2-1电源和电流
2-1电源和电流
基础夯实
1.关于电源的作用,下列说法中正确的是( )
A.电源能为电路提供自由电荷
B.电源能保持导体两端的电压,使电路中有持续电流
C.电源能直接释放电能
D.电源使自由电荷运动起来
答案:B
解析:电源的作用是能保持导体两端的电压,使电路中形成持续电流,故B正确,A、C、D错误。
2.下列说法中正确的是( )
A.导体中电荷运动就形成了电流
B.在国际单位制中,电流的单位是安培(A)
C.电流有方向,它是一个矢量
D.任何物体,只要其两端电势差不为零,就有电流存在
答案:B
解析:自由电荷定向移动才形成电流,仅有电荷移动但不是定向移动则不行,故选项A错误。形成电流的条件是导体两端保持有电压,且必须是导体而非任何物体,故选项D错误。电流有方向,但它是标量,故选项C错误。
3.(2012·衡水十四中高二检测)关于电流,下列说法中正确的是
( )
A.通过导体横截面的电荷量越多,电流越大
B.电子运动速率越大,电流越大
C.单位时间内通过导线横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大
D.因为电流有方向,所以电流是矢量
答案:C
q解析:由I=t知q大,I不一定大,还要看t的大小,故A错,
由I=nqSv知,电子运动的速率v大,电流不一定大,电流还与n、S有关,故B错,单位时间内通过导线横截面的电量越多,电流越大,C对。电流虽有方向但不是矢量,合成遵循代数法则,故D错。
4.(2011·苍山县高二期中)下列关于电流的说法中,错误的是
( )
A.我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流
B.恒定电流是由恒定电场产生的
C.导体中没有电流时,就说明导体内部的电荷没有移动
qD.由It 单位时间内通过导体横截面的电
荷量就越多
答案:C
5.(2011·合肥高二检测)某一探测器,因射线照射而使内部气体电离,在时间t内有n个二价正离子通过探测器某一个截面,同时有2n个电子也通过该截面,则探测器电路中的电流为( )
A.0 B.2ne/t C.3ne/t D.4ne/t
答案:D
解析:经过这个截面的有正负两种电荷,所以电量应该等于两种
2e+2ne4neqn·电量绝对值的和,故电流为I=t=t,A、B、C错误,t
D正确。
6.某品牌手机在待机工作状态时,通过的电流是4微安,则该手机待机一天时间内通过的电荷量是多少?通过的自由电子个数是
多少?
答案:0.35C 2.16×1018个
解析:通过的电量为:
q=It=4×10-6×24×3600C=0.35C
通过的电子数为:
-6q4×10×24×3600CN=e 1.6×10-C
=2.16×1018 个
7.如图所示,在NaCl溶液中,正、负电荷定向移动,方向如图所示,若测得2s内有1.0×1018个Na+和Cl-通过溶液内部的横截面M,试问:溶液中的电流方向如何?电流多大?
答案:溶液中的电流大小为0.16A,方向由A指向B。
解析:NaCl溶液导电是靠自由移动的Na+和Cl-离子,它们在电场力作用下向相反方向运动。因为电流方向规定为正电荷定向移动的方向,故溶液中电流方向与Na+定向移动方向相同,即由A指向B。
Na+和Cl-都是一价离子,每个离子的电荷量为e=1.6×10-19C,NaCl溶液导电时,Na+由A向B定向移动,Cl-由B向A运动,负离子的运动可以等效地看做正离子沿相反方向的运动,可见,每秒钟通过M横截面的电荷量为两种离子电荷量的绝对值之和,
q1+q2则有I=t=t1.0×1018×1.6×10-19+1.0×1018×1.6×10-19==0.16A 2
8.在某次闪电中,持续的时间是0.005s,所形成的平均电流约为6×104A。若闪电过程中流动的电荷量以0.5A的电流通过电灯,可供灯照明的时间为多少?
