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【题目】宏观规律是由微观机制所决定的。从微观角度看,在没有外电场的作用下,导线中的自由电子如同理想气体分子一样做无规则地热运动,它们朝任何方向运动的概率是一样的,则自由电子沿导线方向的速度平均值为0,宏观上不形成电流。如果导线中加了恒定的电场,自由电子的运动过程可做如下简化:自由电子在电场的驱动下开始定向移动,然后与导线内不动的粒子碰撞,碰撞后电子沿导线方向的定向速度变为0,然后再加速、再碰撞……,在宏观上自由电子的定向移动形成了电流。

1)在一段长为L、横截面积为S的长直导线两端加上电压U。已知单位体积内的自由电子数为n,电子电荷量为e,电子质量为m,连续两次碰撞的时间间隔为t。仅在自由电子和金属离子碰撞时才考虑粒子间的相互作用。

①求自由电子定向移动时的加速度大小a

②求在时间间隔t内自由电子定向速度的平均值

③推导电阻R的微观表达式。

2)请根据电阻的微观机制猜想影响金属电阻率的因素有哪些,并说明理由。

【答案】1)①;②;③;(2)温度,热运动速度变化,材料有关等,理由见解析

【解析】

1自由电子定向移动时的加速度大小

自由电子在连续两次碰撞的时间间隔t内做匀变速直线运动,设第二次碰撞前的速度为v,则

解得

t时间内通过导线横截面积的电荷量为

则电流

电阻

解得

2)由电阻定律得

解得

猜想:电阻率与导体的温度有关;

理由:导体的温度变化会导致导体内自由电子的热运动速度变化,从而使自由电子连续两次碰撞的时间间隔t发生变化,因此电阻率与导体的温度有关。

(其他合理猜想和理由均可,例如电阻率与导体的材料有关。)

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,倾角θ37°的粗糙斜面被固定在水平地面上,质量为12.5kg的物块,在沿平行于斜面向上的拉力F作用下从斜面的底端由静止开始运动,力F作用2s后撤去,物体在斜面上继续上滑1.2s后,速度减为零,已知F=200N.(已知sin37°=0.6cos37°=0.8g=10m/s2)求:

1)物体与斜面间的动摩擦因数;

2)物体在斜面上能够通过的总路程.

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【题目】如图,电吉他的拾音器由磁体及绕在其上的线圈组成,磁体产生的磁场使金属琴弦磁化,磁化的琴弦也有了磁性。当某根琴弦被拨动而相对线圈振动时,线圈中就会产生相应的电流,并最终还原为声音信号。下列说法正确的是

A. 若磁体失去磁性,电吉他仍能正常工作

B. 换用尼龙材质的琴弦,电吉他仍能正常工作

C. 琴弦振动的过程中,线圈中电流的方向不会发生变化

D. 拾音器的作用是利用电磁感应把琴弦的振动信号转化为电信号

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【题目】物体做匀加速直线运动,其加速度的大小为3m/s2,那么在任意1s内( 

A.物体的末速度一定等于初速度的3

B.物体的初速度一定比前1秒的末速度大3m/s

C.物体的末速度一定比初速度大3m/s

D.物体的末速度一定比前一秒的初速度大6m/s

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【题目】关于物体的内能,下列说法正确的是  

A. 热水的内能一定比冷水的大

B. 当温度等于时,分子动能为零

C. 分子间距离为时,分子势能不一定为零

D. 温度相等的氢气和氧气,它们的分子平均动能相等

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【题目】为了监测变电站向外输电情况,要在变电站安装互感器,其接线如图所示.两变压器匝数分别为n1n2n3n4,ab是交流电表.则(

A. n1n2

B. n3n4

C. a为交流电流表,b为交流电压表

D. a为交流电压表,b为交流电流表

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【题目】如图所示,足够长的平行光滑U形导轨倾斜放置,所在平面倾角θ=37°,导轨间的距离L=1.0 m,下端连接R=1.6 Ω的电阻,导轨电阻不计,所在空间均存在磁感应强度B=1.0 T、方向垂直于导轨平面的匀强磁场,质量m=0.5 kg、电阻r=0.4 Ω的金属棒ab垂直置于导轨上,现用沿轨道平面且垂直于金属棒、大小F=5.0 N的恒力使金属棒ab从静止起沿导轨向上滑行,当金属棒滑行2.8 m后速度保持不变.求:(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,g=10 m/s2)

(1)金属棒匀速运动时的速度大小v

(2)当金属棒沿导轨向上滑行的速度v′=2 m/s时,其加速度的大小a.

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【题目】如图,用跨过光滑定滑轮的缆绳将诲面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为P,小船的质量为m,小船受到的阻力大小恒为乒经过A点时的速度大小为v0,小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为f,小船到B点时绳子与水平方向的夹角为θ,A、B两点间距离为d,缆绳质量忽略不计,则下列说法正确的是

A. 小船从A点运动到B点的全过程阻力做功为fd

B. 小船经过B点时的速度大小为

C. 小船在A点时的加速度大小为

D. 小船在B点时的加速度大小为

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【题目】如图所示,内壁光滑的固定气缸水平放置,其右端由于有挡板,厚度不计的活塞不能离开气缸,气缸内封闭着一定质量的理想气体,活塞距气缸右端的距离为0.2m。现对封闭气体加热,活塞缓慢移动,一段时间后停止加热,此时封闭气体的压强变为2×105Pa。已知活塞的横截面积为0.04m2,外部大气压强为1×105Pa,加热过程中封闭气体吸收的热量为2000J,则封闭气体的内能变化量为(

A.400JB.1200JC.2000JD.2800J

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