1、11.1 电源和电流一、电源1关于电源的作用，下列说法不正确的是()A为电流提供自由电子B使导体中形成电场C保持导体两端的电压D使自由电荷定向移动起来解析：选A电源是提供电能的装置，电源是将其他形式的能转换为电能的装置，它可以使导体中始终存在一定的电场，并使两端保持一定的电压，从而使导体中的电子运动起来形成电流，故B、C、D正确，A错误。2关于导线中的电场，下列说法正确的是()A导线内的电场线可以与导线相交B导线内的电场E是由电源电场E0和导线侧面堆积电荷形成的电场E叠加的结果C导线侧面堆积电荷分布是稳定的，故导线处于静电平衡状态D导线中的电场是静电场的一种解析：选B导线内的电场线与导线是平行
2、的，故A错；导线中的电场是电源电场和导线侧面堆积电荷形成的电场叠加而成的，故B对；导线内电场不为零，不是静电平衡状态，导线中的电场是恒定电场，并非静电场的一种，故C、D错。3、关于电源，下列说法正确的是()A电源的作用是为电路提供自由电荷B电源的作用是自己直接释放出电能C电源的作用是能保持导体两端的电压，使电路中有持续的电流D电源的作用是使自由电荷运动起来解析：选C 电源的作用是把其他形式的能转化为电能，为电路提供持续而稳定的电压，使导体中自由电荷定向移动释放电能，选项C正确4、下列对通有恒定电流的导体中的电场的叙述正确的是()A导体中电场线的方向与导体表面垂直B导体中的电场是由电源正、负极上
3、的电荷形成的C导体中的电场是由电源的电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而形成的D导体内部的场强处处为零解析：选C通电导体内的电场线的方向与导体表面是平行的，选项A错误；导体中的电场是电源电场和导体中积累的电荷形成的电场叠加而形成的，选项B错误，C正确；导体内部的电场的场强不为零，是恒定电场，选项D错误5、(多选)下列关于电源的说法正确的是()A电源是使电路中有持续电流的装置B电源的作用是在电源内部把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极之间有稳定的电势差C只要电路中有电源，电路中就一定有电流D电源实质上也是一个用电器，也需要外界提供能量解析：选AB 电源是使电路中有持续电流的装置，故选项A
4、正确；电源是把内部的正电荷从负极不断地搬运到正极，或者把电子由正极不断地搬运到负极，从而保持两极间有稳定的电势差，故选项B正确；只有在有电源的闭合回路中才能形成电流，故选项C错误；电源是提供电能的装置，不需要外界提供能量，故选项D错误6、如图所示，两个带绝缘柄的金属球A、B，A带负电，B不带电，用导体棒连接A、B的瞬间，下列说法中错误的是()A有瞬时电流形成，方向由A到BBA、B两端的电势不相等C导体棒内的电场强度不等于0D导体棒内的自由电荷受电场力作用定向移动解析：选AA、B两个金属球，由于A带负电，在A金属球周围存在指向A的电场，故B球所在处的电势应高于A球所在处的电势。连接后的瞬间导体棒
5、内的电场强度不等于0，棒中的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，由于导体棒中的自由电荷为电子，故移动方向为由A指向B，电流方向应由B指向A。故A错误。二、电流的定义式I（一）关于电流和电流的方向1、关于电流，下列叙述正确的是()A只要将导体置于电场中，导体内就有持续电流B电源的作用可以使电路中有持续电流C导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有移动D只要将电源连接到物体两端，物体中就会有电流解析：选B 导体置于电场中，达到静电平衡后没有电流，故A项错误；导体两端存在持续的电压，导体中才有持续的电流，电源能提供持续的电压，可以使电路中有持续电流，故B项正确；导体中没有电流时，电荷在做无规则的
6、热运动，没有定向移动，故C项错误；将电源连接到绝缘物体两端，物体中不会有电流，故D项错误。2、关于电流的方向，下列说法正确的是()A在金属导体中，电流的方向是自由电子定向移动的方向B在电解液中，电流的方向为负离子定向移动的方向C无论在何种导体中，电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反D在电解液中，由于是正、负电荷定向移动形成电流，所以电流有两个方向解析：选C无论在何种导体中，电流的方向都是正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反，故A、B、D错误，C正确。3(多选)关于电流的方向，下列说法中正确的是()A电源供电的外部电路中，电流的方向是从高电势一端流向低电势一端B电源内部，电流的方向
