第頁1電源和電流一、單選題1.在潮濕，高溫，高壓的情況下，絕緣體也有可能變?yōu)閷?dǎo)體，例如，空氣是絕緣體，但在一定條件下也可能轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)體。在雷電現(xiàn)象中，由于兩云層之間的電壓極高，將空氣擊穿，此時空氣就成了導(dǎo)體(如圖)。假設(shè)某次雷電持續(xù)的時間為0.5s，所形成的平均電流為6.4×104A，則這次雷電轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)為(A.3.2×1023個 B.6.4×1024個

C.2×1023個 D.42.一太陽能電池對一用電器供電時，在1min時間內(nèi)，通過該用電器的電荷量為1.2C，則通過用電器的電流為()A.10mA B.20mA C.40mA D.1.2A3.某手機的說明書的部分內(nèi)容如表所示，若用該手機只播放視頻，可以播放約15小時。下列說法正確的是()A.充滿電時電池可儲存的最大能量為3.5J B.放電時電池可輸出的最大電荷量為3.5C

C.播放視頻時的電流約為待機電流的30倍 D.播放視頻時的電流約為待機電流的1.3倍4.兩個完全相同的金屬球甲和乙所帶的電荷量分別為+Q1、-Q2，其中Q1>A.Q1+Q2t B.Q1-Q5.一橫截面積為S的銅導(dǎo)線，設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個自由電子，電子的電荷量為e，在時間t內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為N，則自由電子定向移動的速率為()A.NnSt B.NenSt C.NneSt 6.在顯像管的電子槍中，從熾熱的金屬絲中不斷放出的電子進入電壓為U的加速電場，設(shè)其初速度為零，經(jīng)加速離開電場后形成橫截面積為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，一小段長為Δl的電子束內(nèi)的電子個數(shù)是()A.IΔleSm2eU B.IΔlem7.超級電容車外觀與普通無軌電車相似，只是頭上不見了兩根“辮子”．電車底部裝了一種超級電容，車輛進站后的上下客間隙，車頂充電設(shè)備隨即自動升起，搭到充電站的電纜上，完成充電．其顯著優(yōu)點有：容量大、功率密度高、充電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬．如圖所示為某汽車用的超級電容器，規(guī)格為“48V,3000F”，放電電流為1000A，漏電電流為10mA，充滿電所用時間為30s，下列說法正確的是()A.充電電流約為480AB.放電能持續(xù)的時間超過10分鐘C.若汽車一直停在車庫，則電容器完全漏完電，時間不會超過100天D.充滿電后所儲存電荷量是手機鋰電池“4.2V,1000mAh”的40倍8.一長度為l的銅導(dǎo)線，共有n個自由電子，電子的電量為e。若時間t內(nèi)通過銅導(dǎo)線某一橫截面的電量為q，則電子定向移動的平均速率為（）A.qlnet B.lt C.elnqt D9.如圖所示的電路可以測出電路中電荷定向移動的平均速率：水槽中NaCl溶液的濃度為a(mol/m3)，每一塊矩形電極板的長為b、寬為c，電路穩(wěn)定時電流表的讀數(shù)為I，阿伏加德羅常數(shù)為NA，元電荷為e，則電荷定向移動的平均速率v的表達式是(A.vB.vC.vD.v10.對一粗細不均勻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，細的地方電流小 B.粗的地方電荷定向移動速率大，細的地方小

C.各處的電流大小相等 D.粗的地方電荷定向移動速率與細的地方相同11.如圖所示，一段截面積為S、長度為l的圓弧形橡膠棒，均勻帶有負電荷，圓弧的半徑為R，單位長度的橡膠棒所帶的電荷量為q，當此棒繞垂直于圓弧平面過圓心的軸、沿順時針方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動時，由于棒的運動而形成的環(huán)形等效電流的大小和方向分別為()A.ωql2π，沿順時針 B.ωql2π，沿逆時針 C.ωqlS2π12.一塊均勻的長方體金屬樣品如圖所示，長為a，寬為b，厚為c，金屬樣品的電阻率為ρ，金屬樣品中自由電子的電荷量為e，在樣品的C、D兩端加上電壓后樣品中自由電子定向移動的平均速率為v，測得通過樣品的電流為I，則()A.