在金屬導體中，自由電子的定向移動形成電流，其大小等于1S內通過導體截面的電荷量，學了這一知識后，某科技小組的同學用粗細均勻橫截面積為S的圓環形電阻絲，圓環半徑為r，電壓為U的電源，組成如圖所示電路（已知電阻絲單位長度的電阻為R0，單位體積的自由電子數為n，每個電子的電荷量為e）則電阻絲中的電流為________，電阻絲中由電子的總電荷量________，自由電子在電阻絲中定向移動的速度為________．
試題答案
2πrSne
試題解析
知道圓環的半徑，從而可以計算出圓環電阻絲的周長，知道電阻絲單位長度的電阻為R0，從而可以計算出圓環電阻絲的阻值，知道電源電壓，可利用公式I=計算電阻絲中的電流．
知道圓環電阻絲的周長和橫截面積，從而可以計算出圓環電阻絲的體積，又知道單位體積的自由電子數和每個電子的電荷量，從而可以計算出電阻絲中由電子的總電荷量．
根據電流的微觀表達式I=nqSv（n是單位體積內的自由電荷數，q是電子的電量，s是導體的橫截面積，v是自由電子定向移動的速度）得出電子的速度．
解答：
∵圓環半徑為r，
∴圓環電阻絲的周長為2πr，
而電阻絲單位長度的電阻為R0，
∴圓環電阻絲的阻值為：R=2πrR0，
又∵電源電壓為U，
∴電阻絲中的電流為：I==；
而圓環電阻絲的橫截面積為S，
∴圓環電阻絲的體積為V=2πrS，
又∵單位體積的自由電子數為n，每個電子的電荷量為e，
∴電阻絲中由電子的總電荷量為：Q=Vne=2πrSne；
則自由電子在電阻絲中定向移動的速度為：V===．
故答案為：，2πrSne，．
點評：本題考查了電阻、電流、電荷量、速度的計算，關鍵是公式和公式變形的理解和應用，同時還考查了利用數學知識計算周長．
物理學習經驗分享：動滑輪：動滑支點在輪上，豎直用力省力半，效率計算要計重，不變方向費距離。