高二物理電源和電流相關習題及解析

1.下列敍述中正確的是()

A.導體中電荷運動就形成電流

B.國際單位制中電流的單位是安

C.電流強度是一個標量，其方向是沒有意義的

D.對於導體，只要其兩端電勢差不為零，電流必定不為零

解析：選BD.電流產生的條件包括兩個方面：一是有自由電荷;二是有電勢差.導體中有大量的自由電子，因此只需其兩端具有電勢差即可產生電流，在國際單位制中電流的單位為安.

2.關於電源以下説法正確的是()

A.電源的作用是在電源內部把電子由負極不斷地搬運到正極，從而保持兩極之間有穩定的電勢差

B.電源的作用就是將其他形式的能轉化為電能

C.只要電路中有電源，電路中就一定有電流

D.電源實質上也是一個用電器，也需要外界提供能量

解析：選B.電源的作用是維持正、負極之間恆定的電勢差，這需要電源不斷地將負電荷向負極聚集，將正電荷向正極聚集，外電路中自由電子在電場力的作用下向正極移動，在電源內部，需要將正極上的電子搬運到負極，維持電勢差不變，故A錯.從能量角度來看，電源在搬運電荷的過程中，需要克服電場力做功，將其他形式的能轉化為電能，B對.電路中有電流不僅需要電源，還需要電路是閉合的，故C錯.電源是對電路提供能量的裝置，故D錯.

3.給一粗細不均勻的同種材料製成的導體通電，下列説法正確的是()

A.粗的地方電流大，細的地方電流小

B.粗的地方電荷定向移動速率大，細的地方小

C.各處的電流大小相同

D.粗的地方電荷定向移動速率小，細的地方大

解析：選CD.同一根導線上的電流相等，故C對.由I=nqSv知，D對.

4.一個電解槽中，單位體積的正、負離子數都是n，每個離子帶電荷量為q，正、負離子的平均定向運動速度都為v，電解槽的橫截面積為 S，試求通過電解槽的電流.

解析：在電解槽中，在垂直於v的方向上我們取一橫截面，在單位時間內通過這個橫截面的正、負離子數均為N=vSn，由於正負離子形成的電流同向，所以，電解槽中的電流為：I=2Nqt=2nqSv1=2nqSv.

答案：2nqSv

二、計算題

5.(1)在金屬導體中，若10 s 內通過橫截面的電荷量為10 C，則導體中的電流為多少安?

(2)某電解槽橫截面積為0.5 m2，若10 s 內沿相反方向通過橫截面的正、負離子的電荷量均為10 C，則電解液中的電流為多少安?

解析：(1)10 s內通過某一橫截面的.電量是10 C，

所以 I=qt=10 C10 s=1 A

(2)正電荷形成的電流為I1=10 C 10 s=1 A

負電荷形成的電流為I2=10 C10 s=1 A

因負電荷形成的電流方向與其定向移動方向相反，所以兩種電荷形成電流方向相同.

故電解液中的電流為：I=I1+I2=2 A.

答案：(1)1 A (2)2 A

6.導線中的電流是1 A，導線的橫截面積為1 mm2.

(1)在 1 s 內，有多少個電子通過導線的橫截面(電子電荷量 e=1.610-19C)?

(2)自由電子的平均移動速率是多大(設導體每立方米內有8.5 1028 個自由電子)?

(3)自由電子沿導線移動 1 cm，平均要多少時間?

解析：(1)N=qe=Ite=111.610-19 個=6.25 1018個.

(2)由公式I=neSv.

v=I neS=18.510281.610-1910-6 m/s

=7.410-5 m/s.

(3)以這樣的速率沿導線傳播1 m 需用時

t=17.410-5 s=3.8 h.

答案：(1)6.251018 (2)7.410-5 m/s (3)3.8 h

7.已知電子的電荷量為e，質量為m，氫原子的電子在核的靜電力吸引下做半徑為r的勻速圓周運動，則電子運動形成的等效電流大小為多少?

解析：取電子運動軌道的任一截面，在電子運動一週的時間T內，通過這個截面的電荷量q=e，則有：I=qT=eT

再由庫侖力提供向心力有：

ke2r2=m42T2?r得T=2re mrk

解得I=e22r2mkmr.

答案：e22r2mkmr

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