7、是从高电势一端流向低电势一端C电子运动形成的等效电流方向与电子运动方向相同D电容器充电时，电流从负极板流出，流入正极板解析：选AD 在电源的外部电路中，电流从电源正极流向负极，在电源的内部，电流从负极流向正极，电源正极电势高于负极电势，所以A正确，B错误电子带负电，电子运动形成的电流方向与电子运动的方向相反，C错误电容器充电时，电子流入负极板，所以电流从负极板流出，流入正极板，D正确4、下列关于电流的说法中，不正确的是 ()A习惯上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向B国际单位制中，电流的单位是安培，简称安C电流的方向总是从电源的正极流向负极D由I可知，电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷
8、量就越多解析：选C电荷的定向移动形成电流，物理学上规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，故A项正确；国际单位制中，电流的单位是安培，简称安，故B项正确；外电路中电流从正极流向负极，电源内部电流从负极流向正极，故C项错误；由I可知，电流的大小等于单位时间内通过导体横截面的电荷量，所以电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量就越多，故D项正确。（二）电流的定义式I1、关于公式I，下列说法中正确的是()A式中的q表示单位时间内通过导体横截面的电荷量B式中的q表示通过导体单位横截面积的电荷量C比值能表示电流的强弱D该公式表明电流跟通过导体横截面的电荷量成正比，跟通电时间成反比解析：选C公式I中q表示
9、在时间t内通过导体横截面的电荷量，选项A、B错误；比值表示电流的强弱，选项C正确；由电流的微观表达式可知，电流决定于导体中单位体积内的自由电荷数、自由电荷的电荷量、自由电荷定向移动的速率以及导体的横截面积，故选项D错误。2、在示波管中，电子枪2 s内发射了61013个电子，则示波管中电流的大小为()A4.8106 AB31013 AC3106 AD9.6106 A解析：选A 电子枪2 s内发射的电荷量q610131.61019 C9.6106 C，所以示波管中的电流大小为I A4.8106 A，故选项A正确，B、C、D错误3、电路中每分钟有61013个自由电子通过横截面积为0.64106 m2
10、的导线，那么电路中的电流是()A0.016 A B1.6 mAC16 AD0.16 A解析：选D 根据I得I A1.6107 A0.16 A4、一台半导体收音机，电池供电的电流是8 mA，也就是说()A1 h电池供给8 C的电荷量B1 000 s电池供给8 C的电荷量C1 s电池供给8 C的电荷量D1 min电池供给8 C的电荷量解析：选B由公式I可得t，故供给8 C电荷量时的通电时间t s1 000 s，故选项B正确。5、重离子肿瘤治疗装置中的回旋加速器可发射5价重离子束，其电流强度为1.2105 A，则在1 s内发射的重离子个数为(e1.61019 C)()A3.01012 B1.5101
11、3C7.51013 D3.751014解析：选B1 s内发射的重离子的电荷量为：QIt1.2105 C，每个重离子的电荷量为5e，则通过的重离子数为：n1.51013(个)，故选B。6、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()Aqv B.CqvS D.解析：选A时间t内通过垂直于棒运动方向某一横截面的电荷量Qqvt，依电流的定义式可得Iqv，故A正确。7、如图所示为一由不同金属材料制成的导体，左、右部分分别为A、B，且两部分导体的横截面积关系为SB2SA.如果在相同的时间内通过两不同导体某
12、一横截面的自由电荷数相等则流过A、B的电流的关系为()AIAIBBIA2IBCIB2IAD不能确定解析：选A在单位时间内通过两横截面的自由电荷数相等，根据I可知电流相等（三）两种电荷形成电流1、一段东西方向放置的横截面积为0.05 cm2的导电材料中，每秒中有0.4 C正电荷向东移动，有0.6 C负电荷向西移动，则电流强度是()A0.4 AB0.2 AC0.6 A D1 A解析：选D根据电流强度的定义可知I A1 A，D正确。2、某电解池中，若在2 s内有1.01019个二价正离子和2.01019个一价负离子通过某截面，那么通过这个截面的电流是()A0B0.8 AC1.6 A D3.2 A解析
