第11章 11.1 电源和电流（分层评价）（Word版）-【未来密码】2026-2027学年高中物理必修第三册关键能力提升同步学案（人教版）

**基本信息** 本同步练按基础巩固、综合运用、拓广探索分层，以电源和电流核心概念为起点，通过情境化问题实现从单一知识点到综合应用的进阶，适配新授课知识巩固需求。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固|电源作用、电流定义、电子定向移动等单一概念|含教材改编题（如第2题），聚焦物理观念建构| |综合运用|电流微观表达式、电子束/质子流综合计算|结合显像管、质子疗法等科技情境，发展科学推理| |拓广探索|环形电流比值计算（双点电荷场）|需建构圆周运动模型，培养质疑创新能力|

第十一章 电路及其应用 电源和电流 基础巩固 1. 关于电源的作用, 下列说法不正确的是 ( ) A. 为电路提供自由电子 B. 使导体中形成电场 C. 保持导体两端的电势差 D. 使自由电荷定向移动起来 2. (教材改编题) 一条导线中的电流为 , 在 内通过这条导线某一横截面的电子数是 ( ) A. B. C. D. 3. 当导体中有电流通过时, 下列说法正确的是 ( ) A. 电子定向移动速率接近光速 B. 电子定向移动速率即电场传导速率 C. 电子定向移动速率即电子热运动速率 D. 在金属导体中, 自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动 4. 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 的电子以速率 绕原子核沿顺时针方向做半径为 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 5. 如图所示是一次利用心脏除颤器的模拟治疗， 该除颤器的电容器电容为 ，若充电后电容器的电压为 ，电容器在 时间内完成放电, 则 ( ) 第 5 题 A. 放电后,电容器的电容为 0 B. 该电容器的工作电压一定为 C. 该次治疗，通过人体的平均电流是 D. 放电前，电容器存储的电荷量为 6. 如图所示,将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来,已知截面积 . 在铜导线上取一截面 ,在铝导线上取一截面 ,若在 内垂直地通过它们的电子数相等,那么通过这两个截面的电流的大小关系是( ) 第 6 题 A. B. C. D. 不能确定 7. 有研究发现, 某神经细胞传递信号时, 离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流, 若将该细胞膜视为 的电容器,在 内细胞膜两侧的电势差从 变为 ,则该过程中跨膜电流的平均值为 ( ) A. B. C. D. 8. 有甲、乙两导体, 甲的横截面积是乙的 2 倍, 而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的 2 倍, 以下说法正确的是 ( ) A. 通过甲、乙两导体的电流相同 B. 通过乙导体的电流是甲导体的 2 倍 C. 乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的 2 倍 D. 甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等 综合运用 9. 导体中的电流是这样产生的: 当在一根长度为 、横截面积为 、单位体积内自由电子数为 的均匀导体两端加上电压 ,导体中出现一个匀强电场, 导体内部的自由电子 (电荷量为 ) 受匀强电场的静电力作用而加速运动, 同时由于与阳离子碰撞而受到阻碍, 这样边反复碰撞边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速率 成正比,可表示为 ,当电子所受静电力与阻力大小相等时, 导体中便形成了恒定电流, 则恒定电流的大小为 ( ) A. B. C. D. 10. 在显像管的电子枪中, 从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为 的加速电场,设其初速度为 0,经加速后形成横截面积为 、 电流为 的电子束. 已知电子的电荷量为 、 质量为 ,则在刚射出加速电场时,一小段长为 的电子束内的电子个数是 ( ) A. B. C. D. 11. 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 0),经加速电压为 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 ，其等效电流为 ；质子的质量为 ，其电荷量为 . 那么这束质子流单位体积内的质子数 是 ( ) 第 11 题 A. B. C. D. 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 拓广探索 12. 真空中,一电子绕固定点电荷 做半径为 的匀速圆周运动,设电子等效环形电流为 , 如图甲所示; 带电荷量均为 的点电荷相距 ,在它们连线的中垂线上取一点 点到两点电荷的距离也为 ,电子在 点获得一垂直纸面的初速度后可绕两电荷连线的中点 做匀速圆周运动,设电子等效环形电流为 ,如图乙所示. 求 与 的比值. 第 12 题 学科网（北京）股份有限公司 $ 第十一章 电路及其应用 电源和电流 基础巩固 1. 关于电源的作用, 下列说法不正确的是 ( ) A. 为电路提供自由电子 B. 使导体中形成电场 C. 保持导体两端的电势差 D. 使自由电荷定向移动起来 【答案】A 【解析】电源是提供电能的装置, 是将其他形式的能转换为电能的装置, 电源使导体中始终存在电场, 并使导体两端保持有电势差, 从而使导体中的电子运动起来形成电流, 故 A 错误, B、C、D 正确. 2. (教材改编题) 一条导线中的电流为 , 在 内通过这条导线某一横截面的电子数是 ( ) A. B. C. D. 