PAGEPAGE1第1節(jié)電源和電流[隨堂檢測(cè)]1．現(xiàn)代生活離不開電源，電子表、照相機(jī)、移動(dòng)電話、計(jì)算器及很多電子產(chǎn)品，都須要配備各種各樣的電源．以下關(guān)于電源的說法正確的是()A．電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極，從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差B．電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能C．只要電路中有電源，電路中就肯定有電流D．電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器，也須要外界供應(yīng)能量解析：選B．電源的作用是維持正、負(fù)極之間有肯定的電勢(shì)差，這須要電源不斷地將其內(nèi)部的負(fù)電荷向負(fù)極聚集，將正電荷向正極聚集．外電路中自由電子在電場(chǎng)力的作用下向正極移動(dòng)；在電源內(nèi)部，須要將正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極，維持電勢(shì)差不變，故A錯(cuò)誤．從能量轉(zhuǎn)化的角度來看，電源在搬運(yùn)電荷的過程中，須要克服電場(chǎng)力做功，將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，故B正確．若要電路中有電流，不僅須要有電源，還須要電路是閉合的，兩者缺一不行，故C錯(cuò)誤．電源是對(duì)電路供應(yīng)能量的裝置，故D錯(cuò)誤．2．(多選)如圖所示，將左邊的銅導(dǎo)線與右邊的鋁導(dǎo)線連接起來，已知鋁導(dǎo)線的橫截面積是銅導(dǎo)線橫截面積的兩倍，在銅導(dǎo)線上取一個(gè)截面A，在鋁導(dǎo)線上取一個(gè)截面B，若在1秒內(nèi)垂直地通過它們的電子數(shù)相等，那么，通過這兩個(gè)截面的()A．電流相等B．電流不相等C．自由電子定向移動(dòng)的速率相等D．自由電子定向移動(dòng)的速率不相等解析：選AD．由電流定義知I＝eq\f(q,t)＝eq\f(ne,t)，A正確，B錯(cuò)誤．由電流的微觀表達(dá)式I＝nSqv知，I、n、q均相等，因?yàn)镾A<SB，所以vA>vB，C錯(cuò)誤，D正確．3．(高考上海卷)重離子腫瘤治療裝置中的回旋加速器可放射＋5價(jià)重離子束，其束流強(qiáng)度為1．2×10－5A，則在1s內(nèi)放射的重離子個(gè)數(shù)為(e＝1．6×10－19C)()A．3．0×1012 B．1．5×1013C．7．5×1013 D．3．75×1014答案：B4．已知銅導(dǎo)線中的電流為1A，銅導(dǎo)線的橫截面積為1mm2，求：(1)在1s內(nèi)，有多少個(gè)電子通過銅導(dǎo)線的橫截面？(電子電荷量e＝1．6×10－19C)(2)自由電子的平均移動(dòng)速率多大？(設(shè)銅導(dǎo)線中每立方米含有8．5×1028個(gè)自由電子)解析：(1)1s內(nèi)通過銅導(dǎo)線橫截面的電荷量為q＝It＝1C．所以1s內(nèi)通過銅導(dǎo)線橫截面的電子個(gè)數(shù)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(1,1．6×10－19)(個(gè))＝6．25×1018(個(gè))．(2)由電流的微觀表達(dá)式I＝nqSv得自由電子的平均移動(dòng)速率v＝eq\f(I,nqS)＝eq\f(1,8．5×1028×1．6×10－19×1×10－6)m/s≈7．35×10－5m/s．答案：(1)6．25×1018個(gè)(2)7．35×10－5m/s[課時(shí)作業(yè)][學(xué)生用書P129(單獨(dú)成冊(cè))]一、單項(xiàng)選擇題1．關(guān)于電流的說法中正確的是()A．依據(jù)I＝eq\f(q,t)，可知I與q成正比B．假如在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流C．電流有方向，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：選D．依據(jù)電流的定義式可知，電流與q、t皆無關(guān)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；雖然電流是標(biāo)量，但是卻有方向，因此在任何相等的時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量雖然相等，但假如方向改變，電流也不是恒定電流，所以選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤；選項(xiàng)D正確．