高中物理 第十一章 电路及其应用 1 电源和电流练习(含解析)新人教版必修第三册-新人教版高二第三册

2025高考物理步步高同步练习必修3第十一章 电路及其应用1 电源和电流[学习目标] 1.了解形成电流的条件，知道电源的作用和导体中的恒定电场.2.理解电流的定义，知道电流的单位和方向.3.会推导电流的微观表达式，了解表达式中各量的意义．一、电源1．定义：能把电子从电源正极搬运到电源负极的装置就是电源． 2．作用：使导体两端始终存在电势差． 二、恒定电流1．定义：大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流．2．电流的定义式：I ＝qt ，其物理意义：单位时间内通过导体横截面的电荷量，是表示电流强弱程度的物理量．3．在国际单位制中，电流的单位是安培，符号是A.4．电流的方向：规定为正电荷定向移动的方向，与负电荷定向移动的方向相反．1．判断下列说法的正误．(1)导体内没有电流时，就说明导体内部的电荷没有运动．( × ) (2)电流既有大小，又有方向，是矢量．( × ) (3)导体中的电流一定是正电荷定向移动形成的．( × ) (4)电子定向移动的方向就是电流的方向．( × )(5)电流越大，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多．( √ )2．一次闪电，流动的电荷量大约为300 C ，持续的时间大约是0.005 s ，所形成的平均电流为________ A.答案 6×104一、电流的理解和计算 导学探究1．如图所示，用导线连接两个分别带正、负电荷的导体，导线中有无电流？为什么？如果有，这个电流能持续下去吗？答案 A 、B 之间有电势差，能形成电流，但不能持续下去．2．如图所示，如何让导线中保持持续的电流？电源起到了什么作用？答案 产生持续电流的条件是导体两端始终存在电势差，电源的作用就是移送电荷，保持导体两端的电势差．3．如图，盐水中可以形成电流，盐水中的电流和金属导体中的电流的形成有什么不同？答案 盐水中的电流是Na ＋、Cl －定向移动形成的，金属导体中的电流是电子定向移动形成的． 知识深化 1．电流的大小定义式：I ＝qt .用该式计算出的电流是时间t 内的平均值．对于恒定电流，电流的瞬时值与平均值相等． 2．对电流的理解(1)电流虽然有方向，但它是标量，其计算遵循代数运算法则．(2)在外电路中电流方向由电源正极到负极，在电源内部电流方向由电源负极到正极． (3)I ＝qt是电流的定义式，或者说是求解电流的一种方法，电流I 与q 、t 无正反比关系．(4)q ＝It 是电荷量的计算式．例1 (多选)(2021·武汉新洲一中月考改编)下列说法正确的是( ) A ．电源的作用是使电路中产生电荷B ．电源的作用是使电路中的电荷发生定向移动C ．电流是矢量，其方向就是正电荷定向移动的方向D ．在国际单位制中，电流是一个基本物理量，其单位安培是基本单位 答案 BD解析 电源的作用是使正极聚集正电荷，负极聚集负电荷(并不是创造了电荷，而是使正、负电荷发生了分离)，这样电源两端就会产生电压，电压使电路中的电荷发生定向移动形成电流，而不是产生电荷，故A 错误，B 正确；电流虽有方向，但它是一个标量，故C 错误；在国际单位制中，电流是一个基本量，其单位安培是国际单位制中的七个基本单位之一，故D 正确． 例2 (2021·重庆巴蜀中学月考)在2 s 内有0.1 C 电荷通过横截面积为2 mm 2的金属导体，则电流是( ) A ．0.025 A B ．0.05 A C ．0.1 A D ．0.02 A答案 B解析 根据电流的定义可知，I ＝q t ＝0.12A ＝0.05 A ，故B 正确，A 、C 、D 错误．例3 如图所示，电解池内有一价的电解液，t 时间内通过溶液内面积为S 的截面的正离子数是n 1，负离子数是n 2，设元电荷为e ，以下说法中正确的是( )A ．当n 1＝n 2时电流大小为零B ．当n 1＜n 2时，电流方向从B →A ，电流大小为I ＝(n 2－n 1)et C ．当n 1＞n 2时，电流方向从A →B ，电流大小为I ＝(n 1－n 2)etD ．溶液内电流方向从A →B ，电流大小为I ＝(n 1＋n 2)et答案 D解析 电流的方向与正离子定向移动方向相同，则溶液内电流方向从A 到B ，t 时间内通过溶液截面S 的电荷量为q ＝n 1e ＋n 2e ，则根据电流的定义式可得I ＝q t ＝n 1e ＋n 2e t ＝(n 1＋n 2)et ，A 、B 、C 错误，D 正确．公式I ＝qt的应用1．金属导体中的电流是由自由电子的定向移动形成的，因此q 为通过导体横截面的自由电子的电荷量．2．电解质溶液中的电流是正、负离子同时向相反方向定向移动形成的，因此q 为正、负离子电荷量的绝对值之和．3．电解液中电流的方向与正离子定向移动的方向相同，与负离子定向移动的方向相反． 例4 (2021·烟台市第一中学高二期末)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v e2πr ，电流方向为顺时针B ．电流大小为v er ，电流方向为顺时针C ．电流大小为v e2πr ，电流方向为逆时针D ．电流大小为v er ，电流方向为逆时针答案 C解析 电流大小I ＝q t ＝e2πr v ＝v e 2πr，方向与电子运动的方向相反，即沿逆时针方向，选项C 正确．二、电流的微观表达式 1．电流的微观表达式的推导如图所示，AD 表示粗细均匀的一段长为l 的导体，两端加一定的电压，导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v ，设导体的横截面积为S ，导体单位体积内的自由电荷数为n ，每个自由电荷的电荷量大小为q .则：导体AD 内的自由电荷全部通过横截面D 所用的时间t ＝lv .导体AD 内的自由电荷总数N ＝nlS 总电荷量Q ＝Nq ＝nlSq此导体中的电流I ＝Q t ＝nlSqlv ＝nqS v .2．电流的微观表达式I ＝nqS v 的理解(1)I ＝qt 是电流的定义式，I ＝nq v S 是电流的决定式，因此I 与通过导体横截面的电荷量q 及时间t 无关，从微观上看，电流取决于导体中单位体积内的自由电荷数n 、每个自由电荷的电荷量大小q 、定向移动的速率v ，还与导体的横截面积S 有关．(2)v 表示电荷定向移动的速率．自由电荷在不停地做无规则的热运动，其速率为热运动的速率，电流是自由电荷在热运动的基础上向某一方向定向移动形成的． 3．区别三种速率 自由电荷定向移动速率自由电荷定向移动形成电流，其中自由电荷定向移动速率的数量级一般为10－4 m/s电子热运动速率导体内的自由电子在永不停息地做无规则的热运动，由于热运动，自由电子向各个方向运动的机会相等，故不能形成电流，常温下电子热运动速率的数量级为105 m/s电场传播速率(或电流传导速率) 等于光速．