11.1 电源和电流（分层作业）物理人教版必修第三册

11.1 电源和电流（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、电源 二、恒定电流 三、电流的定义式与单位 四、电流的微观解释 五、电池的容量 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、电源 1．关于电流下列说法正确的是（　　） A. 规定负电荷定向移动的方向为电流的方向 B. 电流的单位是伏特 C. 1mA=1000A D. 电源在电路中的作用是保持导体两端有电压，使导体中有持续的电流 2．2023年9月10日，我国成功将遥感四十号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，卫星主要用于开展电磁环境探测及相关技术试验。如图，卫星的两翼的太阳电池板是太阳能电池在太空领域的应用。关于电源、电流与电路，以下说法正确的是（　　）     A. 电源中电流的方向就是电子移动的方向 B. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 C. 电源是将化学能转化为电能的装置，电路两端有电压，则电路中就有电流 D. 其他条件不变时，电荷移动速率越大，则电流越大 3．（多选）图甲为某品牌扫地机器人，它使用的是微型刀片电池（如图乙），具有体积小、重量轻、高能量密度、安全性高等特点。该刀片电池电量耗尽后，充电时间约60分钟，充电完成时电池容量为。下列说法正确的是（　　） A. 电池容量是指电池储存电荷量的多少 B. 电池容量是指电池储存电能的多少 C. 刀片电池在正常工作时，电源内部电流由负极流向正极 D. 该刀片电池的平均充电电流约为20A 二、恒定电流 4．恒定电场 1. 定义 由　　　　　　　　分布的电荷所产生的稳定的电场。 2. 特点 任何位置的　　　　　　　　分布和电场强度都不随时间变化。 5．发电厂一“合闸”，千里之外的用户几乎同时就有了电，人们感叹：“电流的速度好大呀”，关于“电流的速度”，理解正确的是（　　） A. 电流的速度就是自由电荷在电路中定向移动的速度 B. 电流的速度就是电场在电路中传播的速度 C. 电流的方向就是自由电荷定向移动的方向 D. 在普通电路中，自由电荷定向移动的速度和普通子弹的速度数量级相当 6．（多选）下列关于电流的说法中，正确的有（　　） A. 习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流方向 B. 国际单位制中，电流的单位是安培，简称安 C. 电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 D. 由I＝可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多 7．（26-27高二上·河北邢台·质检）关于电流的形成，下列说法正确的是（        ） A. 只要导体中有自由电荷，就一定有电流 B. 只要导体两端有电压，就一定有持续电流 C. 导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 D. 电流是标量，但有方向，其方向与正电荷定向移动方向相同 8．（24-25高二上·广西桂林·质量检测）我国新能源电动汽车技术发展迅速，国产新能源电动汽车品牌越来越受消费者的青睐。假设某新能源电动汽车内部电路中通有恒定电流，电路中某段导体在6s内有1.2C的电子向左通过它的某一横截面，则该导体内电流的大小和方向分别为（　　） A. 0.2A、向左 B. 0.2A、向右 C. 5A、向左 D. 5A、向右 三、电流的定义式与单位 9．恒定电流 1. 电流 （1）概念：电荷的　　　　　　　　移动形成电流。 （2）物理意义：反映了电流的　　　　　　　　程度。 （3）符号及单位：符号是　　　　　　　　，单位有　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　　（单位符号分别为A、　　　　　　　　、　　　　　　　　）。 （4）表达式：I＝　　　　　　　　。 （5）电流的方向：规定　　　　　　　　电荷定向移动方向或　　　　　　　　电荷定向移动的反方向为电流方向。 