高二物理《電源和電流》練習(xí)題

　　[要點(diǎn)導(dǎo)學(xué)]

　　1。能把電子從正級(jí)搬運(yùn)到負(fù)級(jí)的裝置是__________。

　　2。恒定電場(chǎng)：導(dǎo)線內(nèi)的電場(chǎng)是由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成的。盡管導(dǎo)線中的電荷在運(yùn)動(dòng)，但有的流走，另外的又來(lái)補(bǔ)充，所以電荷的分布是穩(wěn)定的，電場(chǎng)的分布也不會(huì)隨時(shí)間變化。這種由穩(wěn)定分布的電荷所產(chǎn)生的穩(wěn)定電場(chǎng)稱為恒定電場(chǎng)。

　　3。形成電流的必要條件：（1）要有能自由移動(dòng)的______。在導(dǎo)體中存在著大量的能自由移動(dòng)的電荷，如金屬導(dǎo)體中的_______，電解液中的________等。（2）導(dǎo)體兩端有______，即能產(chǎn)生驅(qū)使電荷作定向移動(dòng)的作用力——電場(chǎng)力。電源的作用就是保持導(dǎo)體兩端的電壓，從而使電路中有持續(xù)的電流。

　　4。電流的定義：通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量跟所用時(shí)間的比值叫電流，表達(dá)式I=q/t。電流的單位：安（A），1A=1C/s，常用單位還有毫安（mA）、微安（A），1A=103mA=106A。在國(guó)際單位制中，電流是一個(gè)基本物理量，其單位安培是基本單位之一。

　　5。電流的方向：規(guī)定正電荷定向移動(dòng)的方向?yàn)殡娏鞣较�。在金屬�?dǎo)體中，電流方向與電子定向移動(dòng)的方向_______。但電流是標(biāo)量，電流的方向表示的是電流的流向，電流的疊加是求代數(shù)和，而不是矢量和。

　　6。恒定電流：大小和方向都不隨時(shí)間變化的電流。

　　7。電流的微觀表達(dá)式：I=nqvS。其中，n是導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)，q是每個(gè)自由電荷的電量，v是導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動(dòng)的速率，S是導(dǎo)體的橫截面積。

　　推導(dǎo)過(guò)程如下：如圖12—1—1所示，在加有電壓的一段粗細(xì)均勻的導(dǎo)體AD上選取截面B和C，設(shè)導(dǎo)體的截面積為S，導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n，每個(gè)電荷的電量為q，電荷的定向移動(dòng)速率為v，則在時(shí)間t內(nèi)處于相距為vt的兩截面B、C間的所有自由電荷將通過(guò)截面C。由于I=q/t可得：I=qnSvt/t=nqvS

　　[范例精析]

　　例1 某電解池中，若在2 s內(nèi)各有1。01019個(gè)二價(jià)正離子和2。01019個(gè)一價(jià)負(fù)離子通過(guò)某截面，那么通過(guò)這個(gè)截面的電流是（ ）。

　　A。O B。0。8 A C。1。6 A D。3。2 A

　　解析：電荷的定向移動(dòng)形成電流，但+一電荷同時(shí)向相反方向定向移動(dòng)時(shí)，通過(guò)某截面的電量應(yīng)是兩者絕對(duì)值的和。故由題意可知，電流由正、負(fù)離子定向運(yùn)動(dòng)形成，則在2 s內(nèi)通過(guò)截面的總電量應(yīng)為：

　　q=1。610—1921。01019C+1。610—1912。01019C=6。4C。

　　根據(jù)電流的定義式得：I=q/t=6。4/2=3。2A

　　拓展：電流的大小等于單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電量，而正電荷的定向移動(dòng)形成電流與負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流是等效的。只不過(guò)負(fù)電荷定向移動(dòng)形成電流的方向與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反而已。

　　例2 電子的繞核運(yùn)動(dòng)可等效為環(huán)形電流。若氫原子中的電子以速率v在半徑為r的軌道上運(yùn)動(dòng)，用e 表示電子的電荷量，則其等效電流等于多少？

　　解析：假想電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌跡就是一個(gè)環(huán)形導(dǎo)體，在運(yùn)動(dòng)的軌跡上任取一截面，則在一個(gè)周期內(nèi)只有一個(gè)電子通過(guò)這個(gè)截面，由于電子電荷量題目已經(jīng)給出，只要求出電子運(yùn)動(dòng)的周期，就可以根據(jù)電流的定義求解。根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)可知，電子運(yùn)動(dòng)的周期為

　　T=2r/v，

　　因此所求電流為 I=e/T=ev/2r。

　　拓展：本題用到前面所學(xué)有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的基本知識(shí)，還用到一種等效的思維方法。由于沒(méi)有直觀經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于不少學(xué)生來(lái)說(shuō)，采用這個(gè)思維方法是有一定難度的，因此本題作為一種類型，希望學(xué)生通過(guò)練習(xí)積累這種解題思路，在今后解決類似問(wèn)題時(shí)可以采用相近的思維方法。例如：一電子沿一圓周順時(shí)針?lè)较蚋咚龠\(yùn)動(dòng)，周期為10—10s，則等效電流大小為——————A，電流方向是——————————（填順時(shí)針或逆時(shí)針 ）。