闭合开关的瞬间，电路中各处以真空中光速c 的速度建立恒定电场，在恒定电场的作用下，电路中各处的自由电子几乎同时开始定向运动，整个电路也就几乎同时形成了电流例5 某根导线的横截面积为S ，通过的电流为I .已知该导线材料密度为ρ，摩尔质量为M ，电子电荷量为e ，阿伏加德罗常数为N A ，设每个原子只提供一个自由电子，则该导线中自由电子定向移动的速率为( ) A.MIρN A Se B.MIN AρSe C.IN A MρSe D.IN A Se Mρ答案 A解析 设该导线中自由电子定向移动的速率为v ，自由电子从一端定向移动到另一端所用时间为t ，每个原子可提供一个自由电子，则导线中原子数目与自由电子的数目相等，为n ＝ρS v t M N A ，t 时间内通过导线横截面的电荷量为q ＝ne ，则电流I ＝q t ＝ρS v eN A M ，解得v ＝MIρSN A e，故选项A 正确．针对训练 (2021·浙大附中期中)某实验室有两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．则下列说法中正确的是( ) 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12D ．两导体棒中自由电子定向移动的速率相同 答案 B解析 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A 错误，B 正确；又I ＝nqS v ，则v ＝InqS ，由于A 、B 两导体的材料性质不同，易知C 、D 错误． 三、电池的容量1．定义：电池放电时输出的总电荷量； 2．单位：“安时”(A·h)或“毫安时”(mA·h)．例6 (多选)如图是某品牌电动汽车的标识牌，以下说法正确的是( )A ．该电池的容量为60 A·hB ．该电池以6 A 的电流放电，可以工作10 hC ．该电池以6 A 的电流放电，可以工作60 hD ．该电池充完电可贮存的电荷量为60 C 答案 AB解析 从题图标识牌可知电池的容量为60 A·h ，即以6 A 的电流放电可工作10 h ，故A 、B 正确，C 错误；该电池充完电可贮存的电荷量q ＝60×3 600 C ＝2.16×105 C ，故D 错误．考点一 电流的理解和计算 1．下列说法正确的是( ) A ．导体中电荷运动就形成了电流 B ．只有自由电子的定向移动才能形成电流 C ．导体中的自由电荷越多，电流越大D ．电源的作用是使电源的正、负极两端保持一定的电势差 答案 D解析 正、负电荷的定向移动都可以形成电流，不仅仅是自由电子的定向移动，故A 、B 错误；电流的大小取决于电荷量与时间的比值，与自由电荷的多少无关，故C 错误；在电源内部电源将负电荷从正极搬到负极，维持正、负极间有一定的电势差，故D 正确．2.(2022·绍兴市高级中学高一月考)如图所示是通有恒定电流的某段导体．在5 s 内有10 C 的负电荷向右通过横截面A ，则导体内电流的大小和方向分别是( )A ．2 A 、向右B ．2 A 、向左C ．50 A 、向右D ．50 A 、向左答案 B解析 根据电流的定义式I ＝q t ，可得电流的大小为I ＝105 A ＝2 A ，电流方向规定为正电荷定向移动的方向，因移动的是负电荷，电流方向与其定向移动的方向相反，故电流向左．选B. 3．通过甲、乙两导线横截面的电荷量之比为3∶5，甲、乙两导线通电时间之比为3∶2，则通过甲、乙两导线的电流之比为( ) A ．1∶5 B ．2∶5 C ．5∶2 D ．5∶1 答案 B解析 由I ＝q t 得I 1I 2＝q 1t 1·t 2q 2＝q 1q 2·t 2t 1＝35×23＝25，B 正确．4．(2021·上海中学高二期末)气体放电管中，每时每刻有大量的气体分子被电离成电子和正离子．若每秒有n 1个电子和n 2个氢离子(质子)经过管的某个横截面，元电荷的大小记为e .则放电管中的电流大小在数值上等于( ) A ．n 1e B ．n 2e C ．(n 1＋n 2)eD ．|n 1－n 2|e答案 C解析 根据电流定义式得I ＝q t ＝n 1e ＋n 2e1＝n 1e ＋n 2e ，故选C.考点二 电流的微观表达式5．(多选)对一粗细不均匀的同种材料制成的导体通电，下列说法正确的是( ) A ．粗的地方电流大，细的地方电流小 B ．粗的地方电荷定向移动速率大，细的地方小 C ．各处的电流大小相等D ．粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大 答案 CD解析 同一根导体上的电流相等，故A 错误，C 正确；由I ＝nqS v 可得v ＝InqS ，粗的地方电荷定向移动速率小，细的地方大，故B 错误，D 正确．6．(多选)(2021·北京市海淀区期中)横截面积为S 的导线中，通有大小为I 的电流，已知导线单位体积内有n 个自由电子，每个自由电子的电荷量为e ，自由电子定向移动的平均速率为v ，则在时间t 内通过导线横截面的电子数是( ) A ．It B ．n v t C ．nS v t D.It e答案 CD解析 根据电流的定义式I ＝qt 可知，通过该导线横截面的电荷量q ＝It ，则在时间t 内通过该导线横截面的电子数为N ＝q e ＝Ite ，再根据电流的微观表达式I ＝ne v S ，则可得N ＝nS v t ，故C 、D 正确，A 、B 错误．7．(2022·扬州中学高二开学考试)在显像管的电子枪中，从炽热的金属丝中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Δl 的电子束内的电子个数是( ) A.I Δl eS m 2eU B.I Δl e m 2eU C.l eSm 2eUD.IS Δl em 2eU答案 B解析 在加速电场中有eU ＝12m v 2得v ＝2eUm，在刚射出加速电场时，一小段长为Δl 的电子束内电荷量为q ＝I Δt ＝I Δl v ，则电子个数n ＝q e ＝I Δle ·m2eU，故选B. 考点三 电池的容量8．(多选)如图为一块手机电池的文字说明，下列说法正确的是( )A ．该电池的容量为500 mA·hB ．该电池以5 mA 电流工作可用500 hC ．该电池在工作时的电流为500 mAD ．若电池以10 mA 的电流工作，可用50 h 答案 AD解析 该电池在工作时的电流很小，远小于500 mA ，选项C 错误；500 mA·h 表示电池容量，由500 mA·h ＝t ×10 mA 得t ＝50 h ，由500 mA·h ＝t ′×5 mA 得t ′＝100 h ，所以选项A 、D 正确，B 错误．9．某手机的说明书标明该手机电池容量为4 000 mA·h ，待机时间为22 d ，请估算该手机的待机电流有多大，说明书还标明，用该手机播放视频的时间是17 h ，请估算播放视频的电流大约是待机电流的几倍．