3.1导体的伏安特性曲线 同步练习（Word版含解析） (2).docx

粤教版（2019）必修三3.1导体的伏安特性曲线一、单选题I.某一导体的伏安特性曲线如图中段所示，关于导体的电阻，下列说法正确的是C.电阻变化了 20。D.电阻变化了 30 CW2.对于电动势的定义式七二一的理解正确的是（）qA. E与W成正比B. E与q成反比C.石的大小与W、无关D. W表示非静电力3.老吴在电器商场买了一只手机，说明书上写着最长待机时间为80 h,拆开手机后盖，可以看到手机电池板上的说明如图所示，以下判断电池正确的是（）eeee HEDY手机专用锂电池 产&型号：BS2U1-203C 充电蹑制电违：4.2V 产品猊格:3.7"2000mAh 执行标准：GB。18287-2000警告、只筵使加厂次布足的及中考. 5列折井或置于火», 不Mi-金层出笈触发后虑电极. 史史放置于:寸热超日6PC . iS免在制暴双府事环戈中噎用.生产日 2008-03-28IIMIIHIIIIIIIIIIIIIIilllS/N: SGU81 3gtt021A.该手机长期待机时消耗的电功率0.0925 WMIX P/Se故选Ao7. A【解析】【分析】【详解】A.根据上/S可知，金属导体中自由电子定向移动速率增大时，电流变大，故A正确； B.电流有方向，但其运算不符合平行四边形定则，故为标量，故B错误；C.根据电流的定义/二幺可知，故电流大小取决于电量与时间的比值，电量多，但如果用 I时很长，则电流较小，故C错误；D.电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，与负电荷定向移动的方向相反，故D错 误。故选Ao8. A【解析】【详解】在国际单位制中，被选定作为电学物理量基本单位的是电流的单位安培A。 故选A。9. D【解析】【详解】A.简谐运动的回复力产=-"，因此回复力一定是变力，故A错误；B.将单摆由沈阳移至潮州，纬度降低，重力加速度变小，由7 = 2乃行知单摆周期变大, 故B错误；C.由/?=与是电阻的比值定义式，电阻与电压成无关，故c错误；D.若声源向观察者靠近，根据多普勒效应可知，则观察者接收到的频率大于声源发出声 波的频率，故D正确； 故选D。答案第3页，共II页10. B【解析】【详解】从图中可得当通过的电流为7 = 0.002A时，加在I两端的电压为U,=8V加在n两端的电压为U=4V则可得R.= = Jc = 4kC'I 2xl(f3R = % = rQ = 2kQ/2xl03ACD错误，B正确。故选B。11. D【解析】【详解】在hnin内通过横截面的总电荷量应为 = 6C-9C = -3C所以电流/= 121 = 0.05 A方向与河水的流动方向相反，即电流的方向为逆流而上，ABC错误，D正确。故选D.12. B【解析】【分析】【详解】 由电路图可知，&和&串联，则答案第4页，共11页&和&串联后再与与并联，由并联电路的规律知u. =u2+u.则根据欧姆定律有U= 2U2 = 2%/, =2/2 =2Z3故选B。13. D【解析】【详解】AB.由图可知，随着电流的增加图像上各点与原点连线的斜率变大，则小灯泡的电阻随着功率以及电压的增大而增大，选项AB错误；C.小灯泡是非线性电阻，用某状态下的电压与电流的比值来计算在某状态下的电阻，选项C错误；D.由图像可知，当小灯泡两端的电压为0.5丫时，电流为6A,则它的电阻约为_0.51 0a = = £2 = £2/612故D正确。故选Do14. B【解析】【详解】由题意得，本实验要求从电压表读数为零开始测量，故滑动变阻器应采用分压式接法；由于小灯泡电阻较小，因此应采用电流表外接法，所以选择B电路。答案第5页，共11页15. C【解析】【详解】A.图线的斜率表示电阻的倒数，所以图线斜率减小，灯泡电阻在增大，A错误；B.由图可知，电压为3V时，电流为0.25A,所以小灯泡功率为g = U J = 3 x 0.25 W = 0.75 WB错误；C.丙同学认为根据欧姆定律，可以算出当电压为1.5V时，电流为0.2A,则灯泡电阻约& = = Q = 7.5Q人 /0.2C正确；D.小灯泡是纯电阻，D错误。故选Co16. 方向【解析】【分析】【详解】1根据定义可知，恒定电流为大小、方向都不随时间变化的电流。17. 0.22.5【解析】【分析】【详解】1小灯泡L与定值电阻R的电功率均为P,分析知：图中L的电阻与R阻值相同，在图线上读出L阻值为5欧时的电流电压值，为(0.2A, IV),则P = U/=0.2W通过心的电流为0.4A,电压由图线读得4V,根据闭合电路欧姆定律得七一。 