2. 恒定电流 （1）定义：大小、　　　　　　　　都不随时间变化的电流。 （2）形成：恒定电场使自由电荷做定向运动，与导体内不动的粒子的　　　　　　　　　　　　　　　　，使自由电荷速率减小，最终表现为　　　　　　　　　　　　　　　　不变。 10．（25-26高一下·江苏常州·期末）测得通过一个导体的电流为0.5A，该导体垂直于该电流方向上的横截面积大小为0.5m2，经过1分钟后通过该导体横截面的电荷量是（　　） A. 0.5C B. 15C C. 30C D. 60C 11．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中水平向右移动。若测得4s内分别有个和通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向　　　　　　　　（选填“向左”或“向右”），大小为　　　　　　　　　　A。（） 12．在横截面积为的电解液中．若5s内沿相反方向通过此横截面的正、负离子的电荷量均为5C，则电解液中的电流为　　　　　　A。 13．闪电是云与云之间、云与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地之间发生的，在放电时间内有个电子从地面向云层移动，电子的电荷量为，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 四、电流的微观解释 14．（25-26高一上·吉林四平·期中）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. 从微观上看，电子运动的速率越大，电流一定越大 B. 由可知电流I与电荷量q成正比，与时间t成反比 C. v表示自由电子定向移动的最大速率 D. 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 15．（26-27高二上·山东聊城茌平区·阶段检测）电动汽车充电时，充电桩电缆铜导线中的自由电子发生定向移动。已知导线横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，自由电子定向移动的速率为v。下列说法正确的是（        ） A. 导线中的电流大小为 B. 自由电子定向移动的速率接近光速 C. 电流的方向与自由电子定向移动的方向相同 D. 导体中的自由电子定向移动的原因是导体两端有电势差 16．（25-26高二上·山东淄博六校联考·期中）一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有良好的导电性能，该新材料通过材料内部的自由电子导电，自由电子的电荷量为e。如图所示，长为l（l不等于1m）的新材料两端的电压为U，流过导体中的电流为I，沿电流方向单位长度内的自由电子数为n，则该新材料内自由电子定向移动的平均速率为（　　） A.  B.  C.  D.  17．（25-26高二上·北京·期中）（多选）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为v。设导线在单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。则在时间内（        ） A. 通过导线横截面的电荷量为ne B. 通过导线横截面的电荷量为 C. 通过导线横截面的自由电子数为 D. 通过导线横截面的自由电子数为 18．（25-26高一下·湖南长沙·期末）某同学家里照明进户线选用的是横截面积为的铜线，该铜线内自由电子的密度为个，某段时间该铜线中通过的电流为，，则该铜线中自由电子定向移动的平均速率约为（        ） A.  B.  C.  D.  19．一横截面积为的均匀电阻丝，通以大小、方向均不变的电流，若在时间内通过该电阻丝某横截面的电荷量为，已知该电阻丝单位体积内的自由电子数为，电子电荷量为。求： (1)通过该电阻丝的电流； (2)该电阻丝内自由电子定向移动的平均速率。 五、电池的容量 20．（25-26高二上·江苏盐城·联考）如图所示，充电宝是年轻人最喜欢的移动电源，是描述充电宝的一个重要的物理量的单位，请问这个单位所对应的物理量是（　　） A. 电容 B. 电荷量 C. 电流 D. 击穿电压 21．