表 某手机说明书(节选)手机类型 智能手机、4G 手机…… 屏幕分辨率 1 920×1 080像素(FHD)电池容量 4 000 mA·h 电池类型 不可拆卸式电池待机时间22 d答案 7.58 mA 31倍 解析 该手机的待机电流I ＝4 000 mA·h22×24 h＝7.58 mA ，用该手机播放视频时的电流I ′＝4 000 mA·h17 h ＝235.29 mA ，I ′I ＝235.297.58≈31.10.如图所示是一根粗细均匀的橡胶棒，其横截面积为S ，由于与毛皮发生摩擦而均匀带负电，若已知该橡胶棒每米所带的电荷量为q ，则当该棒沿轴线方向做速度为v 的匀速直线运动时，形成的等效电流为( )A ．q v B.qv C ．q v S D.q v S答案 A解析 橡胶棒沿轴线方向以速度v 做匀速直线运动时，Δt 内通过的距离为v ·Δt ，Δt 内通过某横截面的电荷量Q ＝q v Δt ，根据电流的定义式I ＝QΔt ，得到等效电流I ＝q v ，A 正确．11.(多选)(2022·宣威市第三中学高二月考)半径为R 的橡胶圆环均匀带正电，总电荷量为Q ，现使圆环绕垂直环所在平面且通过圆心的轴以角速度ω匀速转动，则由环产生的等效电流判断正确的是( )A ．若ω不变而使电荷量Q 变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍B ．若电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则等效电流也将变为原来的2倍C ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变大D ．若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环半径增大，等效电流将变小 答案 AB解析 取任一截面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 ＝q t ＝Q T ，又T ＝2πω，所以I ＝Qω2π.由I ＝Qω2π可知，若ω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倍，故A 正确；由I ＝Qω2π可知，电荷量Q 不变而使ω变为原来的2倍，则电流也将变为原来的2倍，故B 正确；由I ＝Qω2π可知，若使ω、Q 不变，将橡胶环拉伸，使环的半径增大，对电流没有影响，故C 、D 错误．2 导体的电阻[学习目标] 1.理解电阻的定义，会用欧姆定律分析电流、电压与电阻之间的关系.2.掌握电阻定律，知道影响电阻率大小的因素.3.能根据I －U 图像或U －I 图像求导体的电阻．一、电阻1．定义：导体两端电压与通过导体的电流之比． 2．公式：R ＝UI.3．物理意义：反映了导体对电流的阻碍作用．4．在导体的U －I 图像中，斜率反映了导体电阻的大小． 二、影响导体电阻的因素为探究导体电阻是否与导体长度、横截面积和材料有关，我们采用控制变量法进行实验探究． 三、导体的电阻率 1．电阻定律(1)内容：同种材料的导体，其电阻R 与它的长度l 成正比，与它的横截面积S 成反比；导体电阻还与构成它的材料有关．(2)公式：R ＝ρlS ，式中ρ是比例系数，叫作这种材料的电阻率．2．电阻率(1)电阻率是反映导体导电性能好坏的物理量． (2)影响电阻率的两个因素是材料和温度．(3)纯金属电阻率较小，合金的电阻率较大．由于用电器的电阻通常远大于导线电阻，一般情况下，可认为导线电阻为0. 3．超导现象一些金属在温度特别低时电阻可以降到0，这种现象叫作超导现象．1．判断下列说法的正误．(1)导体的电阻由导体本身的性质决定，跟导体两端的电压及流过导体的电流的大小无关．( √ )(2)由R ＝ρlS 知，材料相同的两段导体，长度大的导体的电阻一定比长度小的导体的电阻大．( × )(3)电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体导电性能越差．( √ ) 2．一根阻值为R 的均匀电阻丝，均匀拉长至原来的2倍，电阻变为________． 答案 4R一、电阻 导学探究如图所示的图像为金属导体A 、B 的U －I 图像，思考：(1)对导体A (或导体B )来说，电流与它两端的电压有什么关系？U 与I 的比值怎样？ (2)对导体A 、B ，在电压U 相同时，谁的电流小？谁对电流的阻碍作用大？答案 (1)对导体A (或导体B )，电流与它两端的电压成正比，导体A 或导体B 的电压与电流的比值是定值，但两者的比值不相等．(2)电压相同时，A 的电流小，说明A 对电流的阻碍作用大． 知识深化1．R ＝UI 是电阻的定义式，反映了导体对电流的阻碍作用，其大小由导体本身的性质决定，与导体两端是否加电压，导体中是否有电流无关．2．I ＝UR 是欧姆定律的数学表达式，表示通过导体的电流I 与电压U 成正比，与电阻R 成反比，适用条件是金属或电解质溶液导电(纯电阻电路)．例1 电路中有一段导体，给它两端加上4 V 的电压时，通过它的电流为10 mA ，可知这段导体的电阻为________ Ω；如果给它两端加上10 V 的电压，在单位时间内通过某一横截面的电荷量为______ C ；如果要让导体的电流为15 mA ，则需要在其两端加上________ V 的电压． 答案 400 2.5×10－2 6解析 由R ＝U 1I 1可得R ＝40.01 Ω＝400 Ω，由I 2＝U 2R 可得I 2＝10400 A ＝0.025 A ，由q ＝I 2t 可得q ＝0.025×1 C ＝2.5×10－2 C ， 由U 3＝I 3R 可得U 3＝1.5×10－2×400 V ＝6 V . 例2 根据欧姆定律，下列说法中正确的是( )A ．由关系式U ＝IR 可知，导体两端的电压U 由通过它的电流I 和它的电阻R 共同决定B ．由关系式I ＝UR 可知，导体中电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比C ．由关系式R ＝UI可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比D ．由R ＝UI 可知，导体两端电压为0时，导体的电阻也为0答案 B解析 由U ＝IR 知，对于一个确定的导体来说，通过的电流越大，则导体两端的电压也越大，但是，不能说导体两端的电压U 由通过它的电流I 和它的电阻R 共同决定，A 错误；由I ＝U R 知，导体中的电流跟导体两端的电压成正比，跟导体的电阻成反比，B 正确；关系式R ＝UI 是定义式，导体电阻由导体本身决定，与导体两端的电压和通过导体的电流无关，C 、D 错误． 二、电阻定律 电阻率 导学探究1．根据图猜想导体电阻大小与哪些因素有关？答案 导体的电阻与导体的长度、横截面积、材料有关． 2．探究多个变量之间关系的方法是什么？ 