2022学年高二物理人教版必修三讲练高分突破专题 电源和电流

2022学年高二物理人教版必修三讲练高分突破专题 第十一章 电路及其应用11.1 电源和电流 一：知识精讲归纳 1．电源 2．恒定的电场 ①定义：由稳定分布的电荷所产生的稳定的电场． ②形成：连接A、B导体的导线内的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的． ③特点：任何位置的电荷分布和电场强度都不会随时间变化，基本性质与静电场相同． ④适用规律：在静电场中所讲的电势、电势差及其与电场强度的关系同样适用于恒定电场． 3．电流概念 (1)概念：电荷的定向移动形成电流． (2)物理意义：反映了电流的强弱程度． (3)符号单位：符号I：单位有安培、毫安、微安(单位符号分别为A、mA、μA)． (4)表达式：I＝. (5)电流的方向：规定正电荷定向移动方向或负电荷定向移动的反方向为电流方向． 2．恒定电流 大小和方向都不随时间变化的电流． 技巧归纳 一：对电流的理解 1．电流的形成 (1)形成：当导体和电流连接后，导体中形成恒定电场，自由电荷在导体内在电场力作用下，定向移动，从而形成电流． (2)产生电流的条件：导体两端有电压． (3)形成持续电流的条件：电路中有电源且电路闭合． 2．电流的方向 (1)规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，则负电荷定向移动的方向与电流的方向相反． (2)金属导体中自由移动的电荷是自由电子，电流的方向与自由电子定向移动的方向相反． 3．电流的大小 (1)定义式：I＝.用该式计算出的电流是时间t内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等． (2)三点说明． ①电解液中正、负离子定向移动的方向虽然相反，但正、负离子定向移动形成的电流方向是相同的，应用I＝求电流时，q为正电荷总电荷量和负电荷总电荷量的绝对值之和． ②q＝It是I＝的变形，是求电荷量的重要公式．其中I是电流在时间t内的平均值． ③电流是标量：电流虽然有方向，但是它遵循代数运算法则，所以电流不是矢量而是标量． 二：　电流的微观表达式(深化理解) 如图所示，AD表示粗细均匀的一段长为l的导体，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v，设导体的横截面积为S，导体每单位体积内的自由电荷数为n，每个自由电荷的电荷量为q. 2．理论推导 AD导体中的自由电荷总数：N＝nlS. 总电荷量Q＝Nq＝nlSq. 所有这些电荷都通过横截面D所需要的时间：t＝. 根据公式q＝It可得：导体AD中的电流：I＝＝＝nqSv. 二：考点题型归纳 一：电路的概念与计算 1．关于电流，下列说法中确的是（　　） A．通过导体横截面的电荷量越多，电流越大 B．电子定向移动的速率越大，电流越大 C．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 D．因为电流有方向，所以电流是矢量 2．一灯泡的额定电压为220V、额定功率为100W，当其正常工作时，则11分钟内通过灯丝横截面的电荷量为（　　） A．300C B．200C C．10C D．5C 3．某电解池，如果在1s钟内共有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是（　　） A．0A B．1.6A C．2.4A D．3.2A 二：电流的微观表达 4．截面积为S的导线中通有电流I，已知导线单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间内通过导线横截面的电子数是（　　） A． B． C． D． 5．如图所示，一根截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，单位长度电荷量为q，当此棒沿轴线方向向右做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流I的大小和方向为（　　） A．大小为qv，方向向左 B．大小为qv，方向向右 C．大小为qvs，方向向左 D．大小为qvs，方向向右 6．一由不同材料制成的导体，沿电流方向左右部分分别为和 ，已知两部分横截面积之比为，单位体积内自由电子数之比。现将这段导体接入电路中，则、两段导体中自由电子定向移动的平均速率和之比为（　　） A． B． C． D． 三：等效电流 7．电子绕核运动可等效为一环形电流，设氢原子中的电子沿半径为r的圆形轨道运动,已知电子的质量为m，电子的电荷量为e，则其等效电流的大小为（　　） A． B． C． D． 8．如图所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上带有均匀的负电荷，每单位长度上电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速度为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为（　　） A．qv B． C．qvS D． 9．北京正负电子对撞机的储存环是长为24m的圆形轨道，某时刻测得环中的电流强度为10mA，已知这时正在环中运行的电子有5×1011个，电子电量为−1.6×10−19C，则可估算出这时电子的速率约为（　　） A．3×108 m⁄s B．3×106 m⁄s C．9×107 m⁄s D．9×106 m⁄s 三：考点过关精练 一、单选题 10．以下说法正确的是（　　） A．电流既有大小又有方向，所以电流是矢量 B．电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位 C．通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流就越大 D．由可知，导体电阻和其两端电压成正比，和电流成反比 11．如图所示，一横截面积为的铜导线，接入电路，导体中就会产生恒定电场，产生的恒定电流为，设单位体积的导线中有个自由电子，电子的电荷量为，此时电子的定向移动速率为，在时间内（　　） A．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为 B．通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为 C．