【題目】兩根材料相同的均勻直導(dǎo)線ab串聯(lián)在電路上,a長為,b長為

(1)若沿長度方向的電勢隨位置的變化規(guī)律如圖所示,求:

a、b兩導(dǎo)線內(nèi)電場強度大小之比;

a、b兩導(dǎo)線橫截面積之比。

(2)以下對直導(dǎo)線內(nèi)部做進(jìn)一步分析:設(shè)導(dǎo)線單位體積內(nèi)有n個自由電子,電子電荷量為e,自由電子定向移動的平均速率為v,F(xiàn)將導(dǎo)線中電流I與導(dǎo)線橫截面積S的比值定義為電流密度,其大小用j表示。

①請建立微觀模型,利用電流的定義推導(dǎo):;

②從宏觀角度看,導(dǎo)體兩端有電壓,導(dǎo)體中就形成電流;從微觀角度看,若導(dǎo)體內(nèi)沒有電場,自由電子就不會定向移動。設(shè)導(dǎo)體的電阻率為ρ,導(dǎo)體內(nèi)場強為E,試猜想jE的關(guān)系并推導(dǎo)出j、ρ、E三者間滿足的關(guān)系式。(解題過程中需要用到的物理量要在解題時作必要的說明)

【答案】(1)(2)①見解析②見解析

【解析】(1)①根據(jù),由圖像知:,代入可得,同理

根據(jù),由已知

代入可得:

②因為兩導(dǎo)線串聯(lián),所以電流,由歐姆定律,電阻定律

,長度分別為

代入可得:

(2)①在直導(dǎo)線內(nèi)任選一個橫截面S,在時間內(nèi)以S為底,為高的柱體內(nèi)的自由電子都將從此截面通過,由電流及電流密度的定義知:,其中

代入可得:

②(猜想:jE成正比)設(shè)橫截面積為S,長為l的導(dǎo)線兩端電壓為U,則

電流密度的定義為,將代入,得

導(dǎo)線的電阻

聯(lián)立可得j、ρ、E三者間滿足的關(guān)系式為:

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某實驗小組用圖甲所示的裝置探究功和動能變化的關(guān)系。他們將寬度為d的擋光片固定在小車上,用不可伸長的細(xì)線將小車通過一個定滑輪與砝碼盤相連,在水平實驗臺上的A、B兩點各安裝一個光電門,記錄小車通過A、B時的遮光時間。若小車(含擋光片)的質(zhì)量為M,砝碼盤和盤中砝碼的總質(zhì)量為m。

1)實驗前,為了消除摩擦力對小車運動的影響,應(yīng)取下砝碼盤,將木板的________(填)端適當(dāng)墊高,使小車通過兩光電門的_________。

2)在完成(1)的操作后,為確保小車運動中受到的合力與砝碼盤中盤中砝碼的總重力大致相等,m、M應(yīng)滿足的關(guān)系是_________。

3)用游標(biāo)卡尺測量擋光片的寬度d如圖乙所示,則d=_________mm。

4)將小車停在C點,在砝碼盤中放上砝碼,小車在細(xì)線拉動下運動,小車通過A、B時的遮光時間分別為,用刻度尺量得A、B之間的距離為s。已知重力加速度為g,則本實驗最終要探究的數(shù)學(xué)表達(dá)式應(yīng)該是:_________(用代表物理量的字母表示)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖甲所示,一圓柱形絕熱氣缸開口向上豎直放置,通過絕熱活塞將一定質(zhì)量的理想氣體密封在氣缸內(nèi),活塞質(zhì)量m=1kg、橫截面積S=5×10-4m2,原來活塞處于A位置,F(xiàn)通過電熱絲緩慢加熱氣體,直到活塞緩慢到達(dá)新的位置B,在此過程中,缸內(nèi)氣體的V-T圖象如圖乙所示。已知大氣壓強P0=1.0×105Pa,忽略活塞與氣缸壁之間的摩擦,重力加速度g=10m/s2。

(i)求缸內(nèi)氣體的壓強和活塞到達(dá)位置B時缸內(nèi)氣體的體積;

(ii)若缸內(nèi)氣體原來的內(nèi)能U0=72J,且氣體內(nèi)能與熱力學(xué)溫度成正比。求缸內(nèi)氣體變化過程從電熱絲吸收的總熱量。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在某次發(fā)射衛(wèi)星的過程中,衛(wèi)星由近地圓形軌道進(jìn)入橢圓軌道,圖中O點為地心,地球半徑為R,A點是近地圓形軌道和橢圓軌道的切點,遠(yuǎn)地點B離地面高度為6R,設(shè)衛(wèi)星在近地圓形軌道運動的周期為T。下列說法正確的是(

A. 衛(wèi)星由近地圓形軌道的A點進(jìn)入橢圓軌道需要使衛(wèi)星減速

B. 衛(wèi)星在橢圓軌道上通過A點時的速度大于通過B點時的速度

C. 衛(wèi)星在橢圓軌道上通過A點時的加速度是通過B點時加速度的6

D. 衛(wèi)星在橢圓軌道上由A點經(jīng)4T的時間剛好能到達(dá)B

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,MDN為在豎直面內(nèi)由絕緣材料制成的光滑半圓形軌道,半徑為R,最高點為MN,整個空間存在垂直紙面向外的勻強磁場,磁感應(yīng)強度為B,一電荷量為+q,質(zhì)量為m的小球自N點無初速度滑下(始終未脫離軌道),下列說法中正確的是

A. 運動過程中小球受到的洛倫茲力大小不變

B. 小球滑到D點時,對軌道的壓力大于mg

C. 小球滑到D點時,速度大小是

D. 小球滑到軌道左側(cè)時,不會到達(dá)最高點M

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】2016915日在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射成功的天宮二號,是繼天宮一號后我國自主研發(fā)的第二個空間實驗室,也是我國第一個真正意義的空間實驗室。天宮二號繞地球做勻速圓周運動,其運行周期為T1,線速度為v,離地高度為h;地球半徑為R,自轉(zhuǎn)周期為T2,萬有引力常量為G,則下列說法正確的是

A. 天宮二號的線速度大于地球的第一宇宙速度

B. 天宮二號的向心加速度為

C. 地球的質(zhì)量為

D. 靜止于地球赤道上物體的重力加速度為

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】一定量的理想氣體從狀態(tài)a開始,經(jīng)歷三個過程ab、bc、ca回到原狀態(tài),其pT圖象如圖所示,下列判斷正確的是_________。

A.過程ab中是等容變化

B.過程bc中氣體既不吸熱也不放熱

C.過程ca中外界對氣體所做的功等于氣體所放的熱

D.a、bc三個狀態(tài)中,狀態(tài)a分子的平均動能最小

E.bc兩個狀態(tài)中,容器壁單位面積單位時間內(nèi)受到氣體分子撞擊的次數(shù)不同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,鐵芯上繞有線圈AB,線圈A與電源連接,線圈B與理性發(fā)光二極管D相連,銜鐵E連接彈簧K控制觸頭C的通斷,忽略A的自感,下列說法正確的是

A. 閉合S,D閃亮一下

B. 閉合S,C將會過一小段時間接通

C. 斷開S,D不會閃亮

D. 斷開S,C將會過一小段時間斷開

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,欲使在粗糙斜面上勻速下滑的木塊A停下,可采用的方法是

A. 增大斜面的傾角

B. 減少木塊與斜面間的動摩擦因數(shù)

C. 對木塊A施加一個垂直于斜面向下的力

D. 在木塊A上再疊放一個重物

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