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课后提升作业十电源和电流40分钟 50分
一、选择题本题共6小题,每小题6分,共36分
1.多选下列叙述中正确的是 A.导体中电荷运动就形成电流B.国际单位制中电流的单位是安C.电流是一个标量,其方向是没有意义的D.对于导体,只要其两端电势差不为零,电流必定不为零【解析】选B、D电流是导体中的自由电荷定向移动形成的,其方向为正电荷定向移动的方向或负电荷定向移动的反方向,但电流是标量,其国际单位是安培;由于导体中存在自由移动的电荷,导体两端存在电势差时,导体中一定有电流,选项A、C错,B、D正确
2.2018·杭州高二检测我国北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道当环中的电流是10mA时已知电子的速度是3×107m/s,电荷量为
1.6×10-19C,则在整个环中运行的电子数目的数量级为 A.105 B.108 C.1011 D.1014【解析】选C电子运动一周用的时间为t==s=8×10-6s,而电流表达式为I=,则总电荷量为Q=It=
0.01×8×10-6C=8×10-8C,在整个环中运行的电子数目为n==个=5×1011个,数量级为1011故选C
3.2018·杭州高二检测在示波管中,电子枪在2s内发射了5×1015个电子,已知电子的电量e=
1.6×10-19C,则示波管中的电流大小和方向分别为 A.8×10-4A,和发射方向相同B.4×10-4A,和发射方向相同C.8×10-4A,和发射方向相反D.4×10-4A,和发射方向相反【解析】选D每个电子的电荷量大小为e=
1.6×10-19C,5×1015个电子总电荷量为q=5×1015×
1.6×10-19C=8×10-4C,则示波管中电流大小为I==A=4×10-4A电流方向为正电荷运动方向,故与负电荷运动方向相反,故D正确
4.2018·临沂高二检测如图所示,电解液接入电路后,在ts内有n1个一价正离子通过溶液内截面S,有n2个二价负离子通过溶液内截面S设e为元电荷,则以下关于该截面电流的说法正确的是 A.当n1=n2时,电流大小为零B.当n1n2时,电流方向由A指向B,电流I=C.当n1n2时,电流方向由B指向A,电流I=D.电流方向由A指向B,电流I=【解题指南】解答本题应把握以下三点1通过液体内截面的电量等于正、负电荷量的绝对值之和2由电流强度的定义式分析3电流的方向与正电荷定向移动方向相同【解析】选D电荷的定向移动形成电流,习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向在电解液导电时,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,负离子的定向移动等效于等量的正离子向反方向定向移动电流方向按规定应是由A指向B,电流大小为I===,故D正确
5.一段粗细均匀的铜导线的横截面积是S,导线单位长度内的自由电子数为n,铜导线内的自由电子的电荷量为e,自由电子做无规则热运动的速率为v0,导线中通过的电流为I下列说法中正确的是 A.自由电子定向移动的速率为v0B.自由电子定向移动的速率v=C.自由电子定向移动的速率为真空中的光速cD.自由电子定向移动的速率v=【解析】选D由I=得I=,所以v=,故选项B错误,选项D正确;因为电流传导速率为光速,故选项C错误;自由电子定向移动速率与热运动速率为两个含义不同的速率,二者不相等,故选项A错误,故选D
6.2018·长沙高二检测在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为U的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为S、电流为I的电子束已知电子的电量为e,质量为m,则在刚射出加速电场时,一小段长为Δ的电子束内的电子数是 【解析】选B根据动能定理eU=mv2得到v=
①在刚射出加速电场时,一小段长为Δ的电子束内电子电量为q=IΔt=I
②电子数n=
③联立
①②③得,n=故选B【易错提醒】用电流的微观表达式求解问题的注意点1应用电流的微观表达式I=nqSv进行分析或计算时,一定要准确理解公式中各物理量的意义,式中的v是指自由电荷定向移动的速率,不是电流的传导速率,也不是电子热运动的速率2电流的微观表达式I=nqSv是由I=推导出的,若n的含义不同,表达式的形式也会不同
二、非选择题14分需写出规范的解题步骤
7.如图所示的电解槽中,如果在4s内各有8C的正、负电荷通过面积为
0.8m2的横截面AB,试确定1正、负离子定向移动的方向2电解槽中的电流方向如何?34s内通过横截面AB的电量为多少?4电解槽中的电流为多大?【解析】1电源与电解槽中的两极相连后,左侧电极电势高于右侧电极电势,由于在电极之间建立电场,电场方向由左指向右,故正离子向右移动,负离子向左移动2电解槽中的电流方向向右38C的正电荷向右通过横截面AB,而8C的负电荷向左通过该横截面,相当于又有8C正电荷向右通过横截面,故通过AB的电量为16C4由电流强度的定义I==A=4A答案
1、2见解析 316C 44A【延伸探究】在电解槽工作中,在某一时刻通过任意横截面的正、负电荷的个数都相等吗?通过的电荷量相等吗?提示某时刻只有两极板正中间的横截面通过的正、负电荷的个数相等,其他位置的都不相等,越靠近正极板的横截面通过的负电荷的个数越多,正电荷个数越少,反之亦然,但通过每个横截面的正、负电荷量的绝对值之和是相等的【补偿训练】如图所示是静电除尘器示意图,A接高压电源的正极,B接高压电源的负极,A、B之间有很强的电场,空气被电离为电子和正离子,电子奔向正极A的过程中,遇到烟气的煤粉,使煤粉带负电荷,吸附到正极A上,排出的烟就成为清洁的了已知每千克煤粉会吸附mmol电子,每昼夜能除尘nkg,试计算高压电源的电流I设电子电荷量为e,阿伏加德罗常数为NA,一昼夜时间为t【解析】根据电流的定义式I=,只要计算出一昼夜时间内通过的电荷量Q,就可以求出电流I,需要注意的是,流过电源的电荷量Q跟煤粉吸附的电荷量Q′并不相等,由于电离出的气体中电子和正离子同时导电,煤粉吸附的电荷量Q′=QQ′=mneNA,Q=It,从而mneNA=It,解得I=答案。