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      2. 電源和電流測(cè)試題及答案解析

        時(shí)間:2021-06-11 18:55:53 試題 我要投稿

        電源和電流測(cè)試題及答案解析

          1.下列敘述中正確的是()

        電源和電流測(cè)試題及答案解析

          A.導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流

          B.國際單位制中電流的單位是安

          C.電流強(qiáng)度是一個(gè)標(biāo)量,其方向是沒有意義的

          D.對(duì)于導(dǎo)體,只要其兩端電勢(shì)差不為零,電流必定不為零

          解析:選BD.電流產(chǎn)生的條件包括兩個(gè)方面:一是有自由電荷;二是有電勢(shì)差.導(dǎo)體中有大量的自由電子,因此只需其兩端具有電勢(shì)差即可產(chǎn)生電流,在國際單位制中電流的單位為安.

          2.關(guān)于電源以下說法正確的是()

          A.電源的作用是在電源內(nèi)部把電子由負(fù)極不斷地搬運(yùn)到正極,從而保持兩極之間有穩(wěn)定的電勢(shì)差

          B.電源的作用就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能

          C.只要電路中有電源,電路中就一定有電流

          D.電源實(shí)質(zhì)上也是一個(gè)用電器,也需要外界提供能量

          解析:選B.電源的作用是維持正、負(fù)極之間恒定的電勢(shì)差,這需要電源不斷地將負(fù)電荷向負(fù)極聚集,將正電荷向正極聚集,外電路中自由電子在電場(chǎng)力的作用下向正極移動(dòng),在電源內(nèi)部,需要將正極上的電子搬運(yùn)到負(fù)極,維持電勢(shì)差不變,故A錯(cuò).從能量角度來看,電源在搬運(yùn)電荷的過程中,需要克服電場(chǎng)力做功,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,B對(duì).電路中有電流不僅需要電源,還需要電路是閉合的,故C錯(cuò).電源是對(duì)電路提供能量的裝置,故D錯(cuò).

          3.給一粗細(xì)不均勻的同種材料制成的導(dǎo)體通電,下列說法正確的是()

          A.粗的地方電流大,細(xì)的地方電流小

          B.粗的地方電荷定向移動(dòng)速率大,細(xì)的地方小

          C.各處的電流大小相同

          D.粗的地方電荷定向移動(dòng)速率小,細(xì)的地方大

          解析:選CD.同一根導(dǎo)線上的電流相等,故C對(duì).由I=nqSv知,D對(duì).

          4.一個(gè)電解槽中,單位體積的正、負(fù)離子數(shù)都是n,每個(gè)離子帶電荷量為q,正、負(fù)離子的平均定向運(yùn)動(dòng)速度都為v,電解槽的橫截面積為 S,試求通過電解槽的電流.

          解析:在電解槽中,在垂直于v的方向上我們?nèi)∫粰M截面,在單位時(shí)間內(nèi)通過這個(gè)橫截面的正、負(fù)離子數(shù)均為N=vSn,由于正負(fù)離子形成的電流同向,所以,電解槽中的電流為:I=2Nqt=2nqSv1=2nqSv.

          答案:2nqS

          一、選擇題

          1.(2011年臨沂高二檢測(cè))關(guān)于電源的作用,下列說法正確的是()

          A.電源的作用是能為電路持續(xù)地提供自由電荷

          B.電源的作用是能直接釋放出電能

          C.電源的作用就是能保持導(dǎo)體兩端的電壓,使電路中有持續(xù)的電流

          D.電源的作用就是使自由電荷運(yùn)動(dòng)起來

          解析:選C.電源并不是產(chǎn)生電荷的裝置,它的作用是保持導(dǎo)體兩端有一定的電勢(shì)差,從而使電路中有持續(xù)的電流產(chǎn)生,故只有C正確.

          2.金屬導(dǎo)體中有電流時(shí),自由電子定向移動(dòng)的速率為v1,電子熱運(yùn)動(dòng)速率為v2,電流的傳導(dǎo)速率為v3,則()

          A.v1最大 B.v2最大

          C.v3最大 D.無法確定

          解析:選C.電場(chǎng)傳播的速率(或電流的傳導(dǎo)速率)等于光速,而電子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的速率,常溫下數(shù)量級(jí)為105 m/s,自由電子定向移動(dòng)的速率數(shù)量級(jí)一般為10-5 m/s,所以C選項(xiàng)正確.

          3.在示波管中,電子槍2 s內(nèi)發(fā)射了61013個(gè)電子,則示波管中電流的大小為()

          A.4.810-6 A B.310-13 A

          C.9.610-6 A D.310-6 A

          解析:選A.I=qt=net=610131.610-192 A

          =4.810-6 A.

          4.有甲、乙兩個(gè)由同種金屬材料制成的導(dǎo)體,甲的橫截面積是乙的兩倍,而單位時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電荷量,乙是甲的兩倍,以下說法中正確的是()

          A.甲、乙兩導(dǎo)體的電流相同

          B.乙導(dǎo)體的電流是甲導(dǎo)體的兩倍

          C.乙導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率是甲導(dǎo)體的兩倍

          D.甲、乙兩導(dǎo)體中自由電荷定向移動(dòng)的速率大小相等

          解析:選B.由I=qt知A錯(cuò)B對(duì);由I=nqSv得:v甲=14v乙,所以C、D錯(cuò).

