内容正文:
第十一章 电路及其应用
1 电源和电流
基础过关练
题组一 对电源和电流的理解
1.关于电源和电流,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搬运到正极,保持两极之间有稳定的电势差
B.电源实质上也是一个用电器,也需要外界提供能量
C.单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流越大
D.导体中的电流一定是由自由电子的定向移动形成的
题组二 电流的计算
2.(2026山东省实验中学一诊)如图所示,一根均匀带电的长直橡胶棒沿着轴线方向向右做速度为v的匀速直线运动。若棒横截面积为S,单位长度所带的电荷量为-q(q>0),则由于棒的运动形成的等效电流大小和方向为( )
A.qv,向右 B.qv,向左 C.,向右 D.,向左
3.(2026江苏苏州第十中学月考)如图所示,来自电子源的电子(初速度为零)经电压为U的加速器加速,形成细柱形的电子流。若电子流横截面积为S,单位长度的电子数为n,电子的质量为m,电荷量为e,则电子流形成的电流大小为( )
A.neS B.n C.ne D.nS
4.(2026河南南阳联考)某手机的说明书的部分内容如表所示,若该手机充满电后只播放视频,可以播放约15小时。下列说法正确的是( )
手机类型
智能手机、4G手机
电池容量
3 500 mA∙h
电池类型
不可拆卸式电池
待机时间
约19天
A.充满电时电池可储存的能量为3.5 J
B.放电时电池可输出的最大电荷量为3.5 C
C.播放视频时的电流约为待机电流的30倍
D.播放视频时的电流约为待机电流的1.3倍
5.(2025江苏盐城射阳中学期末)在MgCl2溶液中,正、负离子定向移动,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,元电荷e=1.6×10-19 C。以下说法正确的是( )
A.正、负离子定向移动形成电流,电流方向从B到A
B.溶液内正、负离子沿相反方向运动,电流相互抵消
C.溶液内电流方向从A到B,电流I=0.08 A
D.溶液内电流方向从A到B,电流I=1.6 mA
题组三 电流的微观表达式
6.(2026河南许昌百师联盟期中)一段均匀铜导体的电阻为r,横截面积为S,导体两端所加电压为U,电子的电荷量为e,导体中单位体积内的自由电子数为n,则电子在铜导体中定向迁移的速率为( )
A. B. C. D.
7.(2025安徽合肥一六八中学测试)有根导线的横截面积为S,已知该导线材料密度为ρ,摩尔质量为M,电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,设每个原子只提供一个自由电子,该导线中自由电子定向移动速率为v,则通过的电流为( )
A. B. C. D.
答案与分层梯度式解析
第十一章 电路及其应用
1 电源和电流
基础过关练
1.C 电源对电路提供能量,其作用是维持正、负极之间稳定的电势差,在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,需要将电子由正极不断地搬运到负极(易错点),故A、B错误;根据I=可知,单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,电流越大,C正确;导体中的电流是带电粒子定向移动形成的,但带电粒子不一定是自由电子,如导电溶液中的带电粒子是正、负离子,D错误。
2.B 橡胶棒沿轴线方向以速度v做匀速直线运动时,t时间内通过的距离为vt,则t时间内通过某横截面的电荷量大小为Q=qvt,可得等效电流为I==qv;由于橡胶棒带负电,则电流的方向与棒运动的方向相反,即向左,选B。
3.C 电子经加速器加速,有Ue=mv2,可得电子的运动速率为v=,则Δt时间内通过电子流某一横截面的电荷量为q=vΔt·ne,根据电流的定义式可得电子流形成的电流大小为I===vne=ne,选C。
4.C 根据q=It,可知充满电时电池可储存的电荷量为q=3.5×3 600 C=12 600 C,故放电时电池可输出的最大电荷量为12 600 C,由于不知道电压,故无法计算充满电时电池可储存的能量,A、B错误;播放视频时的平均电流约为I1= A≈0.233 3 A,待机电流约为I2= A≈0.007 7 A,电流之比为≈30,C正确,D错误。
5.D 电荷的定向移动形成电流,电流的方向与正离子定向移动的方向相同,与负离子定向移动的方向相反,所以正离子形成的电流方向从A到B,负离子形成的电流方向也从A到B,不会相互抵消,A、B错误;溶液内电流方向从A到B,2 s内通过溶液横截面M的电荷量q=2n1e+n2e=3.2×10-3 C,则电流为I==1.6×10-3 A=1.6 mA,故C错误,D正确。
6.B 由欧姆定律可得,通过铜导体的电流为I=,结合电流的微观表达式I=nevS,可得电子在铜导体中定向迁移的速率为v==,选B。
7.D 设该导线中自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为t,导线的体积为V=Svt,导线的质量为m=ρV,每个原子只提供一个自由电子,则原子数与自由电子数目相等,则自由电子的数目为N=NA,t时间内通过导线某一横截面的电荷量为q=Ne,则电流大小为I==,故选D。
一题多解 根据题意可知,单位体积内的原子个数为n=,由于每个原子只提供一个自由电子,则单位体积内的自由电子个数为,结合电流的微观表达式I=neSv,可得导线中的电流为I=,选D。
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