　　[答案：1。610— 9，逆時(shí)針]

　　例3 有一橫截面積為s的銅導(dǎo)線，流經(jīng)其中的電流強(qiáng)度為I；設(shè)每單位體積的導(dǎo)線中有n個(gè)自由電子，電子的.電量為e，此電子的定向移動(dòng)速率為v，在t時(shí)間內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)可表示為（ ）

　　A。nvs t B。nvt C。It /e D。 It /se

　　解析：因?yàn)镮=q/t，所以q=It

　　自由電子數(shù)目為：N=q/e= It /e，則選項(xiàng)C正確。

　　又因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度的微觀表達(dá)式為I=nevs，所以自由電子數(shù)目為

　　N=q/e= It /e =nevst/e=nvs t

　　則選項(xiàng)A正確。

　　拓展：本題主要考查電流強(qiáng)度的定義式和微觀表達(dá)式的應(yīng)用計(jì)算。求解此題的關(guān)鍵是對(duì)電流的本質(zhì)要有深刻的認(rèn)識(shí)，依據(jù)電流強(qiáng)度的宏觀和微觀表達(dá)式，靈活運(yùn)用解題。

　　[能力訓(xùn)練]

　　1。1毫安=__________安，1微安=__________安。110—3 110—6

　　2。把 規(guī)定為電流的方向，在金屬導(dǎo)體中，電流方向與自由電子定向移動(dòng)的方向 。在電解質(zhì)溶液中，電流的方向與正離子定向移動(dòng)的方向

　　，與負(fù)離子定向移動(dòng)的方向 。

　　正電荷定向移動(dòng)的方向；相反；相同；相反

　　3。關(guān)于電源的作用，下列說(shuō)法正確的是 （BCD）

　　A。電源的作用是能為電流提供自由電子

　　B。電源的作用是使導(dǎo)體中形成電場(chǎng)

　　C。電源的作用是能夠保持導(dǎo)體兩端的電壓

　　D。電源的作用是使自由電荷定向移動(dòng)起來(lái)

　　4。下列敘述正確的是（BD）

　　A。導(dǎo)體中電荷運(yùn)動(dòng)就形成電流

　　B。電流的國(guó)際單位是安培

　　C。因?yàn)殡娏鲝?qiáng)度有方向，所以電流強(qiáng)度是矢量

　　D。導(dǎo)體中有電流通過(guò)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為零

　　5。關(guān)于電流的方向，下列說(shuō)法正確的是（ C ）

　　A。在金屬導(dǎo)體中，電流的方向是自由電子定向移動(dòng)的方向

　　B。在電解液中，電流的方向?yàn)樨?fù)離子定向移動(dòng)的方向

　　C。無(wú)論在何種導(dǎo)體中，電流的方向都與負(fù)電荷定向移動(dòng)的方向相反

　　D。在電解液中，由于是正負(fù)電荷定向移動(dòng)形成的電流，所以電流有兩個(gè)方向

　　6。關(guān)于電流的說(shuō)法正確的是（BD）

　　A。根據(jù)I=q/t可知，I與q成正比

　　B。如果在任何相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電量相等，則導(dǎo)體中的電流是恒定電流

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

　　D。電流強(qiáng)度的單位安培是國(guó)際單位制中的基本單位

　　7。以下對(duì)導(dǎo)體中的電場(chǎng)理解正確的是（ABD）

　　A。導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)在穩(wěn)定時(shí)是和導(dǎo)線平行的

　　B。導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)由電源、導(dǎo)線等電路元件所積累的電荷共同形成

　　C。導(dǎo)線中電場(chǎng)始終隨時(shí)間而變化

　　D。導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)是一種動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定

　　8。通過(guò)一根金屬導(dǎo)線的電流為16mA。則10s內(nèi)通過(guò)這根導(dǎo)線橫截面的自由電子數(shù)為（ B ）

　　A。1。01017 B。1。01018 C。1。01019 D。1。01020

　　9。在某次閃電中，持續(xù)時(shí)間為0。005 s所形成的平均電流為6。0104A，若閃電過(guò)程中產(chǎn)生的電荷以0。5A的電流通過(guò)電燈，試求可供電燈照明的時(shí)間。

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　　10。銀導(dǎo)線的橫截面積S=4mm2，通以I=2A的電流，若每個(gè)銀原子可以提供一個(gè)自由電子，試推導(dǎo)銀導(dǎo)線單位長(zhǎng)度上的自由電子數(shù)的計(jì)算公式，并計(jì)算結(jié)果。（已知銀的密度=10。5103kg/m3，摩爾質(zhì)量M=108g/mol，阿伏伽德羅常數(shù)NA=6。021023mol—1，計(jì)算結(jié)果取1位小數(shù)） 102