11.1 电源和电流 课时训练-2026-2027学年高二物理上学期人教版必修3

**基本信息** 高中物理“电源和电流”新授课同步练，含11道选择（1道多选）、2道计算，分层设计清晰，通过基础公式应用→微观机制理解→实际情境综合，构建“物理观念+科学思维”的知识巩固路径。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|电流定义式、方向判断、基本计算|如第1题直接应用I=Q/t，第3题重离子束电流计算，巩固物理观念| |中档层|电流微观表达式、电解液电流|如第4题铜导线电子定向速率推导，第6题电解液正负离子电流分析，体现科学推理| |提升层|实际情境应用、综合计算|如第8题超级电容充放电分析，第13题风力发电功率计算，融合科学探究与社会责任|

第1节 电源和电流 课时训练 一、选择题: 1.如图所示是通有恒定电流的某段导体。在5 s内有10 C的负电荷向右通过横截面A，则导体内电流的大小和方向分别是(　　) A.2 A、向右 B.2 A、向左 C.50 A、向右 D.50 A、向左 2.一宽为d的绝缘薄传送带，以速率v运动。已知传送带单位面积上带有q的电荷量，则传送带运动形成的等效电流大小为(　　) A.vq B. C.vdq D. 3.重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射＋5价重离子束，其电流为1.2× 10－5 A，则在1 s内发射的重离子个数为(e＝1.6×10－19 C)(　　) A.3.0×1012 B.1.5×1013 C.7.5×1013 D.3.75×1014 4.铜的摩尔质量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面积为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子定向移动的平均速率为(　　) A.光速c B. C. D. 5.某电解池中，若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是(　　) A.0.8 mA，水平向左 B.0.08 mA，水平向左 C.1.6 mA，水平向右 D.0.16 mA，水平向右 6.如图所示，电解池内有一价离子的电解液，t时间内通过溶液内面积为S的截面的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，以下说法中正确的是(　　) A.当n1＝n2时电流强度为零 B.当n1＞n2时，电流方向从A→B，电流强度为I＝ C.当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度为I＝ D.溶液内电流方向从A→B，电流强度为I＝ 7.安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流。设电荷量为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，关于该环形电流的说法，正确的是(　　) A.电流大小为，电流方向为顺时针 B.电流大小为，电流方向为顺时针 C.电流大小为，电流方向为逆时针 D.电流大小为，电流方向为逆时针 8.如图是中国宁波公交使用的全球首创超级电容储存式现代电车，该电车没有传统无轨电车的“辫子”，核心元器件是“3 V，12 000 F”石墨烯纳米混合型超级电容器，该电容器能反复充放电100万次，使用寿命长达十年，被誉为“21世纪的绿色交通”，下列说法正确的是(　　) A.电容器放电的过程中，电荷量逐渐减少，电容也逐渐减小 B.电容器充电的过程中，电荷量逐渐增加，电容保持不变 C.电容器放电的过程中，电荷量逐渐减少，电容器两极板间的电压不变 D.若标有“3 V，12 000 F”的电容器从电荷量为零到充满电用时30 s，则充电平均电流为3 600 A 9.一根导线，分别通以不同电流，并保持温度不变，当电流较大时，以下说法正确的是(　　) A.单位体积内自由电子数较多 B.自由电子定向移动的速率较大 C.自由电子的热运动速率较大 D.电流的传导速度较大 10.一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S，导线单位长度内的自由电子数为n，铜导线内的每个自由电子所带的电荷量为e，自由电子做无规则热运动的速率为v0，导线中通过的电流为I。则下列说法正确的是(　　) A.自由电子定向移动的速率为v0 B.自由电子定向移动的速率为v＝ C.自由电子定向移动的速率为真空中的光速c D.自由电子定向移动的速率为v＝ 11.(多选)如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是(　　) 整车型号 CH830BEV 最大设计总质量 1 800 kg 动力电池容量 60 A·h 驱动电机额定功率 30 kW 驱动电机型号 WXMP30LO 车辆设计代号VIN LVFAD1A3440000003 A.