11.1 电源和电流 课时作业 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

**基本信息** 北京高二物理“电源和电流”同步练，以“概念理解-公式应用-微观深化-综合推导”分层，通过选择与解答题结合，强化电流定义式与微观表达式理解及科学推理能力。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基本理解|电源作用、电流形成条件|4道选择题辨析概念，强化物质观念| |定义式应用|I=q/t计算与情境应用|3道选择（含闪电情境），培养物理观念| |微观表达式理解与应用|I=neSv及相关因素分析|6道选择（含电解液、不同截面导线），深化科学思维| |综合应用|微观表达式推导、与电场/圆周运动结合|3道解答题（含推导证明），提升模型建构与科学推理|

· 北京高二物理上学期课时作业 · 第十一章第一节 电源和电流 · （建议时长40分钟） · 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 作业目标 1、进一步理解电流的定义式，能够用定义式求解具体情境下的电流大小； 2、理解电流产生的原因； 3、理解电流的微观表达式，能够推导微观表达式在不同条件下的具体形式。 知识关联 电流的定义式； 电流的微观表达式； 库仑力； 圆周运动规律。 作业内容 一、电源与电流概念的基本理解 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 2．下列说法正确的是（　　） A．导体中电荷运动就形成了电流 B．只有自由电子的定向移动才能形成电流 C．导体中的自由电荷越多，电流越大 D．导体中有电流通过时，导体内部电场强度不为零 3．关于电流概念，下列说法中正确的是（　　） A．根据I＝，可知I与时间成反比 B．电流是矢量，电流的方向就是正电荷运动的方向 C．在金属导体中，自由电子移动方向为电流方向 D．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 4．关于电流，下列说法中正确的是（　　） A．通过导体截面的电荷量越多，电流越大 B．电路中电流大小与通过截面电荷量q成正比，与时间t成反比 C．单位时间内通过导线横截面的电荷量越多，导体中的电流不变 D．金属导体内的持续电流是自由电子在导体内的电场力作用下形成的 二、电流定义式的应用与理解 5．在2s内有0.1C的电荷通过横截面积为2mm2的金属导体，则电流大小为（　　） A．0.025A B．0.05A C．0.1A D．0.02A 6．肉眼看到的一次闪电，其过程是很复杂的。当雷雨云移到某处时，云的中下部是强大负电荷中心，云底相对的下垫面变成正电荷中心，云底会出现大气被强烈电离的一段气柱，半径约50米。在某一次闪电前云地之间的电势差约为1.0×109V，云地间距离约为1km；第一个闪击过程中云地间转移的电荷量约为6C，闪击持续时间约为60μs。假定闪电前云地间的电场是均匀的。根据以上数据，下列判断正确的是（    ） A．闪电电流的瞬时值约为1×104A B．闪电电流的瞬时值约为0.1A C．闪电前云地间的电场强度约为1×103V/m D．闪电前云地间的电场强度约为1×106V/m 7．铜是人类最早使用的金属。早在史前时代，人们就开始采掘露天铜矿，铜的使用对早期人类文明的进步影响深远。现有一横截面积为S的铜导线，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时电子的定向移动速率为v，电流的微观表达式为，下列说法正确的是（   ） A．v表示自由电子定向移动的平均速率，也是热运动的速率 B．是由推导而来的，它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素 C．由可知电流I与电荷量q成正比，与时间t成反比 D．从微观上看，电子运动的速率越大，电流一定越大 三、电流微观表达式的理解与应用 8．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在t时间内，通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为（　　） A． B． C． D． 9．每分钟有个自由电子通过导线的横截面，电子电荷量为，则该导线中的电流大小是（   ） A． B． C． D． 10．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电荷量为e，此时电子的定向移动速度为，在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为（　　） A． B． C． D． 11．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． 12．两根材料相同、横截面半径之比为3：1的均匀直导线P、Q按如图所示的方式接入电路。当电路中通入恒定电流时，流过P、Q的自由电子定向移动的平均速率之比为（　　） A．1：9 B．1：3 C．3：1 D．9：1 13．如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设元电荷为e，以下说法正确的是（　　） 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 C．当n1＜n2时，电流方向从B→A，电流强度 D．电流方向从A→B，电流强度 四、电流微观表达式的综合应用 14．自由电子在导体中静电力的作用下定向移动，从而形成电流。金属导体中的电流跟自由电子的定向移动速率有关，如图设导体的横截面积为S，单位体积内自由电子数为n，自由电子定向移动的平均速率为v，一个电子电量为e。 (1)则推导电流的微观表达式。 (2)若金属导体的电阻率为ρ，该一根金属导体两端加上恒定的电压，若该根金属导体内可视为匀强电场，则根据（1）推导出的电流微观表达式求该金属导体内的电场强度大小（结果用n、e、ρ、v表示）。 15．若氢原子的核外电子做半径为的匀速圆周运动，已知电子的质量为m，电荷量为e，静电力常量为k，则： （1）核外电子运动的周期为多少； （2）电子绕核的运动可等效为环形电流，求电子运动的等效电流的大小。 16．如图所示，表示粗细均匀的一段长为的导体，导体两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为，设导体的横截面积为，导体单位体积内的自由电荷数为，每个自由电荷的电荷量为。 (1)导体中有多少个自由电荷？总电荷量是多少？ (2)这些电荷全部通过横截面所需的时间是多少？ (3)导体中的电流是多大？ (4)若把“单位体积内的自由电荷数为”改为“单位长度内的自由电荷数为”，其他条件不变，试推导导体中的电流表达式。 试卷第2页，共5页 试卷第1页，共5页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C D D D B D B D B C 题号 11 12 13 答案 D A D 1．C 【详解】A．电源内部非静电力将电子从正极搬运到负极，从而维持两极电势差，而非从负极到正极，故A错误； B．电源是提供能量的装置，不是用电器，故B错误； C．根据电流定义式 可知单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，电流越大，故C正确； D．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，故D错误。 故选C。 2．D 【详解】AB．导体中电荷发生定向运动时形成电流，电荷的运动不会形成电流，正、负电荷的定向移动都能形成电流，故AB错误； C．根据可知，单位时间内通过导体横截面的电量越大，电流越大，故C错误； D．导体中有电流通过时，说明电荷在电场力的作用下发生了定向移动，此时导体内部场强不为零，故D正确； 故选D。 3．D 【详解】A．是电流的定义式，电流大小由电荷量与时间的比值决定， 与或无关，A错误； B．电流运算遵循代数法则，因此电流是标量，B错误； C．金属导体中自由电子带负电，其移动方向与电流方向相反，C错误； D．国际单位制中，“安培”是七个基本单位之一（对应电流），D正确。 故选D。 4．D 【详解】A．电流由定义，电荷量多但时间未知，无法确定电流大小，故A错误； B．是电流的定义式，不是决定式，不能说电流大小与成正比或与成反比（如和同时增大时，可能不变），故B错误； C．单位时间内电荷量越多，电流应越大，而非“不变”，故C错误； D．金属导体中自由电子在电场力作用下定向移动形成持续电流，故D正确。 故选D。 5．B 【详解】由题可知，通过金属导体的电流大小为 故选B。 6．D 【详解】AB．由题意可知， 由电流的定义可得 故AB错误； CD．由于闪电前云地间的电场可看作匀强电场，可得 故C错误，D正确。 故选D。 7．B 【详解】A．v表示自由电子定向移动的平均速率，不是热运动的速率，故A错误； B．是由推导而来的，它从微观的角度阐明了决定电流强弱的因素，故B正确； C．为电流的定义式，电流I与电荷量q和时间t无关，故C错误； D．从微观上看，电子运动的速率越大，在单位体积内的电子数，和导体横截面积一定的情况下，电流一定越大，故D错误。 故选B。 8．D 【详解】在t时间内，以速度v移动的电子在铜导线中通过的距离为vt，由于铜导线的横截面积为S，则在t时间内，电子经过的导线体积为 又由于单位体积的导线有n个自由电子，则在t时间内，通过导线横截面的自由电子数目可表示为 由于流经导线的电流为I，则在t时间内，流经导线的电荷量为 而电子的电荷量为e，则t时间内通过导线横截面的自由电子数目也可表示为 故A、B、C错误，D正确。 故选D。 9．B 【详解】根据电流的定义式 故选B。 10．C 【详解】AB．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为单位体积的自由电子数乘以体积，即 故AB错误； CD．根据电流的定义式 则通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为 故C正确，D错误。 故选C。 11．D 【详解】电流的微观表达式为 ，其中为单体体积内的电子数。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，铜导线单位体积内的电子数 由以上二式可得，D正确。 故选D。 12．A 【详解】根据 可得 可知流过P、Q的自由电子定向移动的平均速率之比为1:9。 故选A。 13．D 【详解】在电解液导电时，定向移动的电荷有正离子和负离子，它们同时向相反方向移动形成电流，根据电流定义式可得 电流方向从A→B。 故选D。 14．(1) (2) 【详解】（1）以一段导线作为研究对象，导线的横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，自由电子定向移动的平均速率为v，则时间t内通过导线横截面的自由电子数为 时间t内通过导线横截面的电荷量 根据电流的定义 解得 （2）由电阻定律可得 电场强度 结合 联立解得 15．（1）；（2） 【详解】（1）氢原子的核外电子做匀速圆周运动，由库仑力提供向心力，可得 解得 （2）氢原子的核外电子做匀速圆周运动，一个周期通过横截面的电荷量为e，根据定义式，可得电子运动的等效电流的大小 把代入，解得 16．(1)； (2) (3) (4) 【详解】（1）导体中的自由电荷总数 总电荷量 （2）这些电荷全部通过横截面所需要的时间 （3）根据电流公式可得导体中的电流 （4）中的电流表达式 答案第6页，共6页 答案第5页，共6页 学科网（北京）股份有限公司 $