（25-26高二上·内蒙古乌兰察布·期中）（多选）某手机的说明书标明该手机电池容量为4000mA·h，用该手机播放视频的时间是17h，下列说法正确的是（　　） 表：某手机说明书（节选） … 手机类型 智能手机、4G手机… 屏幕分辨率 1920×1080像素（FHD） 电池容量 4000mA·h 电池类型 不可拆卸式电池 … 待机时间 22天 … A. 4000mA·h表示该电池能够提供的电能总量 B. 手机播放视频时电流与待机时电流的比值约为31 C. 放电时电池可输出的最大电荷量为 D. 电池充满电后以100mA的电流可连续工作40小时 22．（25-26高一下·重庆·期末）（多选）比亚迪第二代刀片电池于2026年3月5日正式发布，旗下某款新能源汽车采用的第二代刀片电池在常温环境下从最大电荷量的10%充到70%仅需5min，若这一阶段充电电流的平均值约为 ，则（　　） A. 该阶段充入的电荷量约为 B. 该阶段充入的电荷量约为 C. 该电池能存储的最大电荷量约为 D. 该电池能存储的最大电荷量约为 【B 能力提升题】 23．某些肿瘤可以用“重离子疗法”进行治疗。来自粒子源的α粒子（初速度为0），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱状的粒子流。已知粒子流横截面积为S，单位体积内α粒子数目为n，α粒子质量为4m，电荷量为2e，那么这束α粒子流的等效电流I为（        ） A.  B.  C.  D.  24．（26-27高二上·河北石家庄新乐·阶段检测）（多选）某实验室有两个导体棒A和B，其中A的横截面积为B的2倍，经相等的时间流过导体棒B横截面的电荷量为流过导体棒A横截面的电荷量的2倍。则下列说法中正确的是（        ） A. 流过两导体棒的电流相等 B. 导体棒B中的电流为导体棒A中的2倍 C. 若两导体棒材料相同，则B中自由电子定向移动速率是A的4倍 D. 导体棒横截面积越大，自由电子定向移动速率就一定越小 25．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。 26．（24-25高一下·江苏灌南县·月考）北京正负电子对撞机的储存环可近似看做圆形轨道，在整个环中运行的电子数目为个，电子的周期T为s，电子电荷量，则环中的等效电流是（　　） A.  B.  C.  D.  【C 拓展培优题】 27．（2021·江苏·高考真题）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.  28．（2015·全国·高考真题）重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发生+5价重离子束，其电流强度为，则在1s内发射的重离子个数为（） A.  B.  C.  D.  29．（25-26高一下·浙江湖州·期末）某种金属板M受到一束紫外线照射时会持续地向各个方向发射电子，速度大小也不相同。在金属板M旁放置一个金属网N。如图甲，如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子到达N后，将沿导线返回M，从而形成电流。（已知电子的质量为m，电荷量为e，MN的间距为d且远小于板长，不计电子的重力。） （1）若图甲中电流表读数为I，求金属网每秒接收到的电子数目； （2）若如图乙所示，在M、N之间施加电压U1，恰好电流表中无电流通过。求该束紫外线照射所发射电子的最大速度大小； （3）接（2）问，若如图丙所示，在M、N之间加大小为U2的反向电压时，求： ①落到N上电子的最大动能； ②电子从M运动至N的过程中，y方向位移的最大值。 30．如图所示，来自电子源的电子初速度为零，经电压为U的电场加速后，形成一束柱状的电子流。若电子流横截面积为S，电子的比荷为k，元电荷为e，电子流形成的电流大小为I，则电子流单位体积内的电子数n表达式为（　　） A.  B.  C.  D.  / 学科网（北京）股份有限公司 $ 11.1 电源和电流（分层作业） 目录 【A 基础达标题】 一、电源 二、恒定电流 三、电流的定义式与单位 四、电流的微观解释 五、电池的容量 【B 能力提升题】 【C 拓展培优题】 【A 基础达标题】 一、电源 1．关于电流下列说法正确的是（　　） A. 