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选修3-1 恒定电流 §1导体中的电场和电流(二)

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2009-9-6 切换到繁體中文

§1导体中的电场和电流

【典型例题】

【例1】如图验电器A带负电,验电器B不带电,用导体棒连接A、B的瞬间,下列叙述中错误的是(  A  )

A、有瞬时电流形成,方向由A到B    

B、A、B两端的电势不相等

C、导体棒内的电场强度不等于零      

D、导体棒内的自由电荷受电场力作用做定向移动

【解析】A、B两个导体,由A带负电,在A导体周围存在指向A的电场,故B端所在处的电势 应高于A端电势 ;另外导体棒中的自由电荷在电场力的作用下,发出定向移动,由于导体棒中的自由电荷为电子,故移动方向由A指向B,电流方向应有B到A。

【答案】A

【例2】在彩色电视机的显像管中,从电子枪射出的电子在加速电压U的作业下被加速,且形成的电流强度为I的平均电流,若打在荧光屏上的高速电子全部被荧光屏吸收。设电子的质量为m,电荷量为e,进入加速电场之前的速度不计,则在t秒内打在荧光屏上的电子数为多少?

【解析】本题已知的物理量很多,有同学可能从电子被电场加速出发,利用动能定理来求解,如这样做,将可求得电子打到荧光屏的速度,并不能确定打到荧光屏上的电子数目,事实上,在任何相等时间里,通过电子流动的任一横截面的电荷量是相等的,荧光屏是最后的一个横截面,故有t时间里通过该横截面的电量Q=It,这样就可得到t时间里打在荧光屏上的电子数目,n=

【例3】如图所示的电解槽中,如果在4s内各有8c的正、负电荷通过面积为0.8㎡的横截面AB,那么

⑴在图中标出正、负离子定向移动的方向;

⑵电解槽中的电流方向如何?

⑶4s内通过横截面AB的电量为多少?

⑷电解槽中的电流为多大?

【解析】⑴电源与电解槽中的两极相连后,左侧电极电势高于右侧电极,由于在电极之间建立电场,电场方向由左指向右,故正离子向右移动,负离子向左移动

⑵电解槽中的电流方向向右

⑶8C的正电荷向右通过横截面AB,而8C的负电荷向左通过该横截面,相当于又有8C正电荷向右通过横截面,故本题的答案为16C

⑷由电流强度的定义I= =4A

【基础练习】

一、选择题:

1、下列关于电流的说法中正确的是(   )

A、只要导体中有电荷运动,就有电流

B、导体中没有电流时,导体内的电荷是静止的

C、导体中的电流一定是自由电子定向移动形成的

D、电流可能是由正电荷定向移动形成的,也可能是负电荷定向移动形成的

2、形成持续电流的条件是(  )

A、只要有电压加在物体的两端        B、必须保持导体两端有电压

C、只在导体两端瞬间加电压          D、只要有大量的自由电荷

3、关于电流的方向下列说法中正确的是(   )

A、在金属导体中电流的方向是自由电子定向移动的

B、在电解液中,电流的方向为负离子定向移动的方向

C、无论在何种导体中,电流的方向都与负电荷定向移动的方向相反

D、在电解液中,由于是正负电荷定向移动形成的电流,所以电流有两个

4、在电源的正、负极间连接一根粗细均匀的导线,在导线内部就会形成电场,下列说法中正确的是(  )

A、导线内部形成的电场,只有电源产生

B、导线内部形成的电场,有电源和导线上堆积的电荷共同产生

C、导线内的电场线应和导线平行

D、导线内电场线应指向导线的某一侧

5、下列关于电流的说法中,正确的是(    )

A、电流有方向所以电流强度是矢量           B、大小不随时间变化的电流叫恒定电流

C、方向不随时间变化的电流叫恒定电流 D、通常所说的直流电常常是指恒定电流

6、下列关于电流的说法中,正确的是(   )

A、金属导体中,电流的传播速率就是自由电子定向迁移的速率

B、温度升高时金属导体中自由电子热运动加快,电流也就增大

C、电路接通后,电子由电源出发,只要经过一个极短的时间就能到达用电器

D、通电金属导体中,自由电子的运动是热运动和定向移动的合运动

二、填空题:

7、在金属内部,能自由移动的电荷是    ;在酸、碱、盐等液体内部能自由移动移动的电荷是     (填“原子”、“原子核”、“电子”、“正离子”或“负离子”)

8、某电解槽中,在5s内通过某一固定截面向左迁移的负离子所带的总电量为0.20C,则该电解槽中电流强度为     A,电流方向为    。

9、某电解池中,在2s内各有1.0×1019个二价正离子和2.0×1019个一价负离子通过该截面,那么通过该截面的电流为     。

三、计算题:

10、在一次闪电的过程中,流动的电荷量大约为300C,持续的时间大约是0.005s,所形成的平均电流强度为多大?这些电荷量如以0.5A的电流强度流过电灯泡,可使灯泡照明多长时间?

 

11、初速度为零的质子,经加速电压为800kV的直线加速器加速,形成电流强度为1mA的细柱形质子流,已知质子的电量q=1.6×10-19C,这束质子流每秒打到靶上的质子数是多少?

 

12、某金属导体两端的电压为24V,30s内有36C的电荷量通过导体的横截面,则:

⑴每秒钟内有多少个自由电子通过该导体的横截面?   

⑵导体中的电流有多大?

⑶该导体的电阻多大?   

【能力提升】

1、对于有恒定电流通过的导体,下列说法正确的是:(  )

A、导体内部的电场强度为零        

B、导体是个等势体

C、导体两端有恒定的电压存在      

D、通过导体某一横截面的电荷量在任何相等的时间内都相等

2、对于金属导体,还必须满足下列哪一个条件才能在电路中产生恒定电流?(    )

A、有可以自由移动的电荷      B、导体两端有电压

C、导体内存在电场            D、导体两端加有恒定的电压

3、银导线的横截面积S=4mm2,通以I=2A的电流,若每个银原子可以提供一个自由电子,试推导银导线单位长度上的自由电子数的计算公式,并计算结果(已知银的密度 =10.5×103㎏/m3,摩尔质量M=108g/mol,阿伏加德罗常数NA=6.02×1023mol-1,计算结果取一位小数)

 

4、如图所示,AD表示粗细均匀的一段金属导体L,两端加上一定电压,导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v设导体的横截面积为S,导体内单位体积内的电荷数为n,每个自由电荷的电量为q,试证明导体中的电流强度I=nqSv

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