初三物理题 急~!高分!

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/15 05:00:25
在金属导体中,自由电子的定向移动形成电流,电流的大小等于1s内通过导体横截面的电荷量。学了以上知识后,某学校初中物理科技小组的同学提出了这样一个问题:在金属导体中。自由电子的定向移动的速度大小施多少呢?
他们利用手中现有器材:粗细均匀的横截面积为S的圆环形电阻丝。圆环半径为r,电压为U的电源(圆环接入电源的那个小缺口的长度忽略不计),组成了电路,来探究这个问题。通过查资料,得知这种电阻丝单位长度为R。,单位体积的自由电子数为n,每个电子的电荷量为e
请根据上述条件推算
1.电阻丝的电流
2.电阻丝中自由电子电荷总量
3.自由电子在电阻丝中定向移动的速度大小
最好能有过程。

这题有点绕。你说的单位长度为R,意思是单位长度的电阻值吧?我就这么理解了啊。
这个题目其实很简单,但我为了让你能够清晰的明白,所以说的很罗嗦。各个步骤都描述的很仔细。希望你能多思考一些,学会一种解决问题的思路。

1.电阻丝的电流:
(1)先求电阻丝的电阻值。电阻值为单位长度电阻乘以长度。
圆环形电阻的长度为其周长,即 2∏r(∏就是圆周率,这个字真难打)
则圆环的电阻值为 2∏r×R
(2)求电阻的电流。电流等于电压比电阻。设电流为I,则
I=U/(2∏r×R)

2.电阻丝中自由电荷的总量:
(1)先求电阻的体积。
圆环型电阻的体积为其长度乘以其 横截面积S。设其体积为V,则有:
V=2∏r×S
(2)单位体积自由电子数乘以总体积,就是总的自由电荷总量。设其为N,那么有:
N=n×V=2∏r×S×n

3.这是这道题的精华了。
自由电子在电阻丝中定向移动的速度大小:
根据前文描述“电流的大小等于1s内通过导体横截面的电荷量”。
(1)设电子在电阻丝中全部自由电荷通过的时间为t,那么,该导体中自由电子的总电量Q=e×N(单位电子的电量乘以总的电子数量)
电流I=Q/t=(e×N)/t=(e×2∏r×S×n)/t
(2)再根据问题1得出的结论I=U/(2∏r×R)
于是我们可以轻易的得到如下的等式:
I=(e×2∏r×S×n)/t=U/(2∏r×R)
即:
(e×2∏r×S×n)/t=U/(2∏r×R)
(3)这个等式中,仅t为未知数。那么解方程就得到:
t=(e×2∏r×S×n)×(2∏r×R)/U
而速度v等于长度除以时间,那么:
(这个过程,你是假设最后一个电子通过整个电阻所走的路程除以走过的时间,前面的电子走过了还会继续往前,时间一样,路程也一样,但是用前面电子不好描述整个路程)
v=2∏r/t=U/(e×2∏r×S×n×R)
(这个结果也可以根据原先的方程变换得到,怕你不好理解,