导线内部的电场就是电源所形成的电场 D．导线处于静电平衡状态 12．横截面直径为d、长为L的导线，两端电压为U，当三个参量中一个或两个变化时，不影响自由电子定向移动的平均速率是（　　） A．电压U B．直径d C．长度L D．长度L和直径d 13．如图为Maxwell超级电容器，其标有“3V，3000F”。它是一种新型储能装置，不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、抗振动和抗冲击性能强的特点。关于此电容器下列说法正确的是（ ） A．在3V电压下才能正常工作 B．充电时把电能转化为化学能和内能 C．工作电压是3V时，电容才是3000F D．加额定电压时所储存的电荷量是手机锂电池“4.2V，4000mAh”带电量的倍 14．半径为R的均匀带电圆环，横截面积为S，所带电荷量为Q，现使圆环绕垂直圆环所在平面且过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流为（　　） A． B． C． D． 15．如图所示，在水平放置的金属导体中，内有的负电荷向右通过导体某一横截面。关于导体内电流的大小和方向，以下判断正确的是（　　） A． 向右 B． 向左 C． 向右 D． 向左 16．安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核运动可等效为一环形电流。设氢原子核外电子以速率v绕原子核做半径为r的匀速圆周运动，已知电子电荷量为e。其形成环形电流的大小为（　　） A． B． C． D． 17．如图所示，两段材料相同、长度相等、但横截面积不等的导体接在电路中，加在两段导体的总电压为U。下列说法正确的是（　　） A．通过两段导体的电流相等 B．细导体两端的电压U1，等于粗导体两端的电压U2 C．细导体中自由电子定向移动的平均速率小于粗导体中自由电子定向移动的平均速率 D．细导体内的电场强度等于粗导体内的电场强度 18．新冠病毒肆虐期间，我们用手机或平板上网课，经常用充电宝作为备用电源。某品牌充电宝上标有（毫安时），关于的说法正确的是（　　） A．是电功单位 B．是电流单位 C．是电量单位 D．是电压单位 19．电子绕核运动可以看做一环形电流。设氢原子中的电子绕原子核在半径为r的轨道上运动，用e表示电荷量，m表示电子的质量，k为静电力常量。则（　　） A．电子运动的速率为 B．电子运动的周期为 C．电子运动形成的电流 D．电子运动形成的电流 四：高分突破精练 一、单选题 20．一根长为L，横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ。棒内单位体积自由电子数为n，电子的质量为m，电荷量为e。在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v。则金属棒内的电场强度大小为（　　） A． B． C．ρnev D． 21．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。已知电子的电荷量为e、质量为m，则在刚射出加速电场时，一小段长为Δl的电子束内的电子个数是（　　） A． B． C． D． 22．关于电流,下列各种说法中正确的是(   ) A．电流的定义式I=q/t,适用于任何电荷的定向移动形成的电流 B．由I=nqsv可知,金属导体中自由电荷的运动速率越大,电流一定越大 C．电荷定向移动的方向就是电流的方向 D．因为电流有方向,所以电流是矢量 23．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A，在铝导线上取一截面B，若在1 s 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（ ） A．IA＝IB B．IA＝2IB C．IB＝2IA D．不能确定 24．有一横截面积为S的铜导线，流经其中的电流强度为I，设每单位体积的导线中有n个自由电子，电子的电量为e，此时电子的定向移动速度为v，在Δt时间内,通过导线的横截面积的自由电子数目可表示为(  ) A． B． C． D． 25．有根导线的横截面积为S，已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M，电子电荷量为e，阿伏伽德罗常数为NA，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动速率为v，则通过电流为（　　） A． B． C． D． 26．如图所示，在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，其中Na+水平向右移动．若测得4s内分别有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M，那么溶液中的电流方向和大小为（　　） A．水平向左0.8A B．水平向右 0.08A C．水平向左0.4A D．水平向右0.04A 27．如图所示的电解液接入电路后，在t时间内有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，则以下关于通过该截面的电流的说法中，正确的是（　　） A．当时，电流大小为零 B．当时，电源外部电流方向由A指向B，电流 C．当时，电源内部电流方向由B指向A，电流 D．电源外部电流方向由A指向B，电流 28．下列有关有电源的电路中，导线内部的电场强度的说法中正确的是( ) A．导线内部的电场就是电源所形成的电场 B．在静电平衡时，导体内部的场强为零，而导体外部的场强不为零，所以导体内部电场不是稳定的 C．因为导体处于电源的电场中，所以导体内部的场强处处为零 D．导线内部的电场是由电源、电线等电路元件所积累的电荷共同形成的，导体内的电荷处于平衡状态，电荷分布是稳定的，电场也是稳定的 二、多选题 29．关于电流的方向，下列描述正确的是(　　) A．规定正电荷定向移动的方向为电流的方向 B．规定自由电荷定向移动的方向为电流的方向 C．在金属导体中，自由电子定向移动的方向为电流的反方向 D．在电解液中，由于正、负离子的电荷量相等，定向移动的方向相反，故无电流 30．截面积为S的导线中通有电流I．已知导线每单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间△t内通过导