答案 控制变量法．3．实验探究：如图所示，a 、b 、c 、d 是四条不同的金属导体．导体b 、c 、d 在长度、横截面积、材料三个因素方面，分别只有一个因素与导体a 不同．下表所示为四个串联导体的各方面因素关系及导体两端的电压关系．不同导体三个因素及电压长度横截面积材料电压a l S 铁 Ub 2l S 铁 2Uc l 2S 铁 U 2 dlS镍铜合金5U①对比导体a 和b 说明什么？ ②对比导体a 和c 说明什么？ ③对比导体a 和d 说明什么？答案 ①导体电阻和长度成正比 ②导体电阻和横截面积成反比 ③导体电阻和材料有关 知识深化1．导体电阻的决定式R ＝ρlSl 是导体的长度，S 是导体的横截面积，ρ是比例系数，与导体材料有关，叫作电阻率． 2．电阻率(1)电阻率是一个反映导体材料导电性能的物理量，是导体材料本身的属性，与导体的形状、大小无关．(2)电阻率与温度的关系及应用①金属的电阻率随温度的升高而增大，可用于制作电阻温度计．②大部分半导体的电阻率随温度的升高而减小，半导体的电阻率随温度的变化较大，可用于制作热敏电阻．③有些合金，电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作标准电阻． ④一些导体在温度特别低时电阻率可以降到零，这个现象叫作超导现象． 3．R ＝U I 与R ＝ρlS的区别与联系区别与联系定义式：R ＝UI决定式：R ＝ρlS区别适用于纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体联系R ＝ρl S 是对R ＝UI 的进一步说明，即导体的电阻与U 和I无关，而是取决于导体本身的材料、长度和横截面积例3 (2022·浙江高二学业考试)下列关于电阻率的说法中正确的是( ) A ．电阻率是反映材料导电性能的物理量，电阻率越大的材料导电性能越好 B ．电阻温度计是利用金属的电阻率随温度变化的规律制成的C ．材料的电阻率取决于导体的电阻、横截面积和长度D ．电阻率的大小只随温度的变化而变化，而与材料本身无关 答案 B解析 电阻率是反映材料导电性能的物理量，电阻率越小的材料导电性能越好，选项A 错误；电阻温度计是利用金属的电阻率随温度变化的规律制成的，选项B 正确；材料的电阻率取决于导体材料本身，与导体的电阻、横截面积和长度均无关，选项C 错误；电阻率的大小与温度的变化以及材料本身均有关，选项D 错误．例4 如图所示为一块长方体铜块，使电流沿I 1，I 2两个方向通过该铜块，则两次铜块的电阻之比为( )A ．1 B.a 2c 2 C.a 2b 2 D.b 2c 2答案 B解析 当电流沿I 1方向时，铜块的长度为a ，横截面积为bc ，其电阻R 1＝ρabc ；当电流沿I 2方向时，铜块的长度为c ，横截面积为ab ，其电阻R 2＝ρc ab ，故R 1R 2＝a 2c2.选B.针对训练 (2022·北京市延庆区高二期末)R 1和R 2是材料相同、厚度相同的正方形导体片，R 1的边长为R 2边长的2倍．在两导体片加上相同的电压，通过两导体片的电流方向如图所示，则通过两者的电流的大小之比I 1∶I 2为( )A ．1∶1B ．2∶1C ．1∶2D ．4∶1 答案 A解析 根据电阻定律可得导体的电阻为R ＝ρL S ＝ρL Ld ＝ρd ，则可知R 与边长L 无关，又R 1与R 2厚度d 相同，知R 1＝R 2，根据I ＝UR ，由题意可得I 1∶I 2＝1∶1，B 、C 、D 错误，A 正确．三、导体的伏安特性曲线1．伏安特性曲线：用纵坐标表示电流I ，用横坐标表示电压U ，这样画出的导体的I －U 图像叫作导体的伏安特性曲线． 2．线性元件和非线性元件(1)线性元件：伏安特性曲线是一条过原点的直线，欧姆定律适用的元件，如金属导体、电解质溶液．(2)非线性元件：伏安特性曲线是一条曲线，欧姆定律不适用的元件．如气态导体和半导体元件． 3．I －U 图像与U －I 图像比较内容 I －U 图线U －I 图线坐标轴横坐标表示电压U 、纵坐标表示电流I横坐标表示电流I 、纵坐标表示电压U斜率图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体电阻的倒数图线上的点与坐标原点连线的斜率表示导体的电阻线性元件图线的形状R 1＞R 2R 1＜R 2非线性元件图线的形状电阻随U 的增大而增大电阻随I 的增大而减小例5 (2022·河南高二阶段练习)如图所示是电阻R 的I －U 图线，图中α＝45°，由此得出( )A ．通过电阻的电流与两端电压成正比B ．电阻R ＝0.5 ΩC ．因I －U 图线的斜率表示电阻的倒数，故R ＝1tan α＝1.0 ΩD ．在R 两端加6.0 V 电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是6.0 C 答案 A解析 由题图可知，通过电阻的电流与两端电压成正比，故A 正确；由题图可知电阻R ＝UI ＝105Ω＝2.0 Ω，故B 、C 错误；在R 两端加上6.0 V 的电压时，每秒通过电阻横截面的电荷量是q ＝It ＝U R t ＝62×1 C ＝3.0 C ，故D 错误．例6 (多选)(2021·福建师大附中期中)两个电阻R 1、R 2的伏安特性曲线如图所示，由图可知( )A ．R 1为线性元件，R 2为非线性元件B ．R 1的电阻R 1＝tan 45° Ω＝1 ΩC ．R 2的电阻随电压的增大而减小D ．当U ＝1 V 时，R 2的电阻等于R 1的电阻 答案 AD解析 由题图可知R 1的伏安特性曲线为过原点的直线，故R 1为线性元件，R 2的伏安特性曲线为曲线，故R 2是非线性元件，故A 正确；R 1的电阻为2 Ω，故B 错误；由题图可知，当U ＝1 V 时，R 2的电阻等于R 1的电阻，都为2 Ω，故D 正确；I －U 图像上的点与坐标原点连线的斜率表示电阻的倒数，由题图可知R 2的电阻随电压的增大而增大，故C 错误．考点一 导体的电阻 欧姆定律1．(2021·江苏海州高级中学月考)两个阻值分别为R 1和R 2的定值电阻，现将两电阻分别接在不同的电压U 1、U 2两端，已知R 1＝2R 2、U 2＝2U 1，则关于流过两电阻的电流I 1、I 2的关系正确的是( ) A ．I 1＝2I 2 B ．I 1＝I 22C ．I 1＝I 2D ．I 1＝I 24答案 D解析 设R 2＝R ，U 1＝U ，则I 1＝U 1R 1＝U 2R ，I 2＝U 2R 2＝2U R ，可得I 1＝I 24，D 正确．2．(多选)小强在探究定值电阻(该电阻的阻值不受温度的影响)两端电压和电流的关系，当在该电阻两端加U ＝20 V 的电压时，通过该电阻的电流为I ＝5 A ．下列说法正确的是( ) A ．该电阻的阻值为4 ΩB ．如果仅将电压升高到30 V ，则通过的电流为6 AC ．如果仅将该电阻换成阻值为10 Ω的定值电阻，则通过的电流应为2 A。