规定负电荷定向移动的方向为电流的方向 B. 电流的单位是伏特 C. 1mA=1000A D. 电源在电路中的作用是保持导体两端有电压，使导体中有持续的电流 【答案】D 【详解】A、物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流方向，故A错误； B、电流国际单位是安培（A），其它还有mA和μA，故B错误； C、1mA=0.001A，故C错误； D、在导体中，电荷无规则的运动不能形成电流，只有定向移动时才会形成电流；而电压是使电荷发生定向移动的原因，也就是形成电流的原因，电源在电路中的作用是使电路两端存在电压，故D正确； 故选D． 2．2023年9月10日，我国成功将遥感四十号卫星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，卫星主要用于开展电磁环境探测及相关技术试验。如图，卫星的两翼的太阳电池板是太阳能电池在太空领域的应用。关于电源、电流与电路，以下说法正确的是（　　）     A. 电源中电流的方向就是电子移动的方向 B. 电源的作用是在电源内部把电子由负极搬运到正极，保持两极之间有电压 C. 电源是将化学能转化为电能的装置，电路两端有电压，则电路中就有电流 D. 其他条件不变时，电荷移动速率越大，则电流越大 【答案】D 【详解】A．电源中电流的方向是正电荷移动的方向，电流方向与电子移动方向相反，故A错误； B．电源之所以能维持外电路中稳定的电流，是因为它有能力把来到负极的正电荷经过电源内部不断地搬运到正极或把负电荷由正极搬运到负极，故B错误； C．电源是将其他形式的能量转化为电能的装置，并不限于只将化学能转化为电能；电路两端有电压，则电路中不一定有电流，要想有电流，电路还必须闭合，故C错误； D．由 可知其他条件不变时，电荷速率越大，电流越大，故D正确。 故选D。 3．（多选）图甲为某品牌扫地机器人，它使用的是微型刀片电池（如图乙），具有体积小、重量轻、高能量密度、安全性高等特点。该刀片电池电量耗尽后，充电时间约60分钟，充电完成时电池容量为。下列说法正确的是（　　） A. 电池容量是指电池储存电荷量的多少 B. 电池容量是指电池储存电能的多少 C. 刀片电池在正常工作时，电源内部电流由负极流向正极 D. 该刀片电池的平均充电电流约为20A 【答案】AC 【详解】AB．电池容量是指电池的存储电量（电流与时间的乘积）多少，不是储存电能的多少，故A正确，B错误； C．刀片电池在正常工作时，电源内部电流由负极流向正极，电源外部电流由正极流向负极，故C正确； D．该刀片电池的平均充电电流为，故D错误。 故选AC。 二、恒定电流 4．恒定电场 1. 定义 由　　　　　　　　分布的电荷所产生的稳定的电场。 2. 特点 任何位置的　　　　　　　　分布和电场强度都不随时间变化。 【答案】1. 稳定     2. 电荷      【详解】(1)题详解： 恒定电场是由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场。 (2)题详解： 恒定电场的特点是在任何位置的电荷分布和电场强度都不随时间变化。 5．发电厂一“合闸”，千里之外的用户几乎同时就有了电，人们感叹：“电流的速度好大呀”，关于“电流的速度”，理解正确的是（　　） A. 电流的速度就是自由电荷在电路中定向移动的速度 B. 电流的速度就是电场在电路中传播的速度 C. 电流的方向就是自由电荷定向移动的方向 D. 在普通电路中，自由电荷定向移动的速度和普通子弹的速度数量级相当 【答案】B 【详解】AB．电流的速度就是电场在电路中传播的速度，等于光速，自由电荷在电路中定向移动的速率很小，电荷在电路中定向移动的速度不是电流的速度，故A错误，B正确； C．电流的方向是正电荷定向移动的方向，负电荷定向移动的反方向，故C错误； D．在普通电路中，自由电荷定向移动的速度很小，远小于普通子弹的速度，故D错误。 故选B。 6．（多选）下列关于电流的说法中，正确的有（　　） A. 习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流方向 B. 国际单位制中，电流的单位是安培，简称安 C. 电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 D. 