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高中物理選修3-1電源與電流練習及答案解析(2)

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高中物理選修3-1電源與電流練習及答案解析

  6.如圖2-1-3所示,一根橫截面積為S的均勻長直橡膠棒上均勻帶有負電荷,每米電荷量為q,當此棒沿軸線方向做速率為v的勻速直線運動時,由于棒運動而形成的等效電流大小為(  )

  圖2-1-3

  A.vq B.qv

  C.qvS D.qv/S

  解析:選A.在運動方向假設有一截面,在t時間內(nèi)通過截面的電量Q=vt?q.等效電流I=Qt=vq,故A項正確.

  7.如圖2-1-4所示,電解池內(nèi)有一價的電解液,t s內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1,負離子數(shù)是n2,設基元電荷為e,以下解釋中正確的是(  )

  圖2-1-4

  A.正離子定向移動形成電流方向從A→B,負離子定向移動形成電流方向從B→A

  B.溶液內(nèi)正負離子向相反方向移動,電流抵消

  C.溶液內(nèi)電流方向從A→B,電流I=?n1+n2?e2t

  D.溶液內(nèi)電流方向A→B,電流I=?n1+n2?et

  解析:選D.正離子定向移動方向為電流方向,負離子定向移動方向和電流方向相反,正、負離子向相反方向移動,電流不能抵消,故A、B錯.由于溶液內(nèi)的電流是正、負離子共同形成的,故C錯,D對.

  8.來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零),經(jīng)一直線加速器加速,形成電流為I的細柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子源與靶間的距離為d,質(zhì)子電荷量為e,假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場是勻強電場,質(zhì)子到達靶時的速度為 v,則質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為(  )

  A.Idev B.2Idev

  C.Idv D.2Idv

  解析:選B.設質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為n,則I=nedv2=nev2d,n=2Idev.

  9.銅的原子量為m,密度為ρ,每摩爾銅原子有n個自由電子,今有一根橫截面為S的銅導線,當通過的電流為I時,電子平均定向移動的速率為(  )

  A.光速c B.IneS

  C.ρIneSm D.mIneSρ

  解析:選D.假設電子定向移動的速率為v,那么在t秒內(nèi)通過導體橫截面的自由電子數(shù)相當于在體積vt?S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vtSρm,所以電量q=vtSρnem.因電流I=qt=vSρenm,于是得:v=ImneSρ.

  高中物理選修3-1電源與電流練習(二)

  1.(1)在金屬導體中,若10 s 內(nèi)通過橫截面的電荷量為10 C,則導體中的電流為多少安?

  (2)某電解槽橫截面積為0.5 m2,若10 s 內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正、負離子的電荷量均為10 C,則電解液中的電流為多少安?

  解析:(1)10 s內(nèi)通過某一橫截面的電量是10 C,

  所以 I=qt=10 C10 s=1 A

  (2)正電荷形成的電流為I1=10 C 10 s=1 A

  負電荷形成的電流為I2=10 C10 s=1 A

  因負電荷形成的電流方向與其定向移動方向相反,所以兩種電荷形成電流方向相同.

  故電解液中的電流為:I=I1+I2=2 A.

  答案:(1)1 A (2)2 A

  2.導線中的電流是1 A,導線的橫截面積為1 mm2.

  (1)在 1 s 內(nèi),有多少個電子通過導線的橫截面(電子電荷量 e=1.6×10-19C)?

  (2)自由電子的平均移動速率是多大(設導體每立方米內(nèi)有8.5 ×1028 個自由電子)?

  (3)自由電子沿導線移動 1 cm,平均要多少時間?

  解析:(1)N=qe=Ite=1×11.6×10-19 個=6.25 ×1018個.

  (2)由公式I=neSv.

  v=I neS=18.5×1028×1.6×10-19×10-6 m/s

  =7.4×10-5 m/s.

  (3)以這樣的速率沿導線傳播1 m 需用時

  t=17.4×10-5 s=3.8 h.

  答案:(1)6.25×1018 (2)7.4×10-5 m/s (3)3.8 h

  3.已知電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,氫原子的電子在核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運動,則電子運動形成的等效電流大小為多少?

  解析:取電子運動軌道的任一截面,在電子運動一周的時間T內(nèi),通過這個截面的電荷量q=e,則有:I=qT=eT

  再由庫侖力提供向心力有:

  ke2r2=m4π2T2?r得T=2πre mrk

  解得I=e22πr2mkmr.

  答案:e22πr2mkmr

  高中物理選修3-1電源與電流練習(三)

  1.下列敘述中正確的是(  )

  A.導體中電荷運動就形成電流

  B.國際單位制中電流的單位是安

  C.電流強度是一個標量,其方向是沒有意義的

  D.對于導體,只要其兩端電勢差不為零,電流必定不為零

  解析:選BD.電流產(chǎn)生的條件包括兩個方面:一是有自由電荷;二是有電勢差.導體中有大量的自由電子,因此只需其兩端具有電勢差即可產(chǎn)生電流,在國際單位制中電流的單位為安.

  2.關(guān)于電源以下說法正確的是(  )

  A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負極不斷地搬運到正極,從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢差

  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,電路中就一定有電流

  D.電源實質(zhì)上也是一個用電器,也需要外界提供能量

  解析:選B.電源的作用是維持正、負極之間恒定的電勢差,這需要電源不斷地將負電荷向負極聚集,將正電荷向正極聚集,外電路中自由電子在電場力的作用下向正極移動,在電源內(nèi)部,需要將正極上的電子搬運到負極,維持電勢差不變,故A錯.從能量角度來看,電源在搬運電荷的過程中,需要克服電場力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,B對.電路中有電流不僅需要電源,還需要電路是閉合的,故C錯.電源是對電路提供能量的裝置,故D錯.

  3.給一粗細不均勻的同種材料制成的導體通電,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.各處的電流大小相同

  D.粗的地方電荷定向移動速率小,細的地方大

  解析:選CD.同一根導線上的電流相等,故C對.由I=nqSv知,D對.

  4.一個電解槽中,單位體積的正、負離子數(shù)都是n,每個離子帶電荷量為q,正、負離子的平均定向運動速度都為v,電解槽的橫截面積為 S,試求通過電解槽的電流.

  解析:在電解槽中,在垂直于v的方向上我們?nèi)∫粰M截面,在單位時間內(nèi)通過這個橫截面的正、負離子數(shù)均為N=vSn,由于正負離子形成的電流同向,所以,電解槽中的電流為:I=2Nqt=2nqSv1=2nqSv.

  答案:2nqSv
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