2020-2021学年高中物理 第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流课堂练习新人教版必修3

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年级： 姓名： 2020-2021学年高中物理 第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流课堂练习新人教版必修3

- 2 - 第1节 电源和电流

1．(2020·河南省创新发展联盟高二下学期联考)关于电流，下列说法正确的是( D ) A．电流有方向，因此电流是矢量 B．电荷定向移动的方向就是电流的方向 C．只要电流方向不变就可称其为恒定电流 D．单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大 解析：电流有方向，我们规定正电荷定向移动的方向为电流的方向，电流尽管有方向但它是标量，故A、B项错误；方向和大小都不随时间变化的电流为恒定电流，

故C项错误；据I＝qt可知，单位时间内通过导体横截面的电荷量越多，导体中的电流越大，故D项正确。 2．(2020·陕西省宝鸡市金台区高二上学期期中)某电解池中，若在2 s内有5.0×1015个二价正离子和1.0×1016个一价负离子通过某截面M，其中正离子水平向右移动，那么通过这个截面的电流的大小和方向是( C )

A．0.8 mA，水平向左 B．0.08 mA，水平向左 C．1.6 mA，水平向右 D．0.16 mA，水平向右 解析：2 s内流过的电量为Q＝5.0×1015×2×1.6×10－19C＋1.0×1016×1.6×10－19C＝3.2×10－3C