由I＝可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多 【答案】ABD 【详解】A．物理学中规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A正确； B．国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，故B正确； C．电流既有大小又有方向，但电流不是矢量，是标量，因为电流的运算遵守代数加减法则，不是平行四边形定则，故C错误； D．由I＝可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，故D正确。 故选ABD。 7．（26-27高二上·河北邢台·质检）关于电流的形成，下列说法正确的是（        ） A. 只要导体中有自由电荷，就一定有电流 B. 只要导体两端有电压，就一定有持续电流 C. 导体中电流的方向就是自由电子定向移动的方向 D. 电流是标量，但有方向，其方向与正电荷定向移动方向相同 【答案】D 【详解】A．电流的本质是自由电荷的定向移动，导体中仅存在自由电荷但无定向移动时，不会形成电流，故A错误； B．形成持续电流需要同时满足两个条件：导体两端存在电压；电路为闭合通路。仅存在电压但电路断开时，不会产生持续电流，故B错误； C．物理学规定正电荷定向移动的方向为电流方向，自由电子带负电，其定向移动方向与电流方向相反，故C错误； D．电流有方向，其方向与正电荷定向移动方向一致，但电流运算遵循代数加减法则，不满足矢量的平行四边形定则，电流是标量，故D正确。 故选D。 8．（24-25高二上·广西桂林·质量检测）我国新能源电动汽车技术发展迅速，国产新能源电动汽车品牌越来越受消费者的青睐。假设某新能源电动汽车内部电路中通有恒定电流，电路中某段导体在6s内有1.2C的电子向左通过它的某一横截面，则该导体内电流的大小和方向分别为（　　） A. 0.2A、向左 B. 0.2A、向右 C. 5A、向左 D. 5A、向右 【答案】B 【详解】电流的大小由电荷量和时间决定，公式为 已知电量，时间 代入公式得 电流的方向定义为正电荷运动的方向。电子带负电，因此电流方向向右。 故选 B。 三、电流的定义式与单位 9．恒定电流 1. 电流 （1）概念：电荷的　　　　　　　　移动形成电流。 （2）物理意义：反映了电流的　　　　　　　　程度。 （3）符号及单位：符号是　　　　　　　　，单位有　　　　　　　　、　　　　　　　　、　　　　　　　　　（单位符号分别为A、　　　　　　　　、　　　　　　　　）。 （4）表达式：I＝　　　　　　　　。 （5）电流的方向：规定　　　　　　　　电荷定向移动方向或　　　　　　　　电荷定向移动的反方向为电流方向。 2. 恒定电流 （1）定义：大小、　　　　　　　　都不随时间变化的电流。 （2）形成：恒定电场使自由电荷做定向运动，与导体内不动的粒子的　　　　　　　　　　　　　　　　，使自由电荷速率减小，最终表现为　　　　　　　　　　　　　　　　不变。 【答案】1. ① 定向    ② 强弱    ③ I    ④ 安培    ⑤ 毫安    ⑥ 微安    ⑦ mA    ⑧ μA    ⑨     ⑩ 正    ⑪ 负     2. ① 方向    ② 不断碰撞    ③ 平均速率      【详解】(1)题详解： [1]电流是电荷定向移动形成的。 [2]电流的物理意义是反映了电流的强弱程度。 [3][4][5][6][7][8]电流的物理量符号用I表示，电流的单位常用的有安培、毫安、微安，对应的符号分别为、、。 [9]电流定义的表达式。 [10][11]电流的方向：规定正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向。 (2)题详解： [1]恒定电流：大小、方向都不随时间变化的电流。 [2][3]恒定电流的形成：恒定电场使自由电荷做定向运动，与导体内不动的粒子的不断碰撞，使自由电荷速率减小，最终表现为平均速率不变。 10．（25-26高一下·江苏常州·期末）测得通过一个导体的电流为0.5A，该导体垂直于该电流方向上的横截面积大小为0.5m2，经过1分钟后通过该导体横截面的电荷量是（　　） A. 0.5C B. 15C C. 30C D. 60C 【答案】C 【详解】根据电流的定义式可得 故选C。 