答案:600s
解析:q=It=6×104×0.005C=300C
可供照明的时间为:t′=300=600s 0.5
能力提升
1. (2011·聊城高二检测)如图所示是一款MP4播放器,随着这种产品的出现,人们可以在旅途中观看电影,让原本枯燥的旅途变得充满乐趣。MP4的充电电流多为锂电池,假设锂电池的充电电流为500mA,则以下说法正确的是(
)
A.1s通过电池某一横截面的电量为500C
B.1s通过电池某一横截面的电量为0.5C
C.充电过程把其他形式的能转化为电能
D.充电过程把电能转化为其他形式的能
答案:BD
解析:由电流的定义式得q=It=0.5C,故A错,B对。充电过程是将电能转化为其他形式的能储存起来,故C错,D对。
2.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,每米电荷量为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.vq
C.qvS
答案:A
解析:在运动方向上假设有一截面,则在t时间内通过截面的电荷量为Q=vt·q
Q等效电流I=t=vq故A正确.
3.(2010·包集高二检测)如图所示,将左边的铜导线与右边的铝导线连接起来,已知铝导线的横截面积是铜导线横截面积的两倍,在铜导线上取一个截面A,在铝导线上取一个截面B,若在1秒内垂直地通过它们的电子数相等,那么,通过这两个截面的(
) qB.vD.qv/S
A.电流相等
B.电流不相等
C.自由电子定向移动的速率相等
D.自由电子定向移动的速率不相等
答案:AD
qne解析:由电流定义知I=ttA正确,B错误。由电流的
微观表达式I=nSqv知,I、n、q均相等,因为SAvB,故C错误,D正确。
4.导线中的电流是10-8A,导线的横截面积为1mm2。
(1)在1s内,有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量e=
1.6×10-19C)?
(2)自由电子的平均移动速度是多大(设导体每立方米内有
8.5×1028个自由电子)?
(3)自由电子沿导线移动1cm,平均需要多少时间?
答案:(1)6.25×1010个 (2)7.4×10-13m/s (3)1.35×1010s
10-8×1qIt10解析:(1)N=ee个。 -19个=6.25×101.6×10
(2)由公式I=neSv得
10-8Iv=neSm/s 8.5×10×1.6×10-×1×10-≈7.4×10-13m/s。
x(3)由v=t得
1×10-2x10t=-s≈1.35×10s。 7.4×10
5.(2011·烟台质检)夏季某日午后,某地区距地面约1km的空中有两块乌云,相距3km,它们因与空气摩擦带电,致使两块乌云之间的电势差能保持约为3×109V不变。已知空气的电场击穿场强为3×106V/m。请对以下问题进行估算。
(1)当两块乌云相距多少米时会发生电闪雷鸣?
(2)当电闪雷鸣时,若两块乌云之间通过的电量为500C,可释放多少能量?
(3)这次放电现象历时约0.01s,则其平均电流约为多大? 答案:(1)1000m (2)1.5×1012J (3)5×104A
U解析:(1)由E=d
U3×10d=Em=1000m. 3×10(2)释放的能量
E能=qU=500×3×109J=1.5×1012J。
(3)由电流的定义得
q500I=t=5×104A。 0.01
6.如图所示是静电除尘器的示意图,A接高压电源正极,B接高压电源负极,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,吸附到正极A上,排除的烟就成为清洁的了,已知每千克煤粉会吸附nmol电子,每昼夜能除尘mkg,计算高压电源的电流。(电子的电荷量设为e,阿伏伽德罗常数为NA,一昼夜时间设为t
) 9
答案:I=2mnNAe/t
解析:根据电流的定义式I=t通过的电荷量Q,就能够求解电流I,需要注意的是:流向电源的电荷量Q跟煤粉吸附的电荷量Q′并不相等,煤粉吸附的电荷量Q′11=。Q′=mnNAe,Q=It,则mnNAe=,故I=2mnNAe/t。 22