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物理必考在金属导体中.自由电子的定向移动形成电流.其大小等于1S内通

更新时间:2024-01-22 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

在金属导体中,自由电子的定向移动形成电流,其大小等于1S内通过导体截面的电荷量,学了这一知识后,某科技小组的同学用粗细均匀横截面积为S的圆环形电阻丝,圆环半径为r,电压为U的电源,组成如图所示电路(已知电阻丝单位长度的电阻为R0,单位体积的自由电子数为n,每个电子的电荷量为e)则电阻丝中的电流为________,电阻丝中由电子的总电荷量________,自由电子在电阻丝中定向移动的速度为________.

试题答案

    2πrSne    ylI物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

知道圆环的半径,从而可以计算出圆环电阻丝的周长,知道电阻丝单位长度的电阻为R0,从而可以计算出圆环电阻丝的阻值,知道电源电压,可利用公式I=计算电阻丝中的电流.ylI物理好资源网(原物理ok网)

知道圆环电阻丝的周长和横截面积,从而可以计算出圆环电阻丝的体积,又知道单位体积的自由电子数和每个电子的电荷量,从而可以计算出电阻丝中由电子的总电荷量.ylI物理好资源网(原物理ok网)

根据电流的微观表达式I=nqSv(n是单位体积内的自由电荷数,q是电子的电量,s是导体的横截面积,v是自由电子定向移动的速度)得出电子的速度.ylI物理好资源网(原物理ok网)

解答:ylI物理好资源网(原物理ok网)

∵圆环半径为r,ylI物理好资源网(原物理ok网)

∴圆环电阻丝的周长为2πr,ylI物理好资源网(原物理ok网)

而电阻丝单位长度的电阻为R0ylI物理好资源网(原物理ok网)

∴圆环电阻丝的阻值为:R=2πrR0ylI物理好资源网(原物理ok网)

又∵电源电压为U,ylI物理好资源网(原物理ok网)

∴电阻丝中的电流为:I==;ylI物理好资源网(原物理ok网)

而圆环电阻丝的横截面积为S,ylI物理好资源网(原物理ok网)

∴圆环电阻丝的体积为V=2πrS,ylI物理好资源网(原物理ok网)

又∵单位体积的自由电子数为n,每个电子的电荷量为e,ylI物理好资源网(原物理ok网)

∴电阻丝中由电子的总电荷量为:Q=Vne=2πrSne;ylI物理好资源网(原物理ok网)

则自由电子在电阻丝中定向移动的速度为:V===.ylI物理好资源网(原物理ok网)

故答案为:,2πrSne,.ylI物理好资源网(原物理ok网)

点评:本题考查了电阻、电流、电荷量、速度的计算,关键是公式和公式变形的理解和应用,同时还考查了利用数学知识计算周长.ylI物理好资源网(原物理ok网)

物理学习经验分享:动滑轮:动滑支点在轮上,竖直用力省力半,效率计算要计重,不变方向费距离。

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