则由电流的定义可知I＝Qt＝3.2×10－32A＝1.6 mA由于正离子水平向右移动，则电流的方向向右。故ABD错误，C正确。 3．(2019·陕西省南郑中学高二上学期期中)非洲电鳐的捕猎方式是放电电死猎物，它放电的电压可达100 V，电流50 A，每秒钟放电150次，其放电情况可近似看2020-2021学年高中物理 第十一章 电路及其应用 第1节 电源和电流课堂练习新人教版必修3

电源和电流(15分钟30分)一、选择题(本题共4小题,每小题5分,共20分)1.关于电流的说法中正确的是()A.国际单位制中,电流的单位是毫安B.我们把大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流C.因为电流有方向,所以电流是矢量D.通过导体横截面的电荷量越多,则流过导体的电流就越大【解析】选B。

国际单位制中,电流的单位是安,故A错误。

大小、方向都不随时间变化的电流称为恒定电流,故B正确。

电流虽有方向,但运算时不遵循矢量运算法则,所以电流是标量,不是矢量,故C错误。

根据电流的定义式I=,可知单位时间内通过导体横截面的电荷量越多,导体中的电流就越大,而通过导体横截面的电荷量越多,电流不一定越多,还与时间有关,故D错误。

2.飞机在空气中飞行时,其表面不断与空气摩擦而带电,某次飞行中形成的电流约为32 μA,则飞机单位时间内带电量增加约为()A.32 mCB.32 μCC.18 mCD.18 μC【解析】选B。

已知飞行中形成的电流约为32 μA,则飞机单位时间内带电量增加约为:q=It=32×10-6×1C=32×10-6 C=32 μC,故B正确,A、C、D错误。

3.关于电源的作用,下列说法不正确的是 ()A.电源的作用是能为电流提供自由电子B.电源的作用是使导体中形成电场C.电源的作用是能够保持导体两端的电势差D.电源的作用是使自由电荷定向移动起来【解析】选A。

电源的作用就是保持导体两端的电势差,使导体中形成电场,使导体中的自由电荷在静电力作用下做定向运动,故B、C、D均对。

4.有甲、乙两导体,甲的横截面积是乙的2倍,而单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲导体的2倍,下列说法中正确的是( )A.通过甲、乙两导体的电流相同B.通过乙导体的电流是甲导体的2倍C.乙导体中自由电荷定向移动的速率是甲导体的2倍D.甲、乙两导体中自由电荷定向移动的速率大小相同【解析】选B。

因为单位时间内通过乙导体横截面的电荷量是甲导体的2倍,所以乙导体中的电流是甲的2倍,故A错误,B正确;由I=nqSv得v=,由于不知道甲、乙两导体的性质(n、q不知道),所以v的关系无法判断,C、D错误。

一、选择题1．两根长度相同，横截面积之比S 1：S 2=2:3的均匀铜导线按图所示接入电路，关于两段导线以下说法中错误的是（ ）A ．它们的电阻之比为3∶2B ．它们的电流之比为1∶1C ．它们的电子移动速率之比为3∶2D ．单位时间通过它们的电量之比为2∶3D 解析：DA ．根据电阻定律lR Sρ=得，它们的电阻之比为3∶2，A 正确，不符合题意； B ．由于两导体串联，所以它们的电流之比为1∶1，B 正确，不符合题意；C ．根据电流的微观表达式I neSv =，速率与横截面积成反比，它们的电子移动速率之比为3∶2，C 正确，不符合题意；D ．根据电流公式 qI t=，单位时间通过它们的电量之比为1∶1，D 错误，符合题意。

故选D 。

2．把两根同种材料的电阻丝分别连在两个电路中，A 电阻丝的长度为L ，直径为d ，B 电阻丝长度为2L ，直径为2d 。

要使A 、B 电阻丝消耗的功率相同，加在两电阻丝上的电压之比应为（ ） A ．U A ∶U B ＝1∶1 B ．U A ∶U B 2∶1 C ．U A ∶U B 2∶2 D ．U A ∶U B ＝2∶1B解析：B 根据电阻定律l R Sρ= 可得222421A B L d R L R d ππ== 根据2U P R= 可得21A AB B U R U R == 故选B 。

3．如图所示的电路，是用一个灵敏电流计G 和一个变阻器R 改装的量程更大的电表，下列判断正确的是（ ）A ．改装成了电流表，R 减小时量程增大B ．改装成了电流表，R 增大时量程增大C ．改装成了电压表，R 减小时量程增大D ．改装成了电压表，R 增大时量程增大A 解析：AAB ．改装成了电流表，R 减小分流能力增加，电流表量程增大，R 增大时分流能力减小，电流表量程减小，故A 正确，B 错误﹔CD ．把电流计改装成电压表应给电流计串联一个分压电阻，串联电阻越大，电压表量程越大，由图示电路图可知，电流计与电阻R 并联，改装后电压表量程不变，故CD 错误； 故选A 。

高中物理必修第3册第十一章电路及其应用试卷测试与练习（word解析版）一、第十一章电路及其应用选择题易错题培优（难）1．如图所示，三个定值电阻R1、R2、R3的电阻值均不相等，在A、B之间接一个电源，在C、D之间接一个电流表，电流表的示数为I．现将电源、电流表的位置互调，则电流表的示数（）A．可能增大B．可能减小C．一定不变D．由于R1、R2、R3大小关系不知，故无法判定【答案】C【解析】两种情况下的电路连接如图所示：设电源电压为U=6V，R1=3Ω，R2=2Ω，R3=6Ω，在甲图中2323= 1.5R RRR R⋅=Ω+甲并，112==1U RU R甲并甲并，1=6V2V33UU=⨯=甲并，电流表的示数为32V1=A63UIR==Ω甲并甲，在乙图中1212= 1.2R RRR R⋅=Ω+乙并，335==1U RU R乙并乙并，1=6V1V66UU=⨯=乙并，电流表的示数为11V1=A33UIR乙并乙==Ω，故两次示数相同，则选C．【点睛】在A、B之间接一个电源，假设A端为正极，在C、D之间接一个电流表时，通过电流表的电流通路是：A----R1----电流表----R3----B 电路中的电阻是R1+R3；将电源、电流表的地位互调，假设D端为正极，通过电流表的电流通路是：D----R1----电流表----R3----C 电路中的电阻是R1+R3．电路的电源不变，电阻不变，故电流一定不变．2．一根长为L、横截面积为S的金属棒，其材料的电阻率为ρ，棒内单位体积自由电子数为n，电荷量为e。