该电池的容量为60 A·h B.该电池以6 A的电流放电，可以工作10 h C.该电池以6 A的电流放电，可以工作60 h D.该电池充完电可贮存的电荷量为60 C 二、计算题: 12.一个半径为R的绝缘圆盘，绕垂直圆盘的转动轴以角速度ω沿逆时针方向做匀速转动，圆盘边缘上均匀地分布着一圈电荷，电性均为负，单位圆弧上所带的电荷量为q。当圆盘转动时，求这些电荷所形成的电流大小并说明电流的方向如何。 13.风力发电是利用风能的一种方式，风力发电机可以将风能(气流的动能)转化为电能，其主要部件如图所示。已知某风力发电机风轮机旋转叶片正面迎风时的有效受风面积为S，运动的空气与受风面作用后速度变为零，风力 发电机将风能转化为电能的效率和空气密度均保持不变。当风速为v且风向与风力发电机受风面垂直时，风力发电机输出的电功率为P。求： (1)在同样的风向条件下，风速为时这台风力发电机输出的电功率； (2)利用风能发电时由于风速、风向不稳定，会造成风力发电输出的电压和功率不稳定。请你提出一条合理性建议，解决这一问题。 参考答案： 1.答案　B解析　根据电流的定义式I＝，可得电流的大小为I＝ A＝2 A，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与其定向移动的方向相反，故电流向左。 2.答案　C解析　时间t内传送带运动的距离x＝vt, x长的传送带上带的电荷量Q＝xdq＝ vtdq，由电流的定义知传送带运动形成的等效电流的大小I＝＝vdq，选项C正确，A、B、D错误。 3.答案　B解析　根据公式Q＝It，可得在单位时间内发射的粒子的电荷量为Q＝1.2×10－5 C，故个数为n＝＝个＝1.5×1013个，B正确。 4.答案　D解析　假设电子定向移动的平均速率为v，那么在t时间内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vtS中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为，所以电荷量q＝，因电流I＝＝，于是得到v＝。故D正确。 5.答案　C解析　2 s内流过某截面M的电荷量为 Q＝5.0×1015×2×1.6×10－19 C＋1.0×1016×1.6×10－19 C＝3.2×10－3 C 则由电流的定义可知I＝＝ A＝1.6 mA 由于正离子水平向右移动，则电流的方向向右。故A、B、D错误，C正确。 6.答案　D解析　正离子定向移动方向就是电流方向，负离子定向移动的反方向也是电流方向；有正、负离子向相反方向经过同一截面时，公式I＝中的q应是正、负离子电荷量绝对值之和，故I＝，电流方向由A指向B，与正、负离子的数量无关，A、B、C错误，D正确。 7.答案　C解析　电流大小I＝＝＝，方向与电子运动的方向相反，即沿逆时针方向，选项C正确。 8.答案　B解析　电容器放电过程中，电荷量逐渐减少，电容不变，两极板间电压逐渐减小，故A、C错误；电容器充电过程中，电荷量增加，电容不变，故B正确；由电容器定义式可知，充满电荷量为Q＝CU＝36 000 C，电流的实质为单位时间通过的电荷量，则平均电流为I＝＝1 200 A，故D错误。 9.答案　B解析　对同一根导线单位体积内的自由电子数是一样的，A错误；电流和自由电子的定向移动的速率有关，与自由电子的热运动速率无关，故B正确，C错误；电流的传导速度是电场的形成速度等于光速c，和电流的大小无关，选项D错误。 10.答案　D解析　v0为自由电子做无规则热运动的速率，不是定向移动速率，故A错误；对于电流微观表达式I＝nqSv，式中n为单位体积内的自由电子数，而本题中n为单位长度内的自由电子数，则t时间内通过导线某一横截面的自由电子数为nvt，电荷量q＝nvte，所以电流I＝＝nev，所以v＝，故B、C错误，D正确。 11.答案　AB解析　从题图标识牌可知电池的容量为60 A·h，即以6 A的电流放电可工作10 h，故A、B正确，C错误；该电池充完电可贮存的电荷量q＝60×3 600 C＝2.16×105 C，故D错误。 12.答案　ωRq　顺时针 解析　设周期为T，则T＝，I＝＝＝＝ωRq。 由于电荷电性为负，所以电流的方向为顺时针方向。 13.答案　(1)　(2)见解析 解析　(1)单位时间内垂直吹向旋转叶片有效受风面积的空气的质量为m＝ρSv 这些空气所具有的动能为 Ek＝ρSv3 设风力发电机将风能转化为电能的效率为k， 则风力发电机输出的电功率为P＝kEk＝kρSv3 当风速为时输出的电功率P′＝kρS＝P。 (2)若风向改变，可以调整风车的叶面朝向，使叶面与风速垂直，风力发电机更多地接受风能；风大时可以让风力发电机将多余的电能给蓄电池充电，把电能储存起来，发电机输出功率变小时用蓄电池辅助供电等。 学科网（北京）股份有限公司 $