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1.下列叙述中正确的是( )
A.导体中电荷运动就形成电流
B.国际单位制中电流的单位是安
C.电流强度是一个标量,其方向是没有意义的
D.对于导体,只要其两端电势差不为零,电流必定不为零
解析:选BD.电流产生的条件包括两个方面:一是有自由电荷;二是有电势差.导体中有大量的自由电子,因此只需其两端具有电势差即可产生电流,在国际单位制中电流的单位为安.
2.关于电源以下说法正确的是( )
A.电源的作用是在电源内部把电子由负极不断地搬运到正极,从而保持两极之间有稳定的电势差
B.电源的作用就是将其他形式的能转化为电能
C.只要电路中有电源,电路中就一定有电流
D.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
解析:选B.电源的作用是维持正、负极之间恒定的电势差,这需要电源不断地将负电荷向负极聚集,将正电荷向正极聚集,外电路中自由电子在电场力的作用下向正极移动,在电源内部,需要将正极上的电子搬运到负极,维持电势差不变,故A错.从能量角度来看,电源在搬运电荷的过程中,需要克服电场力做功,将其他形式的能转化为电能,B对.电路中有电流不仅需要电源,还需要电路是闭合的,故C错.电源是对电路提供能量的装置,故D错.
3.给一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电,下列说法正确的是( )
A.粗的地方电流大,细的地方电流小
B.粗的地方电荷定向移动速率大,细的地方小
C.各处的电流大小相同
D.粗的地方电荷定向移动速率小,细的地方大
解析:选CD.同一根导线上的电流相等,故C对.由I=nqSv知,D对.
4.一个电解槽中,单位体积的正、负离子数都是n,每个离子带电荷量为q,正、负离子的平均定向运动速度都为v,电解槽的横截面积为 S,试求通过电解槽的电流.
解析:在电解槽中,在垂直于v的方向上我们取一横截面,在单位时间内通过这个横截面的正、负离子数均为N=vSn,由于正负离子形成的电流同向,所以,电解槽中的电流为:I=eq \f(2Nq,t)=eq \f(2nqSv,1)=2nqSv. X k b 1 . c o m
答案:2nqSv
一、选择题
1.(2011年临沂高二检测)关于电源的作用,下列说法正确的是( )
A.电源的作用是能为电路持续地提供自由电荷
B.电源的作用是能直接释放出电能
C.电源的作用就是能保持导体两端的电压,使电路中有持续的电流
D.电源的作用就是使自由电荷运动起来
解析:选C.电源并不是产生电荷的装置,它的作用是保持导体两端有一定的电势差,从而使电路中有持续的电流产生,故只有C正确.
2.金属导体中有电流时,自由电子定向移动的速率为v1,电子热运动速率为v2,电流的传导速率为v3,则( )
A.v1最大
B.v2最大
C.v3最大
D.无法确定
解析:选C.电场传播的速率(或电流的传导速率)等于光速,而电子无规则热运动的速率,常温下数量级为105 m/s,自由电子定向移动的速率数量级一般为10-5 m/s,所以C选项正确.
3.在示波管中,电子枪2 s内发射了6×1013个电子,则示波管中电流的大小为( )
A.4.8×10-6 A
B.3×10-13 A
C.9.6×10-6 A
D.3×10-6 A
解析:选A.I=eq \f(q,t)=eq \f(ne,t)=eq \f(6×1013×1.6×10-19,2) A新 课 标 第 一 网
=4.8×10-6 A.
4.有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量,乙是甲的两倍,以下说法中正确的是( )
A.甲、乙两导体的电流相同
B.乙导体的电流是甲导体的两倍
C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍
D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等
解析:选B.由I=eq \f(q,t)知A错B对;由I=nqSv得:v甲=eq \f(1,4)v乙,所以C、D错.
5.北京正负电子对撞机的储存环是长为240 m的近似圆形轨道,当环中的电流为10 mA时,若电子的速率为十分之一光速,则在整个环中运行的电子数目为( )
A.5.0×1011
B.5×1019
C.1.0×1013
D.1.0×103
解析:选A.电子运动一周所需要的时间:
t=eq \f(240,\f(1,10)×3×108) s=8×10-6 s
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=8×10-6×10×10-3 C=8×10-8 Cwww.xkb1.com
环中具有电子数N=eq \f(q,e)=eq \f(8×10-8,1.6×10-19)个=5×1011个.故A对.