在棒两端加上恒定的电压时，棒内产生电流，自由电子定向运动的平均速率为v，则金属棒内的电场强度大小为A．ρnev B．ρnSev C．ρnLev D．ρnSLev【答案】A【解析】 【详解】根据题意可知，流过导体的电流和导体的电阻分别为I nSev =，L R Sρ= 所以可得，加在导体两端的电压为LU IR nSev nev L Sρρ=== 又因为此时导体内的电场为恒定电场，可得UE nev Lρ== 故选A3．有一条横截面积为S 的铜导线，通过的电流为I ．已知铜的密度为ρ，摩尔质量为M ，阿伏伽德罗常数为N A ，电子的电量为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（ ） A ．A IMSN ρεB ．A I MSN ρεC ．A IMSN ρεD ．A IM SN ρε【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】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另一端所用时间为，则导线的长度为:l vt =体积为V Sl Svt ==质量为m vtS ρ=这段导线中自由电子的数目为A A m vtS n N N M Mρ== 在t 时间内这些电子都能通过下一截面，则电流:q neI t t== 代入解得，A vSN eI Mρ=解得电子定向移动的速率：AMvSN eρ=故A正确，BCD错误．4．如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻阻值的一半；R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是（）A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.04AB．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02AC．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06AD．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A【答案】C【解析】【分析】【详解】当接线柱1、2接入电路时，R1与电流表并联，由于R1＝，可知流过R1的电流为流过电流表电流的2倍，所以1、2接线柱间的电流为通过电流表电流的3倍，所以每一小格是原来的3倍，即为0.06 A，所以A、B错误；当接线柱1、3接入电路时，电流表与R1并联，然后再与R2串联，串联电阻对电流无影响，与1、2接入电路的效果一样，所以每一小格表示0.06 A，C正确，D错误．5．关于电阻和电阻率下列说法正确的是( )A．电阻率是表征材料导电性能的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大B．对某一确定的导体当温度升高时，若不计导体的体积和形状变化，发现它电阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大C．由R=U/I可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比D．一根粗细均匀的电阻丝，电阻为R. 若将电阻丝均匀拉长，使它的横截面的半径变为原来的1/2,则电阻丝的电阻变为4R【答案】B【解析】【详解】电阻率是表征材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大，其导电性能越差；电阻率越小，则其导电性能越好；但导体对电流的阻碍作用取决于电阻的大小，而电阻与导体的长度和截面积有关，故电阻率大的导体对电流的阻碍作用不一定大，故A错误；对某一确定的导体当温度升高时，若不计导体的体积和形状变化，发现它电阻增大，说明该导体材料的电阻率随温度的升高而增大，故B正确．电阻大小是由导体本身的性质决定的，与电压和电流无关，故C错误；一根粗细均匀的电阻丝，电阻为R．若将电阻丝均匀拉长，使它的横截面的半径变为原来的12，截面积变成原来的14；长度将变成原来的4倍；根据R=ΡL/S可知，电阻变成原来的16倍，故D错误；故选B．【点睛】本题考查了电流、电阻、电阻率等内容，要求我们准确掌握各物理量的意义，注意电阻R 与导体两端的电压和通过的电流I均无关，只取决于电阻率、导线长度和截面积大小．6．如图所示，其中电流表A的量程为0.6A，表盘均匀划分为30个小格，每一小格表示0.02A；R1的阻值等于电流表内阻的13；R2的阻值等于电流表内阻的2倍．若用电流表A的表盘刻度表示流过接线柱1的电流值，则下列分析正确的是( )A．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.08AB．将接线柱1、2接入电路时，每一小格表示0.02AC．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.06AD．将接线柱1、3接入电路时，每一小格表示0.01A【答案】A【解析】【详解】AB．当接线柱1、2接入电路时，电流表A与R1并联，根据串并联电路规律可知，R1分流为1.8A，故量程为1.8A+0.6A=2.4A；故每一小格表示0.08A；故A项正确，B项错误；CD．当接线柱1、3接入电路时，A与R1并联后与R2串联，电流表的量程仍为2.4A；故每一小格表示0.08A；故CD错误。

一、选择题1．如图为Maxwell 超级电容器，其标有“3V ，3000F”。

它是一种新型储能装置，不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，它具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、抗振动和抗冲击性能强的特点。