6-1-4r = C = 2.5Q10.418. 6.25 xlO152:1【解析】【分析】答案第6页，共II页【详解】(1) 1设每秒打到靶上的质子数为，由/=年得，= 6.25xlO”个e(2) 2解法1：:建立如图3-1-6所示的“柱体微元”模型，设质子在距质子源L和4L处的速率分别为小 彩，在L和4L处作两个长为M (极短)的柱体微元.因AL极短，故L和4L处的两个柱体微元中的质子的平均速率可分别视为匕、匕.对于这两个柱体微元，设单位体积内的质子数分别为外和 2，由电流的微观表达式可知，乙=/5匕，I2 = n2eSv2,作为 串联电路，各处的电流相等，即乙=乙所以一匕设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为£,根据动能定理，分别有eEL = :eEx4L =，加2 -由©©式得区=二=2%匕1即n, :n2 =2:1,解法2：设质子源到靶之间均匀的加速电场的电场强度为E,则质子源和与质子源相距L、4L两处间的电势差分别为:5 = EL和 =4区.设质子在这两处的速率分别为v.和v2,根据电场力做的功与电荷动能变化的关系，有得吗=2%.在这两处极短的相等长度内，质子数q /I =-=答案第7页，共11页可见丛=kn2 f2又两段长度相等，所以有贴=贴故区=a=22 f2 K即:n2 =2:119. 负 电场正【解析】【详解】自然界只存在正电荷和负电荷，人们把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电称正电荷，摩擦 起电的实质是电荷转移，所以丝绸带由于得到电子而带负电；电荷之间的相互作用是通过特殊物质电场发生的；网物理学规定正甩荷定向移动的方向为电流的方向。【解析】【详解】(1)金属导体电阻口 =匹S当在导体两端施加的恒定电压为U时，通过导体的电流大小,U USI =R pl(2)根据电流的定义I - neSv自由电子定向移动的平均速率Iv =neS21. (1) 3.0x1016 个；(2) 8.0X10-5A答案第8页，共11页【解析】【分析】【详解】解：（1）每分钟流经导线这一横截面积的电子数目为4.8x10： ，吁e I.6X10-19（2）流经该导线的电流为/=e = 4:8xi02A=80xI0.5A/6022. /=/?eSv【解析】【分析】【详解】如图所示设在时间/内，通过导体横截面的自由电子数目为N、电荷量为，/，则N=nSvtq=Ne=nSvte再由/ =旦t可得I=neSvr “I TT 2mIL “ 2mL23. （1）证明见解析；（2） v = ； （3）R = F7neSS" ne St【解析】【详解】（1）电动势的定义式为答案第9页，共II页E =q根据能量守恒定律，非静电力所做的功w产生的电能等于内，外电路产生的电热，即W = I2it + I2Rt又因为q = It联立以上式子，可得即有（2）根据电流的定义，得q nSvte 0=-=ncvS故电子定向移动的平均速率（3）由题意得，电子在电场力的作用下从静止开始做匀加速直线运动，运动时间为4,速度变为斗，然后与粒子发生碰撞，速度减为0。则电子碰撞前瞬间速度为neS根据动量定理可得联立解得rT 2mILU =-；ne'St0再根据电阻的定义式得“ U 2mLA =;I ne'St024. p=2mvne2L【解析】 【详解】 设长度为自由程的导体两端的电压为U,则根据欧姆定律得到，电阻答案第10页，共11页R"根据电阻定律得导体中电流的微观表达式I=neSv在自由程内，电子在电场力作用作用下，速度从（）加速到H由动能定理得eU=g“2 又平均速度联立上述五式得到，金属导体的电阻率2mvPF答案第ii页，共11页B.该电池的电动势为4.2 VC.电池板充满电时的最大电能为7.4 kJD.电池板充电效率为70%4.某电路中有一块锂电池，在电路闭合后，电池内部锂离子（L）从负极向正极运 动，下面说法正确的是（）A.电池正在充电B.电池正在放电C. Li+电势能逐渐减少D.电池内部电场力对Li+做正功5.如图所示，一根横截面积为S的均匀带电长直橡胶棒沿轴线方向做速度为u的匀速 直.线运动，棒单位长度所带电荷量为由于棒的运动而形成的等效电流大小和方向 是（）> V八©、A.叫，方向与V的方向相反B. vq,方向与V的方向相同C. vqS,方向与y的方向相同D.