11．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中水平向右移动。若测得4s内分别有个和通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向　　　　　　　　（选填“向左”或“向右”），大小为　　　　　　　　　　A。（） 【答案】① 向右    ② 0.08 【详解】[1]电流方向与正电荷的定向移动方向相同，与负电荷的定向移动方向相反，可知溶液中的电流方向向右； [2]4s内流过截面上的电荷量为 则电流大小为 12．在横截面积为的电解液中．若5s内沿相反方向通过此横截面的正、负离子的电荷量均为5C，则电解液中的电流为　　　　　　A。 【答案】2 【详解】因中是通过整个截面的电荷量，并非单位面积通过的电荷量，且因为正负离子沿相反方向定向运动形成的电流方向是相同的，所以应为正、负离子电荷量绝对值之和，故 【点睛】 用计算时，先要选定截面，弄清是一种电荷还是两种电荷定向移动形成电流，从而确定的大小，这是应用解题的关键． 13．闪电是云与云之间、云与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地之间发生的，在放电时间内有个电子从地面向云层移动，电子的电荷量为，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 【答案】D 【详解】某次闪电是在云与地之间发生的，在放电时间内有个电子从地面向云层移动，由电流的定义式可得 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； 故选D。 四、电流的微观解释 14．（25-26高一上·吉林四平·期中）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. 从微观上看，电子运动的速率越大，电流一定越大 B. 由可知电流I与电荷量q成正比，与时间t成反比 C. v表示自由电子定向移动的最大速率 D. 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 【答案】D 【详解】A．电流的微观表达式为 电流大小由、、S和共同决定。若或S减小，即使增大，电流也可能减小，故A错误； B．是电流的定义式，反映电荷量通过某截面的快慢，但电流大小由导体两端电压和电阻决定，与和无直接比例关系，故B错误； C．表示自由电子定向移动的平均速率，而非最大速率，故C错误； D．根据， 联立可得 从微观角度阐明了电流的决定因素，故D正确。 故选D。 15．（26-27高二上·山东聊城茌平区·阶段检测）电动汽车充电时，充电桩电缆铜导线中的自由电子发生定向移动。已知导线横截面积为S，单位体积内的自由电子数为n，电子电荷量为e，自由电子定向移动的速率为v。下列说法正确的是（        ） A. 导线中的电流大小为 B. 自由电子定向移动的速率接近光速 C. 电流的方向与自由电子定向移动的方向相同 D. 导体中的自由电子定向移动的原因是导体两端有电势差 【答案】D 【详解】A．取时间内通过导线某一横截面的电子为研究对象，它们对应的导体体积为，故通过横截面的电荷量大小为 由电流的定义，导线中的电流为，故A错误； B．自由电子在金属导线中的定向移动速率很小，远小于光速，故B错误； C．电流方向规定为正电荷定向移动的方向，自由电子带负电，因此电流方向与自由电子定向移动的方向相反，故C错误； D．导体两端存在电势差时，导体内部建立电场，自由电子受到电场力作用而发生定向移动，故D正确。 故选D。 16．（25-26高二上·山东淄博六校联考·期中）一种由碳原子组成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，具有良好的导电性能，该新材料通过材料内部的自由电子导电，自由电子的电荷量为e。如图所示，长为l（l不等于1m）的新材料两端的电压为U，流过导体中的电流为I，沿电流方向单位长度内的自由电子数为n，则该新材料内自由电子定向移动的平均速率为（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】设自由电子定向移动的平均速率为，根据电流定义式可得 可得定向移动的平均速率为 故选B。 