内容正文:
第三章 恒定电流
第一节 导体的I-U特性曲线
基础过关练
题组一 电流
1.(2024安徽宿州期中)如图所示的电解槽中,如果在4 s内各有2 C的正、负离子通过面积为0.08 m2的横截面AB,那么 ( )
A.正离子向左移动,负离子向右移动
B.由于正负离子移动方向相反,因此电解槽中无电流
C.4 s内通过横截面AB的电荷量为2 C
D.电解槽中的电流为1 A
2.(2025浙江丽水联考)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
3.(2025江苏苏州月考)闪电是云与云之间、云与大地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象。若某次闪电是在云与大地之间发生的,在放电时间t内有n个电子从地面向云层移动,电子的电荷量为e,则下列说法正确的是 ( )
A.该次闪电的放电电流为,方向由地面指向云层
B.该次闪电的放电电流为,方向由云层指向地面
C.该次闪电的放电电流为,方向由地面指向云层
D.该次闪电的放电电流为,方向由云层指向地面
题组二 导体的I-U特性曲线
4.如图所示是某导体的I-U图像,图中α=45°,下列说法正确的是 ( )
A.通过该导体的电流与其两端的电压成正比
B.I-U图像的斜率表示电阻的倒数,所以R= Ω=1 Ω
C.此导体的电阻R=0.5 Ω
D.在该导体两端加6 V电压时,每秒通过导体横截面的电荷量是2 C
5.(2025江西南昌十九中期中)导体的伏安特性曲线是研究导体电流和电压关系的重要工具。一灯泡的伏安特性曲线如图中的AB(曲线)所示,AC为图线在A点的切线,C点的坐标为(1 V,0)。下列说法正确的是 ( )
A.当灯泡两端的电压升高时,灯泡的电阻不变
B.当灯泡两端的电压升高时,灯泡的电阻减小
C.当灯泡两端的电压为2 V时,灯泡的电阻为1 Ω
D.当灯泡两端的电压为2 V时,灯泡的电阻为2 Ω
能力提升练
题组一 等效电流的计算
1.(2025江苏镇江中学期初)如图所示,一根横截面积为S的长直橡胶棒上均匀带有负电荷,每米橡胶棒所带电荷量为q,当此棒沿轴线方向做速度为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 ( )
A.vq B. C.qvS D.
2.(2025河北张家口期中)北京正负电子对撞机的储存环是半径为R的圆形轨道,当环中电子以速率v沿轨道做匀速圆周运动时形成的电流为I,已知电子电荷量为e,则环中运行的电子数目为 ( )
A. B. C. D.
题组二 电流微观表达式的应用
3.(多选题)(2025广西期中)已知电流与自由电子定向移动的平均速率的关系为I=neSv,式中的n为单位体积内的自由电子数(自由电子数密度),e为自由电子电荷量,S为导线横截面积,v为自由电子定向移动的平均速率。若通过导线的电流为I,则在t时间内通过导线横截面的自由电子数可表示为 ( )
A.nSv B.nSvt C.nvt D.
4.(2024广东广州二中期中)在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束。已知电子的电荷量为e、质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δl的电子束内的电子个数是 ( )
A. B. C. D.
题组三 实验:测量小灯泡的伏安特性曲线
5.(2025北京顺义一中期中)在描绘一个标有“3 V,1.8 W”的小灯泡的伏安特性曲线实验中,要求灯泡两端的电压能从零开始逐渐增加到3 V。
(1)实验电路图应选择图中的 。
(2)请按(1)中选择的电路图,连接如图实物间的连线。
(3)接通开关,改变滑动变阻器滑片的位置,并记录对应的电流表示数I和电压表示数U。某次电表示数如图所示,电流表示数为 A,电压表示数为 V,此时小灯泡的电阻R= Ω(保留两位有效数字)。
(4)根据实验数据,画出小灯泡的I-U图像如图所示。由图可知,当小灯泡两端的电压增加时,小灯泡的电阻将 (选填“增大”或“减小”)。
答案与分层梯度式解析
基础过关练
1.D
2.A
3.D
4.A
5.C
1.D 电源与电解槽中的两极相连后,左侧电极电势高于右侧电极,会在电极之间产生电场,电场方向由左指向右,故正离子向右移动,负离子向左移动,电解槽中的电流方向向右,选项A、B错误;4 s内通过横截面AB的电荷量为q=2 C+2 C=4 C,选项C错误;由电流的定义可得I== A=1 A,选项D正确。
2.A 每个电子的电荷量大小为e=1.6×10-19 C,6×1013个电子的总电荷量为q=6×1013×1.6×10-19 C=9.6×10-6 C,则示波管中电流大小为I== A=4.8×10-6 A,选项A正确。
3.D 闪电在云与大地之间发生,在放电时间t内有n个电子从地面向云层移动,由电流的定义式可得I==,规定正电荷定向移动的方向为电流的方向,放电过程电子从地面向云层移动,由于电子带负电,因此电流的方向从云层指向地面,选项D正确。
4.A 由题图可知,通过该导体的电流与其两端的电压成正比,故A正确;I-U图像的斜率表示电阻的倒数,当物理量所取单位不同时,则图线倾角不同,所以电阻不能通过倾角正切值求得,故B错误;由公式R=,结合图线可得此导体的电阻R==2 Ω,故C错误;根据I-U图像可知,在此导体两端加6 V电压时,电流I==3 A,则每秒通过导体横截面的电荷量q=It=3 C,故D错误。
5.C 由欧姆定律I=可知,灯泡的I-U图线上某点与坐标原点连线的斜率代表电阻的倒数,则据题图可知灯泡两端的电压升高时,灯泡的电阻增大,故A、B错误;由题图可知,当灯泡两端的电压为2 V时,电流为2 A,可得小灯泡电阻为R== Ω=1 Ω,故C正确,D错误。
能力提升练
1.A
2.B
3.BD
4.B
1.A 在运动方向上取一横截面,则在t时间内通过该横截面的电荷量为Q=vt·q,等效电流I==vq,选项A正确,B、C、D错误。
2.B 设环中运行的电子数目为n,电子做匀速圆周运动的周期T=,等效电流I==,联立解得n=,故选B。
3.BD 根据电流的定义式可知,通过该导线横截面的电荷量q=It,则在时间t内通过该导线横截面的自由电子数为N==,再根据电流的微观表达式I=nevS,可得N=nSvt,故选B、D。
4.B 设单位体积内电子数为n,对电子加速过程应用动能定理有eU=mv2,则电子刚射出电场时定向移动速度v=,由电流的微观表达式I=nSqv得n==,Δl内的电子数为N=n·ΔlS=,故B正确。
5.答案 (1)乙 (2)图见解析 (3)0.50 2.60
5.2 (4)增大
解析 (1)灯泡正常发光时的电阻较小,所以电流表采用外接法,本实验要求小灯泡两端的电压从零开始调节,所以滑动变阻器采用分压式接法,因此实验电路应选乙。
(2)实验电路实物连接图如图所示:
(3)电流表选择0~0.6 A量程,每一小格表示0.02 A,根据表针的位置可知电流表的示数为0.50 A。电压表选择0~3 V量程,每一小格是0.1 V,则电压表示数为2.60 V。此时小灯泡的电阻R= Ω=5.2 Ω。
(4)根据题图可知,I-U图线上的点与坐标原点连线的斜率越来越小,说明电阻越来越大,所以当小灯泡两端的电压增加时,小灯泡的电阻将增大。
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