6.如图2-1-3所示,一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速率为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( )
图2-1-3
A.vq
B.eq \f(q,v)
C.qvS
D.qv/S
解析:选A.在运动方向假设有一截面,在t时间内通过截面的电量Q=vt·q.等效电流I=eq \f(Q,t)=vq,故A项正确.
7.如图2-1-4所示,电解池内有一价的电解液,t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设基元电荷为e,以下解释中正确的是( )
图2-1-4
A.正离子定向移动形成电流方向从A→B,负离子定向移动形成电流方向从B→A
B.溶液内正负离子向相反方向移动,电流抵消
C.溶液内电流方向从A→B,电流I=eq \f(n1+n2e,2t)
D.溶液内电流方向A→B,电流I=eq \f(n1+n2e,t)
解析:选D.正离子定向移动方向为电流方向,负离子定向移动方向和电流方向相反,正、负离子向相反方向移动,电流不能抵消,故A、B错.由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的,故C错,D对.
8.来自质子源的质子(初速度为零),经一直线加速器加速,形成电流为I的细柱形质子流.已知质子源与靶间的距离为d,质子电荷量为e,假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场,质子到达靶时的速度为 v,则质子源与靶间的质子数为( )
A.eq \f(Id,ev) B.eq \f(2Id,ev)
C.eq \f(Id,v) D.eq \f(2Id,v) 新课标第一网
解析:选B.设质子源与靶间的质子数为n,则I=eq \f(\f(ne,d),\f(v,2))=eq \f(nev,2d),n=eq \f(2Id,ev).
9.铜的原子量为m,密度为ρ,每摩尔铜原子有n个自由电子,今有一根横截面为S的铜导线,当通过的电流为I时,电子平均定向移动的速率为( )
A.光速c B.eq \f(I,neS)
C.eq \f(ρI,neSm) D.eq \f(mI,neSρ)
解析:选D.假设电子定向移动的速率为v,那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt·S中的自由电子数,而体积为vtS的铜的质量为vtSρ,摩尔数为eq \f(vtSρ,m),所以电量q=eq \f(vtSρne,m).因电流I=eq \f(q,t)=eq \f(vSρen,m),于是得:v=eq \f(Im,neSρ).
二、计算题
10.(1)在金属导体中,若10 s 内通过横截面的电荷量为10 C,则导体中的电流为多少安?
(2)某电解槽横截面积为0.5 m2,若10 s 内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C,则电解液中的电流为多少安?
解析:(1)10 s内通过某一横截面的电量是10 C,
所以 I=eq \f(q,t)=eq \f(10 C,10 s)=1 A
(2)正电荷形成的电流为I1=eq \f(10 C ,10 s)=1 A
负电荷形成的电流为I2=eq \f(10 C,10 s)=1 A
因负电荷形成的电流方向与其定向移动方向相反,所以两种电荷形成电流方向相同.
故电解液中的电流为:I=I1+I2=2 A.
答案:(1)1 A (2)2 A
11.导线中的电流是1 A,导线的横截面积为1 mm2. www.xkb1.com
(1)在 1 s 内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量 e=1.6×10-19C)?
(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5 ×1028 个自由电子)?
(3)自由电子沿导线移动 1 cm,平均要多少时间?
解析:(1)N=eq \f(q,e)=eq \f(It,e)=eq \f(1×1,1.6×10-19) 个=6.25 ×1018个.
(2)由公式I=neSv.
v=eq \f(I ,neS)=eq \f(1,8.5×1028×1.6×10-19×10-6) m/s
=7.4×10-5 m/s.
(3)以这样的速率沿导线传播1 m 需用时
t=eq \f(1,7.4×10-5 )s=3.8 h.
答案:(1)6.25×1018 (2)7.4×10-5 m/s (3)3.8 h
12.已知电子的电荷量为e,质量为m,氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动,则电子运动形成的等效电流大小为多少?
解析:取电子运动轨道的任一截面,在电子运动一周的时间T内,通过这个截面的电荷量q=e,则有:I=eq \f(q,T)=eq \f(e,T)
再由库仑力提供向心力有:xkb1.com
keq \f(e2,r2)=meq \f(4π2,T2)·r得T=eq \f(2πr,e) eq \r(\f(mr,k))
解得I=eq \f(e2,2πr2m)
eq \r(kmr).
答案:eq \f(e2,2πr2m)
eq \r(kmr)
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