1、1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
2、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 3107m/s，电荷量为 1.610-19C)，则在整个环中运行的电子数目的数量级为( )A.105 B.10 8 C.10 11 D.10 14【解析】选 C。电子运动一周用的时间为 t= = s=810-6s，而电流表达式为2403107I= ，则总电荷量为 Q=It=0.01810-6C=810-8C，在整个环中运行的电子数目为 n= =个=510 11个，数量级为 1011。故选 C。81081.610193.(2018杭州高二检测)在示波管中，电子枪在 2s 内发射了 51015个电子，已知电子的电
3、量 e=1.610-19C，则示波管中的电流大小和方向分别为( )A.810-4A，和发射方向相同B.410-4A，和发射方向相同C.810-4A，和发射方向相反D.410-4A，和发射方向相反【解析】选 D。每个电子的电荷量大小为 e=1.610-19C，510 15个电子总电荷量为2q=510151.610-19C=810-4C，则示波管中电流大小为 I= = A=410-4A。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
4、 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
5、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= = =n1+22，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。3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=I【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v I导速率为光速，故选项 C 错误；自由电子定向移动速
6、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 l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= 2在刚射出加速电场时，一小段长为 l的电子束内电子电量为q=It=I 电子数 n= 4联立得，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
7、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？(3)4s 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
8、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。(3)8C 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 16C。(4)由电流强度的定义 I= = A=4A。164答案：(1)、(2)见解析 (3)16C (4)4A5【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
9、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 m mol 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= Q。Q=mneN A，Q=It，从而 mneNA= It，解得 I= 。2答案：2