17．（25-26高二上·北京·期中）（多选）有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流为I，此时导线中自由电子定向移动的平均速率为v。设导线在单位体积内的自由电子数为n，电子的电荷量为e。则在时间内（        ） A. 通过导线横截面的电荷量为ne B. 通过导线横截面的电荷量为 C. 通过导线横截面的自由电子数为 D. 通过导线横截面的自由电子数为 【答案】BC 【详解】AB．时间内通过导线横截面的电荷量为，故A错误，B正确； CD．由 可得通过导线横截面的自由电子数为，故C正确，D错误。 故选BC。 18．（25-26高一下·湖南长沙·期末）某同学家里照明进户线选用的是横截面积为的铜线，该铜线内自由电子的密度为个，某段时间该铜线中通过的电流为，，则该铜线中自由电子定向移动的平均速率约为（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】D 【详解】根据电流的微观表达式（为自由电子数密度，为元电荷，S为导体横截面积，为自由电子定向移动平均速率），变形得 先统一单位，横截面积 代入已知数值计算 故选D。 19．一横截面积为的均匀电阻丝，通以大小、方向均不变的电流，若在时间内通过该电阻丝某横截面的电荷量为，已知该电阻丝单位体积内的自由电子数为，电子电荷量为。求： (1)通过该电阻丝的电流； (2)该电阻丝内自由电子定向移动的平均速率。 【答案】(1)；(2) 【详解】(1)导体中电流大小 (2)t时间内所移动的长度为vt，则其体积为Svt，通过导体某一截面的自由电子数为nSvt， 该时间内通过导体该截面的电量 解得 五、电池的容量 20．（25-26高二上·江苏盐城·联考）如图所示，充电宝是年轻人最喜欢的移动电源，是描述充电宝的一个重要的物理量的单位，请问这个单位所对应的物理量是（　　） A. 电容 B. 电荷量 C. 电流 D. 击穿电压 【答案】B 【详解】根据电流的定义式 可知，所以题目中“”表示的电荷量。 故选B。 21．（25-26高二上·内蒙古乌兰察布·期中）（多选）某手机的说明书标明该手机电池容量为4000mA·h，用该手机播放视频的时间是17h，下列说法正确的是（　　） 表：某手机说明书（节选） … 手机类型 智能手机、4G手机… 屏幕分辨率 1920×1080像素（FHD） 电池容量 4000mA·h 电池类型 不可拆卸式电池 … 待机时间 22天 … A. 4000mA·h表示该电池能够提供的电能总量 B. 手机播放视频时电流与待机时电流的比值约为31 C. 放电时电池可输出的最大电荷量为 D. 电池充满电后以100mA的电流可连续工作40小时 【答案】BD 【详解】A．根据电流的定义式有 解得 根据单位运算可知，mA·h是电荷量的单位，即4000mA·h表示该电池能够提供的总电荷量，故A错误； B．电池容量为4000mA·h，用该手机播放视频的时间是17h，则有 待机时间22天，则有 解得，故B正确； C．手机电池容量为4000mA·h，则放电时电池可输出的最大电荷量为，故C错误； D．电池充满电后以100mA的电流工作，则有 结合上述解得，故D正确。 故选BD。 22．（25-26高一下·重庆·期末）（多选）比亚迪第二代刀片电池于2026年3月5日正式发布，旗下某款新能源汽车采用的第二代刀片电池在常温环境下从最大电荷量的10%充到70%仅需5min，若这一阶段充电电流的平均值约为 ，则（　　） A. 该阶段充入的电荷量约为 B. 该阶段充入的电荷量约为 C. 该电池能存储的最大电荷量约为 D. 该电池能存储的最大电荷量约为 【答案】AD 【详解】AB．充电时间，换算得 根据电流定义式，代入数据得 即该阶段充入的电荷量约为，故A正确、B错误； CD．电池从最大电荷量的充到，充电比例为，设最大电荷量为，则 解得，故C错误、D正确。 故选AD。 【B 能力提升题】 23．某些肿瘤可以用“重离子疗法”进行治疗。来自粒子源的α粒子（初速度为0），经加速电压为U的加速器加速后，形成细柱状的粒子流。已知粒子流横截面积为S，单位体积内α粒子数目为n，α粒子质量为4m，电荷量为2e，那么这束α粒子流的等效电流I为（        ） A.  B.  C.  D.  