叫S ,方向与u的方向相反6 . 一根横截面积为S的铜导线，通过电流为/。已经知道铜的密度为"，铜的摩尔质 量为M,电子电荷品为e,阿佛加德罗常数为NA,设每个铜原子只提供一个自由电 子，则铜导线中自由电子定向移动速率为（ ）MlMIN.IN,IN.SeA，pNASeB pSeC- MpSeD， Mp7 .关于电流，下列说法正确的是（）A.金属导体中自由电子定向移动速率增大时，电流变大8 .电流既有大小又有方向，所以是矢量C.通过导体横截面积的电荷量越多，导体中电流就越大D.电流的方向就是正电荷定向移动的方向8 .在国际单位制中，被选定作为电学物理量基本单位的是（）A. AB. CC. TD. W9 .下列说法正确的是（）A.简谐运动的回复力可以是恒力B.将单摆由沈阳移至潮州，单摆周期变小C.由R4可知，电阻与电压成正比D.若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率10.如图所示，图线I和图线II所表示的电阻值分别是（A. 4Q 和 2QB. 4kC 和 2kQC. 0.25C 和 0.5CD. 2.5x10-4。和 5.0x10-4。11 .某兴趣小组调查一条河流的水质情况，通过计算结果表明，被污染的河里一分钟 内有相当于6c的正离子和9c的负离子向下游流去，则取样时这条河流的等效电流大 小和方向分别是（）A. 0.25A顺流而下B. 0.05A顺流而下C. 0.25A逆流而上D. 0.05A逆流而上12 .三个阻值相等的电阻与、&、&接入如图所示电路。设各电阻两端的电压分别为6=2% , U、=g5、U?、心，通过各电阻的电流分别为乙、乙、乙，则（）A.B.C.D.13 .某灯泡的U-/图像如图所示，下列说法正确的是（A.小灯泡的电阻随着功率的增大而减小B.小灯泡的电阻随着电压的增大而减小C.小灯泡是非线性电阻，所以不能计算出其在某状态卜的电阻D.当小灯泡两端的电压为0.5 V时，它的电阻约为14 .要描绘一个标有“3V, 0.8W“小灯泡的伏安特性曲线，要求小灯泡两端的电压由零逐渐增加，且尽量减小实验误差。己选用的器材除导线、开关外，还有：电池组（电动势为4.5V,内阻约1Q）电流表（量程0.6A,内阻约为1Q）电压表（量程3V,内阻约为弘C）滑动变阻器（最大阻值20Q,额定电流1A）实验电路应选用 （填字母代号）。15 .某物理实验操作社团成员测得一只小灯泡的伏安特性曲线如图所示，小组讨论时，你认为正确的说法是（）A/AA.甲同学认为图线斜率减小，所以灯泡电阻在减小B.乙同学认为图线与横轴所围面积代表功率，所以电压为3V时，小灯泡功率约为0.52WC.丙同学认为根据欧姆定律，可以算出当电压为1.5V时，灯泡电阻约7.5QD. 丁同学认为图线不是直线，且小灯泡会发光，所以小灯泡不是纯电阻二、填空题16 .恒定电流：大小、都不随时间变化的电流。17 .如图（a）所示为某种灯泡的U-/图象，现将两个这种小灯泡L、L2与一个阻值为5c的定值电阻R连成如图（b）所示的电路，电源的电动势为E = 6V,电键S闭合后，小灯泡L与定值电阻R的电功率均为尸，则尸=W,电源的内阻，=18 .来自质子源的质子（初速度为零）经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流大小为1mA的细柱形质子流，已知质子电荷量e=L60xl（T"C。这束质子流每秒打到靶上的个数为。假定分布在质子源和靶之间的加速电场是均匀的，在质子束中与质子源相距L和的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，其中的质子数分别为和2,贝卜4：%二19 .用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电，则丝绸带 电（选填“正”或"负”）；电荷之间的相互作用是通过发生的；电荷的定向移动形成电流，物理学规定 电荷定向移动的方向为电流的方向（选填"正''或"负三、解答题20 .对于同一物理问题，常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究，找出其内在 联系，从而更加深刻地理解其物理本质。有一段金属导体，其电阻率为夕，长度为/,横截面积为S。（1）当在导体两端施加的恒定电压为U时，求通过导体的电流大小。