此時樣品的電阻為ρB.該金屬樣品中單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)為IC.該金屬樣品中單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)為ID.該金屬樣品中自由電子的總個數(shù)為cI13.某些腫瘤可以用“質(zhì)子療法”進行治療。在這種療法中，為了能讓質(zhì)子轟擊腫瘤并殺死癌細胞，首先要實現(xiàn)質(zhì)子的高速運動，該過程需要一種被稱作“粒子加速器”的裝置來實現(xiàn)。來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)粒子加速器加速后，形成細柱形的質(zhì)子流。某次治療時，所形成的質(zhì)子流的等效電流為I，則此時加速器的加速電壓U為(已知該細柱形的質(zhì)子流橫截面積為S，單位體積的質(zhì)子數(shù)為n，質(zhì)子的質(zhì)量為m，其電荷量為e)()A.mI22n2e3S2 B二、多選題14.半徑為R的橡膠圓環(huán)均勻帶正電，電荷量為Q，現(xiàn)使圓環(huán)繞垂直圓環(huán)所在的平面且通過圓心的軸以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，則由環(huán)產(chǎn)生的等效電流的情況正確的是()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，將橡膠圓環(huán)拉伸，使圓環(huán)半徑增大，電流將變大D.若使ω、Q不變，將橡膠圓環(huán)拉伸，使圓環(huán)半徑增大，電流將變小15.橫截面積為S的導(dǎo)線中，通有大小為I的電流，已知導(dǎo)線單位體積內(nèi)有n個自由電子，每個自由電子的電荷量為e，自由電子定向移動的平均速率為v，則在時間t內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)是()A.It B.nvt C.nSvt D.16.心臟除顫器，又稱電復(fù)律機，其工作原理是利用高壓整流后向儲能電容C充電，使電容器獲得一定的儲能。治療時，把兩電極板放于患者心臟附近，按下放電按鈕，在極短的時間內(nèi)完成放電。一般體外除顫能量在200～300J之間，最大不超過400J。若心臟除顫器的電容器的電容為C=16μF，在某次治療時設(shè)定除顫能量為200J。在2ms內(nèi)放電至兩極板間電壓為0，放電時忽略人體的電阻變化。已知充電后電容器貯存的電能表達式為E=12CUA.充電完成后，兩極板之間的電壓為5×103V B.放電完成后電容器的電容變?yōu)?

C.電容器最大的電壓約為7×10317.等離子體推進器的原理結(jié)構(gòu)如圖所示，首先由電子槍產(chǎn)生高速電子流，經(jīng)過碰撞，電子將等離子體發(fā)生器內(nèi)的惰性氣體電離，形成等離子體，最后等離子體中的正離子經(jīng)過靜電加速層加速后高速飛出，從而對等離子推進器產(chǎn)生作用力。假設(shè)正離子的質(zhì)量為m，電荷量為q，經(jīng)電壓為U的靜電加速層加速后形成電流為I的離子束，忽略離子進入靜電加速層的初速度，不計離子重力和離子間的相互作用力，下列說法正確的是()A.離子推進器是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能的裝置B.離子由靜電加速層噴出時的速度大小為qUC.單位時間內(nèi)，由靜電加速層噴出的離子數(shù)為ID.離子推進器產(chǎn)生的推力大小為I18.1911年英國物理學(xué)家盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)模型：電子圍繞原子核在高速旋轉(zhuǎn)。設(shè)電子質(zhì)量為m，電荷量為-e，氫原子核電荷量為+e，靜電力常量為k，電子繞原子核做勻速圓周運動的半徑為r。已知在孤立點電荷q的電場中，以無限遠處電勢為0時，距離該點電荷為r處的電勢A.電子做勻速圓周運動的速率vB.電子繞核運動時等效電流為eC.電子繞核運動一周時，該氫原子核施加的庫侖力對其做功WD.若無限遠處電勢為零，電子繞核運動的動能和電勢能的總和為-三、填空題19.