2．金屬導(dǎo)體內(nèi)電流增加，是因?yàn)?)A．導(dǎo)體內(nèi)單位體積的自由電子數(shù)增多B．導(dǎo)體內(nèi)自由電子定向移動(dòng)的速率增大C．導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的傳播速率增大D．導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速率增大解析：選B．對(duì)于確定的金屬導(dǎo)體，單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)是肯定的，而且導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)的傳播速率也是肯定的，所以A、C錯(cuò)誤；導(dǎo)體內(nèi)電流增加是由于自由電子定向移動(dòng)的速率增大，使得單位時(shí)間內(nèi)穿過導(dǎo)體橫截面的電荷量增大，B正確；導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動(dòng)與電流的大小無干脆關(guān)系，D錯(cuò)誤．3．一段粗細(xì)勻稱的銅導(dǎo)線的橫截面積是S，導(dǎo)線單位長(zhǎng)度內(nèi)的自由電子數(shù)為n，銅導(dǎo)線內(nèi)的自由電子所帶的電荷量為e，自由電子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率為v0，導(dǎo)線中通過的電流為I．則下列說法中正確的是()A．自由電子定向移動(dòng)的速率為v0B．自由電子定向移動(dòng)的速率為v＝eq\f(I,neS)C．自由電子定向移動(dòng)的速率為真空中的光速cD．自由電子定向移動(dòng)的速率為v＝eq\f(I,ne)解析：選D．v0為電子做無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率，非定向移動(dòng)速率，故A錯(cuò)誤．對(duì)于電流微觀表達(dá)式I＝nqSv，式中n為單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)，而本題中n為單位長(zhǎng)度內(nèi)的自由電子數(shù)，t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線某一橫截面的自由電子數(shù)為nvt，電荷量Q＝nvte，所以電流I＝eq\f(Q,t)＝nev，所以v＝eq\f(I,ne)，故B、C錯(cuò)誤，D正確．4．電路中有一電阻，通過電阻的電流為5A，當(dāng)通電5分鐘時(shí)，通過電阻橫截面的電子數(shù)為()A．1500個(gè) B．9．375×1019個(gè)C．9．375×1021個(gè) D．9．375×1020個(gè)解析：選C．q＝It，n＝eq\f(q,e)＝eq\f(It,e)＝9．375×1021個(gè)．5．如圖所示的電解池，在1s的時(shí)間內(nèi)，共有3C的正離子和3C的負(fù)離子通過截面xy，則這個(gè)電路中的電流是()A．0A B．1．5AC．3A D．6A解析：選D．電解液中的正、負(fù)離子定向移動(dòng)的方向相反，故它們產(chǎn)生同向的電流，由公式I＝eq\f(q,t)得，電路中的電流I＝eq\f(3＋3,1)A＝6A，故D正確．6．(2024·重慶市萬(wàn)州二中高二期中)北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是周長(zhǎng)為240m的近似圓形軌道．當(dāng)環(huán)中電子以光速的eq\f(1,10)流淌而形成10mA的電流時(shí)，環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為(已知光速c＝3×108ms，電子電荷量e＝1．6×10－19C)()A．5×1010 B．5×1011C．1×102 D．1×104解析：選B．電子運(yùn)動(dòng)一周所須要的時(shí)間：t＝eq\f(240,\f(1,10)×3×108)s＝8×10－6s在圓形軌道上任取一橫截面，則在t時(shí)間內(nèi)整個(gè)環(huán)中的電子剛好都通過該截面，故環(huán)中具有電子的電量為：q＝It＝10×10－3×8×10－6C＝8×10－8C環(huán)中具有電子數(shù)N＝eq\f(q,e)＝eq\f(8×10－8,1．6×10－19)個(gè)＝5×1011個(gè)．7．