（素能提升训练）第十一章 1.电源和电流-【勤径学升·同步练测】2024-2025学年高中物理必修第三册（人教版2019）

1．电源和电流 [对应素能提升训练第25页] 1．2022年4月15日，我国成功将中星6D卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务圆满成功，卫星两翼的太阳能电池板可把太阳能转化为电能供卫星使用。下列关于电源和电流的说法中，正确的是(　　) A．电解液中正、负离子定向移动的方向相反时，形成的电流方向也是相反的 B．在电源内部，电源把电子由正极搬运到负极 C．电流既有大小又有方向，它是一个矢量 D．只要物体两端电势差不为零，就一定有电流存在 解析　电流的方向是正电荷定向移动的方向，或者是负电荷定向移动的反方向，则电解液中正、负离子定向移动的方向相反时，形成的电流方向是相同的，A错误；在电源内部，电源通过非静电力把电子由正极搬运到负极，B正确；电流既有大小又有方向，但是电流的合成不遵循平行四边形定则，则电流是一个标量，C错误；形成电流的条件是导体内部有自由移动的电荷以及导体两端存在电势差；当物体两端电势差不为零时，不一定有电流存在，D错误。 答案　B 2．关于电流，下列说法正确的是(　　) A．导体中无电流的原因是其内部的自由电荷停止了运动 B．同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大 C．由于电荷做无规则热运动的速率比电荷定向移动速率大得多，故电荷做无规则热运动形成的电流也就大得多 D．电流的传导速率就是导体内自由电荷的定向移动速率 解析　导体中无电流时，内部的自由电荷仍在做无规则的热运动，A错误；由I＝nqSv可知，同一个金属导体接在不同的电路中，通过的电流往往不同，电流大说明那时导体内自由电荷定向运动的速率大，B正确；电流的大小与电荷无规则运动的快慢无关，C错误；电流的传导速率是电场传播的速度，约为光速，而自由电荷的定向移动速率远小于光速，D错误。 答案　B 3．“救命神器”——自动体外除颤仪(AED)是通过一个充电的电容器对心颤患者皮肤上的两个电极板放电，让一部分电荷通过心脏，刺激患者的心脏恢复正常跳动。如图是一次除颤器的模拟治疗，该除颤器的电容器电容为15 μF，充电至3.0 kV的电压，如果电容器在0.9 ms的时间内完成放电，则本次实验通过人体的电荷量及放电的平均电流分别为(　　) A．0.045 C，50 A　　 B．0.045 C，5 A C．45 C，5 A D．45 C，50 A 解析　本次实验通过人体的电荷量Q＝CU＝15×10－6×3 000 C＝0.045 C，放电的平均电流为I＝＝ A＝50 A，A正确。 答案　A 4．第26届国际计量大会重新定义了电流单位安(A)，当元电荷e以单位C(即A·s)表示时，将其数值取为1.602 176 634×10－19 C来定义安(培)。则在新的定义下流过金属导体的电流为1 A时，单位时间内通过导体横截面的电子个数为(　　) A．1×10－19 B．1.602 176 634×1019 C． D． 解析　根据q＝It＝ne，可得电子个数n＝＝，故C正确，A、B、D错误。 答案　C 5．某些肿瘤可以用“质子疗法”进行治疗。在这种疗法中，为了能让质子进入癌细胞，首先要实现质子的高速运动，该过程需要一种被称作“粒子加速器”的装置来实现。质子先被加速到较高的速度，然后轰击肿瘤并杀死癌细胞。如图所示，来自质子源的质子(初速度为零)，经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱形的质子流。已知细柱形的质子流横截面积为S，等效电流为I；质子的质量为m，电荷量为e。那么这束质子流内单位体积的质子数n是 (　　) A． B． C． D． 解析　质子在加速电场中加速，有Ue＝ mv2，根据电流的微观表达式I＝nqSv，解得n＝，D正确。 答案　D 6．原子中的电子绕原子核的运动可等效为环形电流。设氢原子的电子在半径为r的圆周轨道上绕核运动，电子的质量为m，电荷量为e，试求等效电流的大小。 解析　库仑力提供了电子做匀速圆周运动的向心力，则有k＝m， 解得电子做匀速圆周运动的速度v＝e， 做匀速圆周运动的周期T＝， 得电子绕核运动的周期T＝， 截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＝＝＝。 答案　 7．