【答案】C 【解析】电荷量 , 电子数 个. 3. 当导体中有电流通过时, 下列说法正确的是 ( ) A. 电子定向移动速率接近光速 B. 电子定向移动速率即电场传导速率 C. 电子定向移动速率即电子热运动速率 D. 在金属导体中, 自由电子只不过在速率很大的无规则热运动上附加了一个速率很小的定向移动 【答案】 【解析】电子定向移动的速率很小,数量级为 , 在金属导体中, 自由电子只不过在速率很大的热运动上附加了一个速率很小的定向移动，故 A 错误，D 正确. 电场的传导速率为光速 ，无规则热运动速率的数量级为 ,故 错误. 4. 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 的电子以速率 绕原子核沿顺时针方向做半径为 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 【答案】 【解析】电流大小 ,方向与电子运动的方向相反,即沿逆时针方向, 正确. 5. 如图所示是一次利用心脏除颤器的模拟治疗， 该除颤器的电容器电容为 ，若充电后电容器的电压为 ，电容器在 时间内完成放电, 则 ( ) 第 5 题 A. 放电后,电容器的电容为 0 B. 该电容器的工作电压一定为 C. 该次治疗，通过人体的平均电流是 D. 放电前，电容器存储的电荷量为 【答案】 【解析】电容器的电容由电容器本身决定,与所带电荷量无关,则放电后,电容器的电容仍为 ,故 错误; 充电后电容器的电压为 ,但该电容器的工作电压随电荷量变化而变化,故 错误; 放电前,电容器存储的电荷量 ,该次治疗,通过人体的平均电流 ,故 错误, 正确. 故选 D. 6. 如图所示,将左边的铜导线和右边的铝导线连接起来,已知截面积 . 在铜导线上取一截面 ,在铝导线上取一截面 ,若在 内垂直地通过它们的电子数相等,那么通过这两个截面的电流的大小关系是( ) 第 6 题 A. B. C. D. 不能确定 【答案】A 【解析】通过两截面的电子数在单位时间内相等, 根据 可知电流相等. 故选 A. 7. 有研究发现, 某神经细胞传递信号时, 离子从细胞膜一侧流到另一侧形成跨膜电流, 若将该细胞膜视为 的电容器,在 内细胞膜两侧的电势差从 变为 ,则该过程中跨膜电流的平均值为 ( ) A. B. C. D. 【答案】 【解析】根据 ,可知 70) ,则该过程中跨膜电流的平均值 ,故选 D. 8. 有甲、乙两导体, 甲的横截面积是乙的 2 倍, 而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的 2 倍, 以下说法正确的是 ( ) A. 通过甲、乙两导体的电流相同 B. 通过乙导体的电流是甲导体的 2 倍 C. 乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的 2 倍 D. 甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率相等 【答案】 【解析】由于单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲的 2 倍, 因此通过乙导体的电流是甲的 2 倍, 故 A 错误, B 正确. 由于 ,所以 ,由于不知道甲、乙两导体的性质 ,所以无法判断 ,故 错误. 综合运用 9. 导体中的电流是这样产生的: 当在一根长度为 、横截面积为 、单位体积内自由电子数为 的均匀导体两端加上电压 ,导体中出现一个匀强电场, 导体内部的自由电子 (电荷量为 ) 受匀强电场的静电力作用而加速运动, 同时由于与阳离子碰撞而受到阻碍, 这样边反复碰撞边向前移动，可以认为阻碍电子运动的阻力大小与电子移动的平均速率 成正比,可表示为 ,当电子所受静电力与阻力大小相等时, 导体中便形成了恒定电流, 则恒定电流的大小为 ( ) A. B. C. D. 【答案】A 【解析】由题意可知,当静电力与阻力相等时形成恒定电流,则有 ,解得 ,则导体中的电流 10. 在显像管的电子枪中, 从炽热的金属丝中不断放出的电子进入电压为 的加速电场,设其初速度为 0,经加速后形成横截面积为 、 电流为 的电子束. 已知电子的电荷量为 、 质量为 ,则在刚射出加速电场时,一小段长为 的电子束内的电子个数是 ( ) A. B. C. D. 【答案】 【解析】加速过程, ,则 ,由 可知,一小段长为 的电子束内的电子数 11. 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 0),经加速电压为 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 ，其等效电流为 ；质子的质量为 ，其电荷量为 . 那么这束质子流单位体积内的质子数 是 ( ) 第 11 题 A. B. C. D. 【答案】 【解析】质子在加速电场中加速,有 ,根据电流的微观表达式 ,联立解得 ,故选 D. 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 答案 拓广探索 12. 真空中,一电子绕固定点电荷 做半径为 的匀速圆周运动,设电子等效环形电流为 , 如图甲所示; 带电荷量均为 的点电荷相距 ,在它们连线的中垂线上取一点 点到两点电荷的距离也为 ,电子在 点获得一垂直纸面的初速度后可绕两电荷连线的中点 做匀速圆周运动,设电子等效环形电流为 ,如图乙所示. 求 与 的比值. 第 12 题 【答案】 【解析】题图甲中,点电荷对电子的静电力 ,由牛顿第二定律得 ,电子等效环形电流 ; 题图乙中,两点电荷对电子的静电力 ,做圆周运动半径 ,由牛顿第二定律得 ,电子等效环形电流 ,所以 . 学科网（北京）股份有限公司 $