在橫截面積為0.5m2的電解液中，(1)若5s內(nèi)沿相反方向通過此橫截面的正、負離子的電荷量均為5C，則電解液中的電流為________A；(2)若5s內(nèi)到達陽極的負離子和到達陰極的正離子均為5C，則電解液中的電流為________A.20.夏季某日，某地區(qū)距地面一定高度的空中有兩塊相距3km的足夠大的云團，受濕氣流影響，兩塊云團正在以5m/s的相對速度靠近，不斷與空氣摩擦生電．設(shè)兩塊云團之間電勢差保持3×109V不變，已知空氣電離的電場強度(即發(fā)生放電時的電場強度)為3×106V/m，云團間的電場可視為勻強電場，則大約經(jīng)過________s將會發(fā)生放電現(xiàn)象；在這次放電中，若從一塊云團移到另一塊云團的電荷量為500C，閃電歷時0.01s，則此過程中的平均電流為________A.四、計算題21.如圖所示為一塊手機電池背面的部分符號，求解下列問題：(1)電池充滿電后可提供的電能是多少？(2)若該電池可待機5天，待機電流的大小是多少？(3)若播放視頻時間為15h，則播放視頻的電流大小約是待機電流的多少倍？22.在彩色電視機的顯像管中，從電子槍射出的電子在加速電壓U的作用下，形成電流為I的電子流，如果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，進入加速電場之前的速度不計。求：（1）在時間t內(nèi)打在熒光屏上的電子數(shù)目；（2）電子打在熒光屏上的動量變化量大小。23.(1)電荷之間的作用力是通過電場產(chǎn)生的，地球?qū)ξ矬w的萬有引力也可認為是通過“引力場”來實現(xiàn)的。請類比電場強度的定義方法，寫出地球“引力場強度E引”的定義式，并結(jié)合萬有引力定律，推導(dǎo)距離地心為rr>R處的引力場強度的表達式，已知萬有引力常量為G。((2)經(jīng)典電磁理論認為：當金屬導(dǎo)體兩端電壓穩(wěn)定后，導(dǎo)體中產(chǎn)生分布不隨時間變化的恒定電場。恒定電場中，任何位置的電荷分布和電場強度都不隨時間變化，它的基本性質(zhì)與靜電場相同，在恒定電場的作用下，金屬中的自由電子做定向加速運動，在運動過程中與導(dǎo)體內(nèi)不動的粒子不斷碰撞，每次碰撞后定向移動的速度減為0。碰撞阻礙了自由電子的定向運動，結(jié)果是大量自由電子定向移動的平均速度不隨時間變化。某種金屬中單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)量為n，自由電子的質(zhì)量為m，所帶電荷量為e，如圖所示，由該種金屬制成的長為L，橫截面積為S的圓柱形金屬導(dǎo)體，將其兩端加上恒定電壓U。為了簡化問題，假設(shè)自由電子連續(xù)兩次與不動的粒子碰撞的時間間隔平均值為t0a、自由電子從靜止開始加速時間為t0時的速度vb、求金屬導(dǎo)體中的電流I24.某導(dǎo)線中的電流I=1×10-8A，導(dǎo)線的橫截面積S=1mm（1）在1s內(nèi)定向移動通過導(dǎo)線橫截面的電子個數(shù)N。（2）自由電子定向移動的速度大小v。（3）自由電子沿導(dǎo)線定向移動1cm所需要的時間t電源和電流答案與解析一、單選題1.【答案】C【解析】由電流的定義式q=It=6.4×104×0.5C=3.2×104C，這次雷電轉(zhuǎn)移電子的個數(shù)為n=qe2.【答案】B【解析】通過用電器的電流為I＝＝A＝0.02A＝20mA。B正確，A、C、D錯誤。如圖所示的石墨烯因為具有高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、高強度和獨特的二維結(jié)構(gòu)，在工業(yè)界被譽為“新材料之王”，并在能源裝備、交通運輸、航空航天、電子信息等傳統(tǒng)和新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域呈現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。假設(shè)某手機石墨烯電池容量為5000mA·h，充電時間為6min，則充電電流為()A.50A B.5AC.500mA D.50mA3.【答案】C【解析】根據(jù)q=It，可知充滿電時電池可儲存的最大電荷量為q=3.5×3600C=12600C，故放電時電池可輸出的最大電荷量為12600C，由于不知道電壓，故無法計算可儲存的最大能量，A、B錯誤；播放視頻時的平均電流約為I1=1260015×3600A≈0.2333A，待機電流約為I2=1260019×24×3600A≈0.0077A，電流之比為I1I2≈304.