某品牌手机电池上的文字说明如图所示，由此可知该电池不接负载时两端电压和所储存的最大电能是(　　) ZTE锂离子电池　　GB/T18287－2000 型号：Li3706T42P3h614062 标称电压：3.7 V　　充电限制电压：4.2 V 额定容量：6 000 mA·h A．4.2 V　9.07×104 J B．3.7 V　9.07×104 J C．4.2 V　7.99×104 J D．3.7 V　7.99×104 J 解析　由铭牌可知，该电池不接负载时两端电压U＝3.7 V，储存总电荷量Q＝6 000 mA·h，根据电流做的功等于消耗的电能，所以储存的最大电能E电能＝W＝QU＝6 000×10－3× 3 600×3.7 J≈7.99×104 J。 答案　D 8．(多选)北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道，当环中电子以3×107 m/s的速度流动而形成的电流10 mA时，则环中(已知电子的电荷量e＝－1.6×10－19 C)(　　) A．电流方向和负电子运动方向相同 B．电流方向和正电子运动方向相同 C．运行的电子数目为5×1011个 D．运行的电子数目为1×104个 解析　电流方向是正电荷定向运动的方向，与负电荷定向运动的方向相反，A错误，B正确。电子运动整个环的周长所用时间为t＝＝ s＝8×10－6 s，设环中电子的数目为N，则由I＝＝可得N＝＝5×1011个，C正确，D错误。 答案　BC 9．在MgCl2溶液中，正、负电荷定向移动方向如图所示，若测得2 s内分别有5.0×1015个Mg2＋和1.0×1016个Cl－通过溶液内部的横截面M，那么通过横截面M的电流大小和方向是(　　) A．0.08 mA　水平向右 B．0.08 mA　水平向左 C．1.6 mA　水平向右 D．0.16 mA　水平向左 解析　电解液中的电流是正、负离子沿相反的方向同时移动而形成的，所以通过某一横截面的电荷量应为两种离子电荷量的绝对值之和。MgCl2溶液导电是靠自由移动的Mg2＋和Cl－，它们在电场力作用下向相反方向运动。因为规定电流方向为正电荷定向移动的方向，故溶液中电流方向与Mg2＋定向移动方向相同，即水平向右。MgCl2溶液导电时，Mg2＋水平向右移动，Cl－水平向左移动，负离子的运动可以等效地看作正离子沿相反方向的运动，则有I＝＝＝ A＝1.6 mA，故C正确。 答案　C 10．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设带电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，其电流的等效电流强度I和方向为(　　) A．　顺时针　　 B．　顺时针 C．　逆时针　　 D．　逆时针 解析　电子绕核运动可等效为一环形电流，电子运动周期为T＝，根据电流的定义式得：电流强度为I＝＝＝，因为电子带负电，所以电流方向与电子定向移动方向相反，即沿逆时针方向，故C正确。 答案　C 11．某同学设计了一种利用放射性元素β衰变的电池，该电池采用金属空心球壳结构，如图所示，在金属球壳内部的球心位置放有一小块与球壳绝缘的放射性物质，放射性物质与球壳之间是真空，球心处的放射性物质的原子核发生β衰变，向四周均匀发射电子，电子的电荷量为e。已知单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，在金属壳外表面有一块极小的圆形面积S，其直径对球心的张角为α弧度，则通过S的电流大小约为(　　) A．　 B．　 C．　 D． 解析　单位时间内从放射性物质射出的电子数为N，则t时间内从放射性物质射出的电荷量Q总＝Net，结合几何关系可知在金属壳外表面一块极小的圆形面积S上的电荷量为Q＝Q总＝Net，根据电流的定义得I＝＝，故选A。 答案　A 12. “氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量，其装置如图所示，在氢火焰的作用下，有机物的分子电离为一价正离子和自由电子，而无机物的分子不会电离。设单位时间内有n摩尔被检测气体进入检测器，调节滑动变阻器，使得电流表的示数逐渐变大，直到达到最大值 I，求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K是多少。(阿伏加德罗常数为NA，电子的电荷量为e) 解析　电流达到最大值I后，表明电离出来的电子全部到达了阳极，设经过时间t到达极板的电荷量为q，则q＝It，被电离的有机物分子的数目 N′＝＝，则有机物分子与被检测气体分子的数目的比值为K＝＝＝。 答案　 学科网（北京）股份有限公司 $$