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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...

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,自由电子定向移动的速度大小是多少呢?
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),组成了如图所示的电路,来探究这个问题.通过查找资料,得知这种电阻丝单位长度电阻为R,单位体积的自由电子数为n,每个电子的电荷量为e.
请你根据以上条件推算:
(1)电阻丝中的电流;
(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.

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(1)先根据圆的周长公式求出圆环的周长,进一步求出电路的总电阻,再根据欧姆定律求出电路中的电流; (2)先求出电阻丝中自由电子的总数,再求出电阻丝中自由电子电荷总量; (3)利用速度公式表示出自由电子沿圆环运动一周所需时间,根据电流的定义求出自由电子在电阻丝中定向移动的速度. 【解析】 (1)电阻丝中的电流为I=, 电阻丝的总电阻电阻为R=2πrR, 所以I=------------------------------① (2)电阻丝中自由电子的总数为N=2πrSn 电阻丝中自由电子电荷总量为 Q=Ne=2πrSne----② (3)根据电流的定义I=--------------------③ 设自由电子定向移动的速度大小为v 则自由电子沿圆环运动一周所需时间t=----④ 在时间t内,通过电阻丝横截面的电量即为电阻丝中的自由电子电荷总量Q 联立①②③④式, 得:v= 答:(1)电阻丝中的电流为; (2)电阻丝中自由电子电荷总量为2πrSne; (3)自由电子在电阻丝中定向移动的速度为.
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考点分析:
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如图所示电路,电源电压U=10V,定值电阻R=20Ω,当开关K1闭合、K2断开后,调节滑动变阻器使小灯泡正常发光,此时电流表读数I1=0.25A;保持滑动变阻器滑动触头的位置不变,再断开K1、闭合K2,电流表读数I2=0.20A.求小灯泡的额定功率.

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(1)空心铜球的重力;
(2)铜球空心部分的体积.
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(1)请你用笔画线代替导线,依据左图,在右图中将还需要的器材连接好(其中有三根导线已连接好,不能改动).
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(2)实验中该组同学一起将实验需要的器材进行了正确的连接,然后按正确的步骤做了几次实验,得到的数据填在下面的表格中.
电压(V)电流(A)功率(W)
12.00.200.40
22.50.220.55
32.50.240.60
42.50.240.60
503.00.280.84
根据上面表格中的数据和你的判断,小灯泡的额定功率应是______W(结果保留到小数点后两位数).
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小明的父亲是一名潜水员,有一天,小明发现了父亲某次潜入水库时,在水面下各深度的压强记录,如表一所示:
表一
深度(m)359121520
压强(Pa)1.31×1051.50×1051.89×1052.21×1052.49×1053.01×105
小明很感兴趣,好学的他利用所学的液体压强知识很快算出水库中对应的深度处的压强(g=10N/㎏),如表二所示:
表二
深度(m)359121520
压强(Pa)0.3×1050.5×1050.9×1051.2×1051.5×105 
请按下列要求回答问题:
(1)小明计算压强的公式是p=______,小明还有一次压强计算未完成,请你帮他完成,并将计算结果填在表二中的空格处______
(2)小明父亲的测量值与小明的计算值在每个相同的深度都有差异,找出差异并分析原因
差异:______
原因:______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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