关于此电容器下列说法正确的是（ ）A ．在3V 电压下才能正常工作B ．充电时把电能转化为化学能和内能C ．工作电压是3V 时，电容才是3000FD ．加额定电压时所储存的电荷量是手机锂电池“4.2V ，4000mAh”带电量的58倍 2．如图所示，两个截面面积不同、长度相等的均匀铜棒接在电路中，其两端电压为U ，则下列说法错误的是（ ）A ．通过两棒的电流相等B ．细棒的电压U 1大于粗棒的电压U 2C ．两棒内的电场强度不同，细棒内场强E 1大于粗棒内场强E 2D ．两棒的自由电子定向移动的平均速率相同3．如图所示，厚薄为1mm 的矩形金属薄片边长10cm ab =，5cm bc =，当将1与2接入电路中时，电阻为R ，若将3与4接入电路中，则电阻为（ ）A ．12RB ．14R C ．2R D ．4R4．一个T 形电路如图所示，电路中的电阻R 1=30Ω，R 2=R 3=20Ω，另有一测试电源，所提供电压恒为10V ，以下说法正确的是（ ）A ．若将cd 端短路，ab 之间的等效电阻是40ΩB ．若将ab 端短路，cd 之间的等效电阻是50ΩC ．当ab 两端接上测试电源时，cd 两端的电压为5VD ．当cd 两端接通测试电源时，ab 两端的电压为6V5．下列说法正确的是（ ）A ．物理量中表述电场强度和磁通量时均可以引入正负号，所以它们是矢量B ．合力与分力、合运动与分运动的概念都采用了等效替代法C ．有些物理量是没有单位的，如劲度系数、电阻率、静电力常量D ．电场这个场的概念最先是由库仑提出的6．在某次创新实验大赛中，一实验小组需要使用量程为（0~3A ）的电流表和量程为（0~15V ）的电压表。

电源和电流同步练习一、单选题1.以下说法正确的是()A. 导体中的电流是正电荷的定向移动形成的B. 电荷定向移动的速率等于电流的传导速率C. 导体中横截面积越大的地方运动电荷的平均速率越大D. 单位时间内通过导体横截面的电荷量越大,电流越大2.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. qv C. qvS D. qvS3.北京正负电子对撞机的储存环是周长为240m的近似圆形轨道．当环中电子以光速的110流动而形成10mA的电流时,环中运行的电子数目为(已知光速c=3×108m/s,电子电荷量e=1.6×10−19C)()A. 5×1010个B. 5×1011个C. 1×102个D. 1×104个4.一横截面积为S的铜导线通有恒定电流。

设每单位体积的导线中有n个自由电子,每个自由电子的电荷量为q,此时电子定向移动的速率为v,则在Δt时间内,通过导体横截面的自由电子数目可表示为()A. nvSΔtB. nqΔtS C. nvSΔtqD. nvΔt5.某款移动充电宝的部分相关参数如图所示:小张同学通过网络查阅得到,额定容量是由制造商标定的移动电源可输出容量。

下面说法错误的是()A. 20000mAℎ指的是充电宝能够储存72000C的电荷量B. 74Wℎ指的是充电宝能够储存266400J的电能C. 该充电宝理论上可以让一个输出口按最大电流输出约5.71ℎD. 输入接口的输入功率为12W6.如图为一种服务型机器人,其额定功率为48W。

额定工作电压为24V。

机器人的锂电池容量为20A·ℎ。

则机器人()A. 额定工作电流为20AB. 充满电后最长工作时间为2hC. 电池充满电后总电量为7.2×104CD. 以额定电流工作时毎秒消耗能量为20J二、多选题7.关于电流强度,下列说法正确的是()A. 根据I=q可知,I与t一定成正比tB. 根据I=q可知,当电流I一定时,q与t成正比tC. 因为电流有方向,所以电流是矢量D. 电流强度的单位“安培”是国际单位8.利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n。

一、选择题1．(0分)[ID ：126168]一电流表的满偏电流为1mA ，内阻为300Ω要把它改装成一个量程为0~0.6A 的电流表，则应在电流表旁（ ）A ．并联一个阻值约为60Ω的电阻B ．并联一个阻值约为0.5Ω的电阻C ．串联一个阻值约为60Ω的电阻D ．串联一个阻值约为0.5Ω的电阻，2．(0分)[ID ：126166]如图，虚线框内为改装好的电表，M 、N 为新电表的接线柱，其中灵敏电流计G 的满偏电流为200μA ，已测得它的内阻为495.0Ω。

图中电阻箱读数为5.0Ω。

现将MN 接入某电路，发现灵电流计G 刚好满偏，则根据以上数据计算可知（ ）A ．M 、N 两端的电压为1mVB ．M 、N 两端的电压为100mVC ．流过M 、N 的电流为2μAD ．流过M 、N 的电流为20mA3．(0分)[ID ：126150]如图所示，甲、乙两个电路都是由一个灵敏电流表G 和一个变阻器R 组成，下列说法正确的是（ ）A ．甲表是电流表，R 增大时量程增大B ．甲表是电流表，R 增大时量程减小C ．乙表是电压表，R 减小时量程增大D ．乙表是电压表，R 增大时量程减小4．(0分)[ID ：126146]已知一只表头的量程为0~100mA ，内阻g 100ΩR =。

现将表头改装成电流、电压两用的电表，如图所示，已知12100Ω,1k ΩR R ==，则下列正确的说法是（ ）A．用oa两端时是电压表，量程为110VB．用ob两端时是电压表，量程为110VC．用oa两端时是电流表，量程为200mAD．用ob两端时是电流表，量程为200mA5．(0分)[ID：126130]ab两点间电压保持不变，某同学用一只非理想电压表并联在电阻R1两端时，读数为4.3V；用这只电压表并联在电阻R2两端时，读数为4.5V；则ab间的电压一定（）A．等于8.4V B．等于8.8VC．大于8.8V D．小于8.8V6．(0分)[ID：126125]某电解池，如果在1s内共有5×1018个二价正离子和1×1019个一价负离子通过面积为0.1m2的某横截面，那么通过这个横截面的电流是（）A．0 B．0.8A C．1.6A D．3.2A7．(0分)[ID：126121]如图所示，有ABC三个接线柱，AC间电压10V，将四个相同的定值电阻通过若干导线混联后接到AB或BC之间，使AB间电压6V，BC间电压4V，则AB间的阻值（）A．无法达到题目要求B．有一种可能C．有两种可能D．有三种可能8．(0分)[ID：126117]一个T型电路如图所示，电路中的电阻R1=10Ω，R2=120Ω，R3=40Ω，另有一测试电源电动势为100V，内阻忽略不计。