（2）若已知导体单位体积内有个自由电子，电子的质量为小，电荷量为既当通过 导体的电流为/时，请你根据电流的定义，推导其中自由电子定向移动的平均速率。 21.电路中，每分钟有4.8x10-3 C的电荷流过导线的某一横截面，已知一个电子的带 电量为e=1.6xl0/9c,求：（1）每分钟内流过该导线这一横截面的电子数目；（2）流过该导线的电流。22 .有一横截面积为S的金属导体，设每单位体积内有个自由电子，电子的电荷量 大小为e，电子定向移动的平均速率为外求此时流过导体的电流23 .宏观问题是由微观机制所决定的。对同一个物理问题，常常可以从宏观与微观两 个不同角度研究，找出其内在联系，从而更加深刻地理解其物理本质。（1）根据电动势的定义，结合能量转化与守恒定律，请证明：电动势在数值上等于内 外电路电势降落之和。（2）如图所示，一段长为乙、横截面积为S的圆柱形金属导体，在其两端加上恒定电 压，金属导体中产生恒定电流已知该金属导体中单位体积内的自由电子数量为， 自由电子的质量为加、电荷量为请根据电流的定义，求金属导体中自由电子定向移 动的平均速率Vo（3）经典电磁理论认为：当金属导体两端电压稳定后，导体中产生恒定电场，这种恒 定电场的性质与静电场相同。金属导体中的自由电子在电场力的驱动下开始定向移 动，然后与导体中可视为不动的粒子碰撞，碰撞后电子沿导体方向定向移动的速率变 为零，然后再加速，再碰撞，自由电子定向移动的平均速率不随时间变化。金属 电阻反映的就是定向移动的自由电子与不动的粒子的碰撞。假设自由电子连续两次碰 撞的平均时间间隔为。碰撞时间不计，不考虑自由电子之间的相互作用力。请根据 以上描述构建物理模型，推导金属导体两端电压U的大小和金属导体的电阻上/sZ 24. 一段横截面积为S的粗细均匀的金属导线，单位体积内有个自由电子，电子的 电荷量为e,自由电子定向移动的平均速率为外按照经典理论，电子在金属中运动的 情形是这样的：在外加电场（可通过加电压实现）的作用下，自由电子发生定向运 动，便产生了电流。电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞，将动能交给 金属离子，而自己的动能降为零，然后在电场的作用下重新开始加速运动（假定电子 沿电流方向做匀加速直线运动），经加速运动一段距离后，再与金属离子发生碰撞。电 子在两次碰撞之间走的平均距离叫自由程，用L表示。请从宏观和微观相联系的角 度，结合能量转化的相关规律，求金属导体的电阻率参考答案：1. A【解析】【分析】【详解】电阻变化了AR = Rb_R=£_L = Q-Q = 5Q8 A 八 0.30.2故选Ao2. C【解析】【分析】【详解】ABC.电动势是描述电源非静电力搬运电荷本领大小的物理量，与W、q无美,故AB错 误，C正确；D.公式中W表示非静电力做的功，故D错误。故选Co3. A【解析】【分析】【详解】AB.由图可知，电池的电动势为七二3.7V；充电电压为4.2V；该电源的容量(电量)为(7=2000mA*h=2()()()x3.6C=7200C；最长待机时间为8()h,则手机长期待机时的电流T =空”咄± = 25 mA = 2.5xiAt80 h手机长期待机时消耗的电功率p=E/ = 3.7x 2.5 xIO_2 W= 0.0925 W故A正确，B错误；C.电池板充满电时的最大电能IV = Vlt = Uq = 3.7 X 7200J = 2.664 xlO4J故C错误;答案第1页，共11页D.给电池板充电的效率除与充电电压有关外，还与充电电流的大小有关，已知充电电压与电池的电动势，不能求出充电的效率，故D错误。故选Ao4. B【解析】【详解】AB.由于电路是闭合的，在电池内部，正电荷从负极到正极运动，则电池外部电流方向是从正极到负极，表明电池正在放电，B正确，A错误：C.越靠近正极电势越高，正电荷电势能越大，C错误D.在Li+向正极运动过程中所受电场力方向指向负极，电场力对Li+做负功，D错误。故选B。5. A【解析】【详解】橡胶棒带负电，等效电流方向与u的方向相反，由电流定义式可得/_2_幺_叩故A正确，BCD错误。故选Ao6. A【解析】【详解】设自由电子定向移动的速率为2导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为/，对铜导体研究：每个铜原子可提供一个自由电子，则铜原子数目与自由电子的总数相等，即/时间内通过导体截面的电荷量为q ne则电流强度为I 二 q = pSveN人 t M解得答案第2页，共11页