高中物理電源和電流練習(xí)及答案解析(2)
高中物理電源和電流練習(xí)及答案解析
6.如圖2-1-3所示，一根橫截面積為S的均勻長(zhǎng)直橡膠棒上均勻帶有負(fù)電荷，每米電荷量為q，當(dāng)此棒沿軸線方向做速率為v的勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于棒運(yùn)動(dòng)而形成的等效電流大小為( )
圖2-1-3
A.vq B.qv
C.qvS D.qv/S
解析：選A.在運(yùn)動(dòng)方向假設(shè)有一截面，在t時(shí)間內(nèi)通過(guò)截面的電量Q=vt?q.等效電流I=Qt=vq，故A項(xiàng)正確.
7.如圖2-1-4所示，電解池內(nèi)有一價(jià)的電解液，t s內(nèi)通過(guò)溶液內(nèi)截面S的正離子數(shù)是n1，負(fù)離子數(shù)是n2，設(shè)基元電荷為e，以下解釋中正確的是( )
圖2-1-4
A.正離子定向移動(dòng)形成電流方向從A→B，負(fù)離子定向移動(dòng)形成電流方向從B→A
B.溶液內(nèi)正負(fù)離子向相反方向移動(dòng)，電流抵消
C.溶液內(nèi)電流方向從A→B，電流I=?n1+n2?e2t
D.溶液內(nèi)電流方向A→B，電流I=?n1+n2?et
解析：選D.正離子定向移動(dòng)方向?yàn)殡娏鞣较?，?fù)離子定向移動(dòng)方向和電流方向相反，正、負(fù)離子向相反方向移動(dòng)，電流不能抵消，故A、B錯(cuò).由于溶液內(nèi)的電流是正、負(fù)離子共同形成的，故C錯(cuò)，D對(duì).
8.來(lái)自質(zhì)子源的質(zhì)子(初速度為零)，經(jīng)一直線加速器加速，形成電流為I的細(xì)柱形質(zhì)子流.已知質(zhì)子源與靶間的距離為d，質(zhì)子電荷量為e，假定分布在質(zhì)子源到靶之間的加速電場(chǎng)是勻強(qiáng)電場(chǎng)，質(zhì)子到達(dá)靶時(shí)的速度為 v，則質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為( )
A.Idev B.2Idev
C.Idv D.2Idv
解析：選B.設(shè)質(zhì)子源與靶間的質(zhì)子數(shù)為n，則I=nedv2=nev2d，n=2Idev.
9.銅的原子量為m，密度為ρ，每摩爾銅原子有n個(gè)自由電子，今有一根橫截面為S的銅導(dǎo)線，當(dāng)通過(guò)的電流為I時(shí)，電子平均定向移動(dòng)的速率為( )
A.光速c B.IneS
C.ρIneSm D.mIneSρ
解析：選D.假設(shè)電子定向移動(dòng)的速率為v，那么在t秒內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的自由電子數(shù)相當(dāng)于在體積vt?S中的自由電子數(shù)，而體積為vtS的銅的質(zhì)量為vtSρ，摩爾數(shù)為vtSρm，所以電量q=vtSρnem.因電流I=qt=vSρenm，于是得：v=ImneSρ.
二、計(jì)算題
10.(1)在金屬導(dǎo)體中，若10 s 內(nèi)通過(guò)橫截面的電荷量為10 C，則導(dǎo)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(nèi)沿相反方向通過(guò)橫截面的正、負(fù)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(nèi)通過(guò)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(fù)電荷形成的電流為I2=10 C10 s=1 A
因負(fù)電荷形成的電流方向與其定向移動(dòng)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
11.導(dǎo)線中的電流是1 A，導(dǎo)線的橫截面積為1 mm2.
(1)在 1 s 內(nèi)，有多少個(gè)電子通過(guò)導(dǎo)線的橫截面(電子電荷量 e=1.6×10-19C)?
(2)自由電子的平均移動(dòng)速率是多大(設(shè)導(dǎo)體每立方米內(nèi)有8.5 ×1028 個(gè)自由電子)?
(3)自由電子沿導(dǎo)線移動(dòng) 1 cm，平均要多少時(shí)間?
解析：(1)N=qe=Ite=1×11.6×10-19 個(gè)=6.25 ×1018個(gè).
(2)由公式I=neSv.
v=I neS=18.5×1028×1.6×10-19×10-6 m/s
=7.4×10-5 m/s.
(3)以這樣的速率沿導(dǎo)線傳播1 m 需用時(shí)
t=17.4×10-5 s=3.8 h.
答案：(1)6.25×1018 (2)7.4×10-5 m/s (3)3.8 h
12.已知電子的電荷量為e，質(zhì)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(yùn)動(dòng)，則電子運(yùn)動(dòng)形成的等效電流大小為多少?
解析：取電子運(yùn)動(dòng)軌道的任一截面，在電子運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間T內(nèi)，通過(guò)這個(gè)截面的電荷量q=e，則有：I=qT=eT
再由庫(kù)侖力提供向心力有：
ke2r2=m4π2T2?r得T=2πre mrk
解得I=e22πr2mkmr.
答案：e22πr2mkmr
高中物理電源和電流練習(xí)及答案解析相關(guān)文章：