13、：选D 电荷的定向移动形成电流，但“”“”电荷同时向相反方向定向移动时，通过某截面的电荷量应是两者绝对值的和，在2 s内通过截面的总电荷量应为q1.6101921.01019 C1.6101912.01019 C6.4 C，由电流的定义式知I A3.2 A3、如图所示，电解池内有一价离子的电解液，t时间内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设元电荷为e，下列解释正确的是()A正离子定向移动形成电流方向为AB，负离子定向移动形成电流方向为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ID溶液内电流方向从A到B，电流I解析：选D 正离子定向移动方向为电流方
14、向，负离子定向移动方向与电流相反，正、负离子向相反方向移动，电流不能抵消，故选项A、B错误；由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的，则电流I，故选项C错误，D正确4、如图所示的电解槽接入电路后，在t秒内有n1个1价正离子通过溶液内截面S，有n2个1价负离子通过溶液内截面S，设元电荷为e，以下说法正确的是()A当n1n2时电流强度为零B当n1n2时，电流方向从AB，电流强度为IC当n1n2时，电流方向从BA，电流强度ID电流方向从AB，电流强度I解析：选D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，所以，电流强度应该是I，电流方向应是从AB。（四）环形电流1、
15、安培提出了著名的分子电流假说，根据这一假说，电子绕核的运动可等效为环形电流设电荷量为e的电子以速率v绕原子核沿顺时针方向做半径为r的匀速圆周运动，关于该环形电流的说法，正确的是()A电流大小为，电流方向为顺时针B电流大小为，电流方向为顺时针C电流大小为，电流方向为逆时针D电流大小为，电流方向为逆时针解析：选C 电流大小I，方向与电子运动的方向相反，即沿逆时针方向，选项C正确2、(多选)半径为R的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q，现使圆环绕垂直圆环所在平面且通过圆心的轴以角速度匀速转动，则关于由圆环转动产生的等效电流，下列说法正确的是()A若不变而使电荷量Q变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2
16、倍B若电荷量Q不变而使变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍C若使、Q不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，电流将变大D若使、Q不变，将橡胶环压缩，使环半径减小，电流将变小解析：选AB 截取圆环的任一截面S，在橡胶圆环运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量为Q，则有I，又T，所以I，可知电流的大小只与Q和有关，选项A、B正确，C、D错误.3、北京正负电子对撞机的储存环是周长为240 m的近似圆形轨道当环中电子以光速的流动而形成10 mA的电流时，环中运行的电子数目为(已知光速c3108 m/s，电子电荷量e1.61019 C)()A51010B51011C1102D1104解析：选B 电子运动
17、一周所需要的时间t s8106 s，在圆形轨道上任取一横截面，则在t时间内整个环中的电子刚好都通过该截面，故环中具有电子的电量为qIt101038106 C8108 C，环中具有电子数N51011个，故选项B正确三、电流的微观和宏观InqSv.1、一段粗细均匀的导线的横截面积是S，导线内自由电子的电荷量为e，导线单位长度内自由电子数目为n，自由电子做无规则运动的速率为v，单位时间内通过某一横截面的自由电子数为N，则导线中的电流为()AneSv BnevCN DNe解析：选D 由题意可知，时间t内流过导线横截面的电荷量qNet，则由电流的定义可知INe，故选项C错误，D正确；由于v表示自由电子无
18、规则运动速率，故选项A、B错误2、某实验室有同种材料制成的两个导体棒A和B，其中A的横截面积为B的2倍，经相等的时间流过导体棒B横截面的电荷量为流过导体棒A横截面的电荷量的2倍则下列说法正确的是()A流过两导体棒的电流相等B导体棒B中的电流为导体棒A的2倍C导体棒A中自由电子定向移动的速率是导体棒B的D两导体棒中自由电子定向移动的速率相同解析：选B 由于单位时间内通过B横截面的电荷量是通过A横截面的电荷量的2倍，因此B中的电流是A中的电流的2倍，故选项A错误，B正确；由InqSv，则v，由于A、B两导体棒的材料性质相同，且A的横截面积为B的2倍，故选项C、D错误3、 (多选)截面积为S的导线中
