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物理必考在金屬導體中.自由電子的定向移動形成電流.其大小等于1S內通

更新時間:2024-01-22 文章作者: 信息來源: 閱讀次數(shù):

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(huán)形電阻絲,圓環(huán)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(shù)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    ZLL物理好資源網(原物理ok網)

試題解析

知道圓環(huán)的半徑,從而可以計算出圓環(huán)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(huán)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.ZLL物理好資源網(原物理ok網)

知道圓環(huán)電阻絲的周長和橫截面積,從而可以計算出圓環(huán)電阻絲的體積,又知道單位體積的自由電子數(shù)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.ZLL物理好資源網(原物理ok網)

根據(jù)電流的微觀表達式I=nqSv(n是單位體積內的自由電荷數(shù),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.ZLL物理好資源網(原物理ok網)

解答:ZLL物理好資源網(原物理ok網)

∵圓環(huán)半徑為r,ZLL物理好資源網(原物理ok網)

∴圓環(huán)電阻絲的周長為2πr,ZLL物理好資源網(原物理ok網)

而電阻絲單位長度的電阻為R0ZLL物理好資源網(原物理ok網)

∴圓環(huán)電阻絲的阻值為:R=2πrR0ZLL物理好資源網(原物理ok網)

又∵電源電壓為U,ZLL物理好資源網(原物理ok網)

∴電阻絲中的電流為:I==;ZLL物理好資源網(原物理ok網)

而圓環(huán)電阻絲的橫截面積為S,ZLL物理好資源網(原物理ok網)

∴圓環(huán)電阻絲的體積為V=2πrS,ZLL物理好資源網(原物理ok網)

又∵單位體積的自由電子數(shù)為n,每個電子的電荷量為e,ZLL物理好資源網(原物理ok網)

∴電阻絲中由電子的總電荷量為:Q=Vne=2πrSne;ZLL物理好資源網(原物理ok網)

則自由電子在電阻絲中定向移動的速度為:V===.ZLL物理好資源網(原物理ok網)

故答案為:,2πrSne,.ZLL物理好資源網(原物理ok網)

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(shù)學知識計算周長.ZLL物理好資源網(原物理ok網)

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。

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