高二物理電源和電流相關(guān)習(xí)題及解析
1.下列敘述中正確的是()
A.導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流
B.國(guó)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(méi)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(guó)際單位制中電流的單位為安.
2.關(guān)于電源以下說(shuō)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(lái)看，電源在搬運(yùn)電荷的過(guò)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(shuō)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(guò)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(guò)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：2nqSv
二、計(jì)算題
5.(1)在金屬導(dǎo)體中，若10 s 內(nèi)通過(guò)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(guò)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(guò)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
6.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(guò)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
7.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(guò)這個(gè)截面的電荷量q=e，則有：I=qT=eT
再由庫(kù)侖力提供向心力有：
ke2r2=m42T2?r得T=2re mrk
解得I=e22r2mkmr.
答案：e22r2mkmr
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