          5.北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的儲(chǔ)存環(huán)是長(zhǎng)為240 m的近似圓形軌道,當(dāng)環(huán)中的.電流為10 mA時(shí),若電子的速率為十分之一光速,則在整個(gè)環(huán)中運(yùn)行的電子數(shù)目為()

          A.5.01011 B.51019

          C.1.01013 D.1.0103

          解析:選A.電子運(yùn)動(dòng)一周所需要的時(shí)間:

          t=2401103108 s=810-6 s

          在圓形軌道上任取一橫截面,則在t時(shí)間內(nèi)整個(gè)環(huán)中的電子剛好都通過該截面,故環(huán)中具有電子的電量為:

          q=It=810-61010-3 C=810-8 Cw

          環(huán)中具有電子數(shù)N=qe=810-81.610-19個(gè)=51011個(gè).故A對(duì).

          6.如圖2-1-3所示,一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷,每米電荷量為q,當(dāng)此棒沿軸線方向做速率為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為()

          圖2-1-3

          A.vq B.qv

          C.qvS D.qv/S

          解析:選A.在運(yùn)動(dòng)方向假設(shè)有一截面,在t時(shí)間內(nèi)通過截面的電量Q=vtq.等效電流I=Qt=vq,故A項(xiàng)正確.

          7.如圖2-1-4所示,電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液,t s內(nèi)通過溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1,負(fù)離子數(shù)是n2,設(shè)基元電荷為e,以下解釋中正確的是()

          圖2-1-4

          A.正離子定向移動(dòng)形成電流方向從AB,負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向從BA

          B.溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動(dòng),電流抵消

          C.溶液內(nèi)電流方向從AB,電流I=n1+n2e2t

          D.溶液內(nèi)電流方向AB,電流I=n1+n2et

          解析:選D.正離子定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较,?fù)離子定向移動(dòng)方向和電流方向相反,正、負(fù)離子向相反方向移動(dòng),電流不能抵消,故A、B錯(cuò).由于溶液內(nèi)的電流是正、負(fù)離子共同形成的,故C錯(cuò),D對(duì).

          8.來自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零),經(jīng)一直線加速器加速,形成電流為I的細(xì)柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子源與靶間的距離為d,質(zhì)子電荷量為e,假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng),質(zhì)子到達(dá)靶時(shí)的速度為 v,則質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為()

          A.Idev B.2Idev

          C.Idv D.2Idv

          解析:選B.設(shè)質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為n,則I=nedv2=nev2d,n=2Idev.

          9.銅的原子量為m,密度為,每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子,今有一根橫截面為S的銅導(dǎo)線,當(dāng)通過的電流為I時(shí),電子平均定向移動(dòng)的速率為()

          A.光速c B.IneS

          C.IneSm D.mIneS

          解析:選D.假設(shè)電子定向移動(dòng)的速率為v,那么在t秒內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vtS中的自由電子數(shù),而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtS,摩爾數(shù)為vtSm,所以電量q=vtSnem.因電流I=qt=vSenm,于是得:v=ImneS.

          二、計(jì)算題

          10.(1)在金屬導(dǎo)體中,若10 s 內(nèi)通過橫截面的電荷量為10 C,則導(dǎo)體中的電流為多少安?

          (2)某電解槽橫截面積為0.5 m2,若10 s 內(nèi)沿相反方向通過橫截面的正、負(fù)離子的電荷量均為10 C,則電解液中的電流為多少安?

          解析:(1)10 s內(nèi)通過某一橫截面的電量是10 C,

          所以 I=qt=10 C10 s=1 A

          (2)正電荷形成的電流為I1=10 C 10 s=1 A

          負(fù)電荷形成的電流為I2=10 C10 s=1 A

          因負(fù)電荷形成的電流方向與其定向移動(dòng)方向相反,所以兩種電荷形成電流方向相同.

          故電解液中的電流為:I=I1+I2=2 A.

          答案:(1)1 A (2)2 A

          11.導(dǎo)線中的電流是1 A,導(dǎo)線的橫截面積為1 mm2.

          (1)在 1 s 內(nèi),有多少個(gè)電子通過導(dǎo)線的橫截面(電子電荷量 e=1.610-19C)?

          (2)自由電子的平均移動(dòng)速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5 1028 個(gè)自由電子)?

          (3)自由電子沿導(dǎo)線移動(dòng) 1 cm,平均要多少時(shí)間?

          解析:(1)N=qe=Ite=111.610-19 個(gè)=6.25 1018個(gè).

          (2)由公式I=neSv.

          v=I neS=18.510281.610-1910-6 m/s

          =7.410-5 m/s.

          (3)以這樣的速率沿導(dǎo)線傳播1 m 需用時(shí)

          t=17.410-5 s=3.8 h.

          答案:(1)6.251018 (2)7.410-5 m/s (3)3.8 h

          12.已知電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,氫原子的電子在核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng),則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少?

          解析:取電子運(yùn)動(dòng)軌道的任一截面,在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi),通過這個(gè)截面的電荷量q=e,則有:I=qT=eT

          再由庫侖力提供向心力有:

          ke2r2=m42T2r得T=2re mrk

          解得I=e22r2mkmr.

          答案:e22r2mkmr

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