解答题 较难0.4 引用2 组卷820
金属导体中自由电子在电磁场的作用下发生定向移动,在定向移动过程中受到金属离子(即金属原子失去自由电子后的剩余部分)的阻力,其方向与自由电子定向移动的速度方向相反,大小正比于自由电子定向移动的速率,比例系数为k。已知某种金属材料单位体积内的自由电子数为n,元电荷为e,忽略电子所受重力及其之间的相互作用,不计电子热运动的影响,自由电子的定向移动可视为匀速直线运动。
(1)如图所示,一段长为L、横截面积为S的该金属导体,当其两端电压为U时,求:
a.该金属导体内,电子定向移动的速率v;
b.该金属导体的电阻率ρ(提示:电流I与电子定向移动速率v的关系为)。
(2)图甲为用上述金属材料制成的内半径为r、高为H的固定薄壁圆筒,筒壁厚度为d(d远小于r)。图乙为圆筒的俯视图。图丙为一小段筒壁的放大图。圆筒所在空间中有磁感应强度为B、方向平行于圆筒轴线且范围足够大的匀强磁场。在筒的内、外壁之间加上电压,使得整个内壁电势均为,整个外壁电势均为,且(、均未知),从而在内、外壁之间形成电场(电场强度的大小处处相同,方向沿半径方向),使得金属中的自由电子以恒定速率v0沿图丙中的虚线定向移动。
a.在图丙中画出电子受力的示意图,并标出磁场的方向;
b.求内、外壁之间的电势差;
c.求薄壁圆筒的热功率P。
(1)如图所示,一段长为L、横截面积为S的该金属导体,当其两端电压为U时,求:
a.该金属导体内,电子定向移动的速率v;
b.该金属导体的电阻率ρ(提示:电流I与电子定向移动速率v的关系为)。
(2)图甲为用上述金属材料制成的内半径为r、高为H的固定薄壁圆筒,筒壁厚度为d(d远小于r)。图乙为圆筒的俯视图。图丙为一小段筒壁的放大图。圆筒所在空间中有磁感应强度为B、方向平行于圆筒轴线且范围足够大的匀强磁场。在筒的内、外壁之间加上电压,使得整个内壁电势均为,整个外壁电势均为,且(、均未知),从而在内、外壁之间形成电场(电场强度的大小处处相同,方向沿半径方向),使得金属中的自由电子以恒定速率v0沿图丙中的虚线定向移动。
a.在图丙中画出电子受力的示意图,并标出磁场的方向;
b.求内、外壁之间的电势差;
c.求薄壁圆筒的热功率P。
22-23高三上·北京海淀·期末
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金属导体中自由电子在电场的作用下发生定向移动,在定向移动过程中会受到内部阻力,其方向与自由电子定向移动的速度方向相反,大小正比于自由电子定向移动的速率,比例系数为k.已知某种金属材料单位体积内的自由电子数为n,元电荷为e,忽略电子所受重力及其之间的相互作用,不计电子热运动的影响,自由电子的定向移动可视为匀速直线运动.如图所示,一段长为L、横截面积为S的该金属导体,当其两端电压为U时,下列说法正确的是( )
A.该金属导体内自由电子定向移动的速率为 |
B.由已知条件无法求出该金属导体内自由电子定向移动的速率 |
C.该金属导体的电阻率为 |
D.该金属导体的电阻率为 |
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