【答案】C 【详解】α粒子加速过程，由动能定理得 其中α粒子电荷量，质量，解得 电流的微观表达式为 将、代入，解得 故选C。 24．（26-27高二上·河北石家庄新乐·阶段检测）（多选）某实验室有两个导体棒A和B，其中A的横截面积为B的2倍，经相等的时间流过导体棒B横截面的电荷量为流过导体棒A横截面的电荷量的2倍。则下列说法中正确的是（        ） A. 流过两导体棒的电流相等 B. 导体棒B中的电流为导体棒A中的2倍 C. 若两导体棒材料相同，则B中自由电子定向移动速率是A的4倍 D. 导体棒横截面积越大，自由电子定向移动速率就一定越小 【答案】BC 【详解】AB．由于单位时间内通过B横截面的电荷量是通过A横截面的电荷量的2倍，根据可知，B中的电流是A中的电流的2倍，故A错误，B正确； C．根据电流微观表达式 可得 若两导体棒材料相同，单位体积内的自由电子数相同，B中自由电子定向移动速率是A的4倍，故C正确； D．自由电子定向移动速率与电流大小、单位体积内自由电子数、导体横截面积均有关，该结论未控制电流、单位体积自由电子数等变量，无法得出横截面积越大自由电子定向移动速率就一定越小的结论，故D错误。 故选BC。 25．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。 【答案】（1）；     （2）     （3）     （4）      【详解】(1)小问详解： 导体中的自由电荷总数 总电荷量 (2)小问详解： 这些电荷全部通过横截面所需要的时间 (3)小问详解： 根据电流公式可得导体中的电流 (4)小问详解： 中的电流表达式 26．（24-25高一下·江苏灌南县·月考）北京正负电子对撞机的储存环可近似看做圆形轨道，在整个环中运行的电子数目为个，电子的周期T为s，电子电荷量，则环中的等效电流是（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】A 【详解】总电荷量 电子周期 代入得 故选A。 【C 拓展培优题】 27．（2021·江苏·高考真题）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】D 【详解】根据 Q=CU 可知 ∆Q=C∆U=10-8×(30+70)×10-3C=10-9C 则该过程中跨膜电流的平均值为 故选D。 28．（2015·全国·高考真题）重粒子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发生+5价重离子束，其电流强度为，则在1s内发射的重离子个数为（） A.  B.  C.  D.  【答案】B 【详解】根据公式，可得在单位时间内发射的粒子的电荷量为，故个数为个，B正确； 29．（25-26高一下·浙江湖州·期末）某种金属板M受到一束紫外线照射时会持续地向各个方向发射电子，速度大小也不相同。在金属板M旁放置一个金属网N。如图甲，如果用导线将M、N连起来，从M射出的电子到达N后，将沿导线返回M，从而形成电流。（已知电子的质量为m，电荷量为e，MN的间距为d且远小于板长，不计电子的重力。） （1）若图甲中电流表读数为I，求金属网每秒接收到的电子数目； （2）若如图乙所示，在M、N之间施加电压U1，恰好电流表中无电流通过。求该束紫外线照射所发射电子的最大速度大小； （3）接（2）问，若如图丙所示，在M、N之间加大小为U2的反向电压时，求： ①落到N上电子的最大动能； ②电子从M运动至N的过程中，y方向位移的最大值。 【答案】（1）     （2）     （3）①；②      【详解】(1)小问详解： 每秒的电荷量 N板每秒接收到的电子数目 (2)小问详解： M到N：根据动能定理可得 得 (3)小问详解： ①M到N：根据动能定理可得 得 ②其中 则 30．如图所示，来自电子源的电子初速度为零，经电压为U的电场加速后，形成一束柱状的电子流。若电子流横截面积为S，电子的比荷为k，元电荷为e，电子流形成的电流大小为I，则电子流单位体积内的电子数n表达式为（　　） A.  B.  C.  D.  【答案】D 【详解】电子经电压U加速，由动能定理 时间内流过横截面积S的电荷量 则电子流形成的电流 联立解得 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $