(dǎo)體來(lái)說(shuō)等于恒量 C.只有金屬導(dǎo)體的伏安特性曲線才是直線 D.歐姆定律也適用于非線性元件 解析:線性元件中,導(dǎo)體的電阻是其自身的性質(zhì),與通過(guò)導(dǎo)體的電流無(wú)關(guān),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電阻是反映導(dǎo)體對(duì)電流阻礙作用大小的物理量,與是否通電無(wú)關(guān),與電流和電壓的大小無(wú)關(guān),故選項(xiàng)B正確;線性元件的伏安特性曲線都是直線,歐姆定律只適用于線性元件,故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。 答案:B 2.(2014河南新鄉(xiāng)檢測(cè))金屬導(dǎo)體內(nèi)的電流增大,是因?yàn)?(　　) A.導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)增多 B.自由電子定向移動(dòng)的速率增大 C.金屬導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)傳播的速率增大 D.自由電子熱運(yùn)動(dòng)的速率增大 解析:導(dǎo)體單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是一定的,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;電流的微觀表達(dá)式為I=neSv,其中v是自由電子定向移動(dòng)的速率,所以選項(xiàng)B正確,選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤。 答案:B 3.(2014湖南永州檢測(cè))如圖所示,在一個(gè)阻值為R的導(dǎo)體兩端加上電壓U后,通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量q與通電時(shí)間t之間的關(guān)系為過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線,此圖線的斜率表示(　　) A.U B.R C.UR D.RU 解析:由I=qt及I=UR得斜率k=qt=UR。 答案:C 4.(2014上海檢測(cè))用電器A的電阻是用電器B電阻的2倍,加在A上的電壓是加在B上電壓的一半,那么通過(guò)A、B的電流IA和IB的關(guān)系是(　　) A.IA=2IB B.IA=IB C.IA=IB2 D.IA=IB4 解析:由I=UR得IAIB=UAUBRBRA=1212=14。 答案:D 四、非選擇題（二） 5.夏季某日午后,某地區(qū)距地面約1 km的空中有兩塊烏云,相距3 km,它們因與空氣摩擦帶電,致使兩塊烏云之間的電勢(shì)差能保持約為3109 V不變。已知空氣的電場(chǎng)擊穿場(chǎng)強(qiáng)為3106 V/m。請(qǐng)對(duì)以下問(wèn)題進(jìn)行估算。 (1)當(dāng)兩塊烏云相距多少米時(shí)會(huì)發(fā)生電閃雷鳴? (2)當(dāng)電閃雷鳴時(shí),若兩塊烏云之間通過(guò)的電荷量為500 C,可釋放多少能量? (3)這次放電現(xiàn)象歷時(shí)約0.01 s,則其平均電流約為多大? 解析:(1)由E=Ud得d=UE=31093106m=1000m。 (2)釋放的能量 E能=qU=5003109J=1.51012J。 (3)由電流的定義得 I=Qt=5000.01A=5104A。 答案:(1)1 000 m　(2)1.51012 J　(3)5104 A 6.在彩色電視機(jī)的顯像管中,電子槍射出的電子在加速電壓U作用下被加速,且形成大小為I的電流,若打在熒光屏上的高速電子全部被熒光屏吸收,設(shè)電子的質(zhì)量為m,電荷量為e,進(jìn)入加速電場(chǎng)之前的初速不計(jì)。求: (1)時(shí)間t內(nèi)打在熒光屏上的電子數(shù)為多少? (2)熒光屏受到的平均作用力為多大? 解析:(1)求時(shí)間t內(nèi)打在熒光屏上的電子數(shù),關(guān)鍵是求出在這段時(shí)間內(nèi)打在熒光屏上的總電荷量Q,單個(gè)電子的電荷量是e,便可求得電子數(shù)N。 在時(shí)間t內(nèi)打在熒光屏上的總電荷量是Q=It。 單個(gè)電子的電荷量為e,則打在熒光屏上的總電子數(shù)是N=Qe=Ite。 (2)求作用力的方法很多,如受力分析、根據(jù)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系即牛頓運(yùn)動(dòng)定律等。對(duì)本題來(lái)說(shuō),我們可以較簡(jiǎn)單地求出電子在一段時(shí)間內(nèi)的平均加速度,由牛頓第二定律便可求出平均作用力。 設(shè)電子在打到熒光屏之前的瞬時(shí)速度為v,由能量守恒定律得eU=12mv2,則v=2eUm,設(shè)電子與熒光屏作用的時(shí)間為T(mén),則這段時(shí)間內(nèi)的總電子數(shù)為N=ITe。 在時(shí)間T內(nèi)電子的平均加速度為 a=vT=2eUmT 由牛頓第二定律可得 F=m總a=Nma=ITm2eUmeT=Ie2meU。 答案:(1)Ite　(2)Ie2meU