1、第3章从电表电路到集成电路3.2研究电流、电压和电阻一、选择题1、有甲、乙两个由同种金属材料制成的导体,甲的横截面积是乙的两倍,而单位时间内通过导体横截面的电荷量,乙是甲的两倍,以下说法中正确的是()。A.甲、乙两导体的电流相同B.乙导体的电流是甲导体的两倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的两倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相等解析:由I=知A项错误,B项正确;由I=nqSv得:v甲=v乙,所以C、D项错误。答案:B2、如图所示,电解池内有一价的电解液,t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1,负离子数是n2,设元电荷为e,则以下解释中正确的是()。A.正离子定向移动形
2、成电流方向从AB,负离子定向移动形成电流方向BAB.溶液内正负离子向相反方向移动,电流抵消C.溶液内电流方向从A到B,电流I=D.溶液内电流方向从A到B,电流I=解析:正电荷的定向移动方向就是电流方向,负电荷定向移动的反方向是电流方向。有正负电荷反向经过同一截面时,I=公式中Q应该是正、负电荷量绝对值之和。故I=,电流方向由A指向B,故选项D正确。答案:D3、关于电流,下列说法中正确的是()。A.由I=知,I与Q成正比B.如果在任意相等的时间内通过导线横截面的电量相等,则导体中的电流是恒定的电流C.因为电流有方向,因而电流是矢量D.电流的单位“安培”是国际单位制中的基本单位解析:因Q、t均为变
3、量,故选项A错误;由电流的定义式知选项B正确;电流的方向是一个标号,是一个正与反的关系,与矢量的方向概念不同,选项C错误;“安培”是国际单位制中的基本单位,选项D正确。答案:BD4、如图所示,一根横截面积为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率为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.vqB.C.qvSD.解析:在运动方向上假设有一截面,在t时间内通过截面的电荷量Q=vtq。等效电流I=vq,故A项正确。答案:A5、一个半径为r(m)的细橡胶圆环,均匀地带上Q(C)的负电荷,当它以角速度(rad/s)绕中心轴线顺时针匀速转动时,环中等效
4、电流的大小为()。A.QB.C.D.解析:负电荷Q均匀分布在橡胶环上,当环转动时,在环上任取一截面,则一个周期T内穿过此截面的电荷量为Q,因此应用电流的定义式I=,再结合圆周运动相关的知识即可求解。T=,I=。答案:C6、某导体中的电流随其两端的电压变化,如图实线所示,则下列说法中正确的是()。A.加5 V电压时,导体的电阻是5 B.加12 V电压时,导体的电阻是8 C.由图可知,随着电压增大,导体的电阻不断减小D.由图可知,随着电压减小,导体的电阻不断减小解析:U=5 V时,I=1.0 A,R=5 ,同理U=12 V时,R=8 ,由图线可知随着电压的增大,电阻不断增大,随电压的减小,电阻不断
5、减小,选项A、B、D正确,C错误。答案:ABD7、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l的电子束内电子个数是()。A.B.C.D.解析:设加速后电子的速度为v,则eU=mv2。又I=neSv,n为单位体积内的电子数目,故l长内的电子数目:N=nlS=lS=。答案:B二、非选择题8、夏季某日午后,某地区距地面约1 km的空中有两块乌云,相距3 km,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3109 V不变。已知空气的电场击
6、穿场强为3106 V/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荷量为500 C,可释放多少能量?(3)这次放电现象历时约0.01 s,则其平均电流约为多大?解析:(1)由E=得d= m=1 000 m。(2)释放的能量E能=qU=5003109 J=1.51012 J(3)由电流的定义得I= A=5104 A答案:(1)1 000 m(2)1.51012 J(3)5104 A9、在彩色电视机的显像管中,电子枪射出的电子在加速电压U作用下被加速,且形成大小为I的电流,若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收,设电子的质量为m
7、,电荷量为e,进入加速电场之前的初速不计。求:(1)时间t内打在荧光屏上的电子数为多少?(2)荧光屏受到的平均作用力为多大?解析:(1)求时间t内打在荧光屏上的电子数,关键是求出在这段时间内打在荧光屏上的总电荷量Q,单个电子的电荷量是e,便可求得电子数N。在时间t内打在荧光屏上的总电荷量是:Q=It。单个电子的电荷量为e,则打在荧光屏上的总电子数是:N=(2)求作用力的方法很多,如受力分析、根据运动和力的关系即牛顿运动定律等。对本题来说,我们可以较简单地求出电子在一段时间内的平均加速度,由牛顿第二定律便可求出平均作用力。设电子在打到荧光屏之前的瞬时速度为v,由能量守恒定律得:eU=mv2,则v=,设电子与荧光屏作用的时间为T,则这段时间内的总电子数为:N=。在时间T内电子的平均加速度为:a=由牛顿第二定律可得:F=m总a=Nma=答案:(1)(2)