高考物理一轮复习 专题8-8 与电流微观表达式相关问题千题精练.doc
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1、1 / 9【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习精选高考物理一轮复习 专题专题 8-88-8 与电流微观表达式相与电流微观表达式相关问题千题精练关问题千题精练一选择题1如图所示为一磁流体发电机的示意图,A、B 是平行正对的金属板,等离子体(电离的气体,由自由电子和阳离子构成,整体呈电中性)从左侧进入,在 t 时间内有 n 个自由电子落在 B 板上,则关于 R 中的电流大小及方向判断正确的是( )AI,从上向下 BI,从上向下CI,从下向上 DI,从下向上【参考答案】A 2(2016荆州质检)在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 U 的加速电场,设其初速度为零
2、,经加速后形成横截面积为 S、电流为I 的电子束。已知电子的电荷量为 e、质量为 m,则在刚射出加速电场时,一小段长为 l 的电子束内的电子个数是( )A. B. m 2eUC. D. m 2eU【参考答案】B 【名师解析】电子加速后,由动能定理知 eUmv2,电子射出加速电场的速度v ,设单位长度内自由电子数为 n,得 Inev,n ,所以长为 l 的电子束内的电子个数是 Nnl ,B 正确。2 / 93.(2015安徽理综,17)一根长为 L,横截面积为 S 的金属棒,其材料的电阻率为 ,棒内单位体积自由电子数为 n,电子的质量为 m,电荷量为 e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,
3、自由电子定向运动的平均速率为 v,则金属棒内的电场强度大小为( )图 1A. B. C.nev D.ev SL【参考答案】C 4.有一条横截面积为 S 的铜导线,通过的电流为 I。已知铜的密度为 ,摩尔质量为 M,阿伏伽德罗常数为 NA , 电子的电荷量为 e。若认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子,则铜导线中自由电子定向移动的速率可表示为( ) A. B. C. D. 【参考答案】A 【名师解析】设铜导线中自由电子定向移动的速率为 ,导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为 ,则导线的长度为 ,体积为 ,质量为 ,这段导线中自由电子的数目为 ,在 时间内这些电子都能通过下一截面,则电流
4、,代入解得, ,解得电子定向移动的速率: ,故 A 符合题意。5.一根长为 L,横截面积为 S 的金属棒,其材料的电阻率为 。棒内单位体积自由电子数为 n,电子的质3 / 9量为 m,电荷量为 e。在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流、自由电子定向运动的平均速率为 v。则金属棒内的电场强度大小为( )A. B. C. D. 【参考答案】C 【名师解析】,I=neSv,联立得 E=nev,故选 C。【分析】本题考查电阻定律、欧姆定律和电流的微观表达式等,意在考查考生的综合分析能力和建模能力。考查公式组合,公式组合在高中物理的考查是很多的,哪几个容易组合出题,要总结出来,记在心里,当看到类似的的
5、题时,就联想它们。二计算题1. (20 分) (2018 北京海淀查缺补漏练习)由某种金属材料制成的圆柱形导体,将其两端与电源连接,会在导体内部形成匀强电场,金属中的自由电子会在电场力作用下发生定向移动形成电流。已知电子质量为 m,电荷量为 e,该金属单位体积的自由电子数为 n。(1)若电源电动势为 E,且内阻不计,a. 求电源从正极每搬运一个自由电子到达负极过程中非静电力所做的功 W 非;b. 从能量转化与守恒的角度推导:导体两端的电压 U 等于电源的电动势 E;4 / 9(2)经典的金属电子论认为:在外电场(由电源提供的电场)中,金属中的自由电子受到电场力的驱动,在原热运动基础上叠加定向移
6、动,如图所示。在定向加速运动中,自由电子与金属正离子发生碰撞,自身停顿一下,将定向移动所获得的能量转移给金属正离子,引起正离子振动加剧,金属温度升高。自由电子在定向移动时由于被频繁碰撞受到阻碍作用,这就是电阻形成的原因。自由电子定向移动的平均速率为 v,热运动的平均速率为 u,发生两次碰撞之间的平均距离为 x。由于 vu,所以自由电子发生两次碰撞的时间间隔主要由热运动决定。自由电子每次碰撞后的定向移动速率均变为零。a. 求该金属的电阻率 ,并结合计算结果至少说明一个与金属电阻率有关的宏观因素;b. 该导体长度为 L,截面积为 S。若将单位时间内导体中所有自由电子因与正离子碰撞而损失的动能之和设
7、为 Ek,导体的发热功率设为 P,试证明P=Ek。(2)a. 设导体长度为 L,截面积为 S,两端电压为 U,通过的电流为 I。电子发生两次碰撞之间,在原有的匀速运动(热运动)的同时,叠加在外电场作用下由静止开始的匀加速运动(定向移动) ,但因 vu,所以两次碰撞的平均时间间隔xtu电子在外电场中做定向移动的加速度 UeamL电子碰撞前瞬间的定向移动速度,且 (2 分)整理可得导体两端电压 (2 分)2tvvtvat2mvuLUex设在 t 时间内流过导体的电荷量 qneSv t 5 / 9由可知:I=neSv (2 分)qIt代入 22UmuLRIne xS与电阻定律比较,有: (2 分)L
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