【答案】D【解析】兩完全相同的金屬球相互接觸后，電荷均分，故電荷分布穩(wěn)定時，每個金屬球的電荷量均為Q'=Q1-Q22，對甲球分析：甲5.【答案】A【解析】在t時間內(nèi)能通過某一橫截面的自由電子處于長度為vt的導(dǎo)線內(nèi)，此導(dǎo)線內(nèi)的自由電子數(shù)為N＝nvSt，所以自由電子定向移動的速率v＝NnSt，故A6.【答案】B【解析】設(shè)單位體積內(nèi)的電子數(shù)為n，對電子加速過程應(yīng)用動能定理得eU＝12mv所以電子剛出電場時的定向移動速度v＝2eU由電流的微觀表達式I＝nSqv得n＝ISqv＝則Δl內(nèi)的電子數(shù)目為N＝n·ΔlS＝IΔle7.【答案】D【解析】根據(jù)規(guī)格可知，充滿電時電荷量Q＝CU＝144000C，充電電流約為I1＝＝4800A，故A錯誤；放電電流為1000A，忽略漏電電流，放電能持續(xù)的時間t2＝＝144s，故B錯誤；電容器完全漏完電的時間t3＝＝14400000s≈166.7天，故C錯誤；手機鋰電池“4.2V,1000mAh”的電荷量為Q′＝3600C，＝40，故D正確．8.【答案】A【解析】設(shè)銅導(dǎo)線的橫截面積為S，則單位體積內(nèi)電子數(shù)為n0=nlS，根據(jù)電流定義式和微觀表達式可得I=qt，9.【答案】B【解析】設(shè)Δt時間內(nèi)通過橫截面積的電荷量為q，則有q=a?vΔt?bc?NA?2e，根據(jù)電流的定義式10.【答案】C【解析】同一根導(dǎo)體上的電流相等，故A錯誤，C正確；由I＝nqSv可得v＝，粗的地方電荷定向移動速率小，細的地方大，故B、D錯誤。11.【答案】B【解析】棒沿順時針方向轉(zhuǎn)動時，每轉(zhuǎn)一圈通過橫截面的電荷量為Q=ql，所用的時間為t=2πω，根據(jù)電流的定義式I=Qt可得到等效電流為I=ωql12.【答案】C【解析】根據(jù)電阻定律有R=ρlS=ρbac，故A錯誤；設(shè)該金屬樣品中單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)為為n，則單位時間內(nèi)有I=nacv·e，解得該金屬樣品中單位體積內(nèi)的自由電子個數(shù)n=Iacev，故B錯誤、C13.【答案】A【解析】根據(jù)動能定理有eU=12mv2，可得v=2eUm，根據(jù)電流的微觀表達式有I=neSv，解得U=mI二、多選題14.【答案】AB【解析】截取橡膠圓環(huán)的任一橫截面S，如圖所示，在橡膠圓環(huán)運動一周的時間T內(nèi)，通過這個橫截面的電荷量為Q，則有I＝qt＝QT；又T＝2πω，所以對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，A正確．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，B正確．若使ω、Q不變，將橡膠圓環(huán)拉伸，使環(huán)半徑增大，電流不變，C、D錯誤．15.【答案】CD【解析】根據(jù)電流的定義式I＝可知，通過該導(dǎo)線橫截面的電荷量q＝It，則在時間t內(nèi)通過該導(dǎo)線橫截面的電子數(shù)為N＝＝，再根據(jù)電流的微觀表達式I＝nevS，則可得N＝nSvt，故C、D正確，A、B錯誤。16.【答案】AC【解析】由公式E=12CU2，帶入數(shù)據(jù)解得U=5×103V，故A項正確；電容器的電容與所帶電量無關(guān)，由其本身決定，故B項錯誤；當除顫器的能量最大時，其電壓也最大，由題意可知，除顫器的最大能量為400J。由公式E=12CU2，解得Umax≈7×10317.【答案】CD【解析】離子推進器可將靜電加速層中的電能轉(zhuǎn)化為機械能，A錯誤；根據(jù)動能定理有qU=12mv2，離子由靜電加速層噴出時的速度大小為v=2qUm，B錯誤；若n表示單位時間內(nèi)由靜電加速層噴出的離子數(shù)，根據(jù)電流的定義有I=nq，單位時間內(nèi)，由靜電加速層噴出的離子數(shù)為n=Iq，C正確；D．Δt時間內(nèi)噴出離子的動量為18.【答案】BD【解析】電子做勻速圓周運動，則ke2r2=mv2r，解得速率v=ekrm，A錯誤；電子繞核運動時等效電流為I=e三、填空題19.【答案】(1)2(2)1【解析】(1)電流I＝qt＝5×25A＝2A，故電解液中的電流為2(2)到達陽極的負離子