19、，通过大小为I的电流已知导线单位体积中有n个自由电子，每个自由电子的电荷量是e，自由电子定向移动的速率是v，则在时间t内通过导线横截面的电子数是()AnSvtBnvtCD解析：选AC 根据电流的定义式可知，在时间t内通过导线截面的电荷量qIt，所以在这段时间内通过的自由电子数为N；由于自由电子定向移动的速率是v，因此在时间t内，位于以截面S为底，长为lvt的这段导线内的自由电子都能通过截面，这段导线的体积VSlSvt，所以在时间t内通过截面S的自由电子数NnVnSvt，综上可知，选项A、C正确4、 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
20、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，则在电子刚射出加速电场时，一小段长为l的电子束内的电子个数是()ABCD解析：选B 根据动能定理有mv2 eU，得v；根据电流的微观表达式IneSv，可得该电子束单位体积内的电子个数n，则一小段长为l的电子束内的电子个数为N nlS，故选项B正确5、有一根横截面积为S的铜导线，通过的电流为I.已知铜的密度为，摩尔质量为M，阿伏加德罗常数为NA，电子的电荷量为e.若认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子，则铜导线中自由电子定向移动的速率可表示为()ABCD解析：选B 设铜导线中自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到
21、另一端所用时间为t.则导线的长度为lvt，体积为VSlSvt，质量为mvtS，这段导线中自由电子的数目为nNANA，在t时间内这些电子都能通过同一截面，则电流I，电子定向移动的速率v，故选项B正确四、计算题：1、如果导线中的电流为1 mA，那么1 s内通过导体横截面的自由电子数是多少个？若“220 V60 W”的白炽灯正常发光时的电流为273 mA，则20 s内通过灯丝的横截面的电子数目是多少个？解析：qIt11031 C1103 C，设电子的数目为n，则：n个6.251015个。当“220 V60 W”的白炽灯正常发光时，I 273 mA。qIt27310320 C5.46 C。设电子的数目
22、为N，则N个3.41019个。答案：6.251015个3.41019个2、盛夏的入夜，正当大地由喧闹归于沉睡之际，天空却不甘寂寞地施放着大自然的烟火，上演着一场精彩的闪电交响曲某摄影爱好者拍摄到的闪电如图所示，闪电产生的电压、电流是不稳定的，假设这次闪电产生的电压可等效为2.5107 V，电流可等效为2105 A，历时1103 s，问：(1)若闪电定向移动的是电子，这次闪电产生的电荷量以0.5 A的电流给小灯泡提供，能维持多长时间？(2)这次闪电释放的电能是多少？解析 (1)根据电流的定义式I，可得qIt21051103 C200 C，供电时间t s400 s.(2)这次闪电释放的电能为EqU
23、2002.5107 J5109 J.答案 (1)400 s(2)5109 J3、一根长L2 m，横截面积S1103 m2 的铜棒，两端电势差为U5.44102V，铜棒的电阻R2105，铜内自由电子的密度为每立方米8.51029个，求：(1)通过铜棒的电流；(2)铜棒内的电场强度；(3)自由电子定向移动的速率解析 (1)I2.72103A(2)E2.72102V/m.(3)v m/s2105m/s.答案 (1)2.72103 A(2)2.72102V/m(3)2105m/s4、在NaCl溶液中，正、负电荷定向移动，方向如图211所示，若测得2 s内有1.01018个Na和Cl通过溶液内部的横截面
24、M，试问：溶液中的电流方向如何？电流多大？【解析】NaCl溶液导电是靠自由移动的Na和Cl，它们在电场力作用下向相反方向运动故溶液中电流方向与Na定向移动的方向相同，即由A指向B.Na和Cl都是一价离子，每个离子的电荷量为e1.61019C，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作正离子沿相反方向的运动，所以，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，则有IA0.16 A.【答案】溶液中的电流大小为0.16 A，方向由A指向B.5、“氢火焰离子化监测器”可以检测出无机物气体中极其微量的有机分子的含量，其装置如图所示，在氢火焰的作用下，有机物的分子电离为一价正离子和自由电子，而无机物的分子不会电离。设单位时间内有n摩尔被检测气体进入检测器，调节滑动变阻器，使得电流表的示数逐渐变大，直到达到最大值I，求有机物分子与被检测气体分子的数目的比值K是多少。(阿伏加德罗常数为NA，电子的电荷量为e)解析：电流达到最大值I后，表明电离出来的电子全部到达了阳极，设经过时间t到达极板的电荷量为q，则qIt，被电离的有机物分子的数目N则有机物分子占被测气体分子的数目的比值为K。答案：