銅的摩爾質(zhì)量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子，今有一根橫截面積為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)速率為()A．光速c B．eq\f(I,neS)C．eq\f(Iρ,neSm) D．eq\f(mI,neSρ)解析：選D．假設(shè)電子定向移動(dòng)的速率為v，那么在t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vtS中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtSρ，摩爾數(shù)為eq\f(vtSρ,m)，所以電量q＝eq\f(vtSρne,m)，I＝eq\f(q,t)＝eq\f(vSρne,m)，于是得：v＝eq\f(Im,neSρ)．二、多項(xiàng)選擇題8．關(guān)于電流的方向，下列說法中正確的是()A．電源供電的外部電路中，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端B．電源內(nèi)部，電流的方向是從高電勢(shì)一端流向低電勢(shì)一端C．電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相同D．電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流方向與電子運(yùn)動(dòng)方向相反解析：選AD．在電源的外部電路中，電流從正極流向負(fù)極，在電源內(nèi)部，電流從負(fù)極流向正極，電源正極電勢(shì)高于負(fù)極電勢(shì)，所以A正確，B錯(cuò)誤；電子帶負(fù)電，電子運(yùn)動(dòng)形成的電流方向與電子運(yùn)動(dòng)的方向相反，C錯(cuò)誤，D正確．9．給一粗細(xì)不勻稱的同種材料制成的導(dǎo)體通電，下列說法正確的是()A．粗的地方電流大，細(xì)的地方電流小B．粗的地方電荷定向移動(dòng)速率大，細(xì)的地方小C．各處的電流大小相同D．粗的地方電荷定向移動(dòng)速率小，細(xì)的地方大解析：選CD．同一根導(dǎo)線上的電流相等，故C對(duì)；由I＝nqSv可得v＝eq\f(I,nqS)，故D對(duì)．10．(2024·福建寧德一中高二檢測(cè))半徑為R的橡膠圓環(huán)勻稱帶正電，總電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直環(huán)所在平面且通過圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流應(yīng)滿意()A．若ω不變而使電荷量Q變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍B．若電荷量Q不變而使ω變?yōu)樵瓉淼?倍，則電流也將變?yōu)樵瓉淼?倍C．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變大D．若使ω、Q不變，將橡膠環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流將變小解析：選AB．截取圓環(huán)的任一截面S，如圖所示，在橡膠圓環(huán)運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過這個(gè)截面的電荷量為Q，則有：I＝eq\f(q,t)＝eq\f(Q,T)，又T＝eq\f(2π,ω)，所以I＝eq\f(Qω,2π)．分析各選項(xiàng)可知本題選A、B．三、非選擇題11．如圖所示，在NaCl溶液中，正、負(fù)電荷定向移動(dòng)，方向如圖中所示，若測(cè)得2s內(nèi)分別有1．0×1018個(gè)Na＋和Cl－通過溶液內(nèi)部的橫截面M，溶液中的電流方向如何？電流為多大？解析：NaCl溶液導(dǎo)電是靠自由移動(dòng)的Na＋和Cl－，它們?cè)陔妶?chǎng)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)．因?yàn)殡娏鞣较驗(yàn)檎姾啥ㄏ蛞苿?dòng)的方向，故溶液中電流方向與Na＋定向移動(dòng)的方向相同，即由A流向B．Na＋和Cl－都是一價(jià)離子，每個(gè)離子的電荷量為e＝1．6×10－19C，NaCl溶液導(dǎo)電時(shí)，Na＋由A向B定向移動(dòng)，Cl－由B向A定向移動(dòng)，負(fù)離子的運(yùn)動(dòng)可以等效地看做正離子沿相反方向的運(yùn)動(dòng)，可見，每秒鐘通過橫截面M的電荷量為兩種離子電荷量的肯定值之和，則有I＝eq\f(q,t)＝eq\f(|q1|＋|q2|,t)＝eq\f(1．0×1018×1．6×10－19＋1．0×101