如果導(dǎo)線中的電流的大小為1毫安,那么1秒內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體截面的自由電子數(shù)是多少?若算得“220 V 60 W”的白熾燈正常發(fā)光的電流為273毫安,則20秒內(nèi)通過(guò)截面積的電子是多少個(gè)?

解析:q=It=1×10-3×1 C=1×10-3 C?

電子的數(shù)目為=6.25×1015(個(gè))

當(dāng)“220 V60 W”的白熾燈正常發(fā)光時(shí),電壓U=220 V,I=273mA

Q=It=273×10-3×20 C=5.46 C?

設(shè)電子的數(shù)目為N,則,=3.412 5×1019(個(gè))?

答案:3.412 5×1019個(gè)

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:

在一次課外實(shí)踐活動(dòng)中,某課題研究小組收集到數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品中的一些舊電池以及從廢舊收音機(jī)上拆下的電阻、電容、電感線圈等電子元件.現(xiàn)從這些材料中選取兩個(gè)待測(cè)元件,一是電阻R0(約為2kΩ),二是手機(jī)中常用的鋰電池(電動(dòng)勢(shì)E標(biāo)稱值為3.7V,允許最大放電電流為100mA).在操作臺(tái)上還準(zhǔn)備了如下實(shí)驗(yàn)器材:
A.電壓表V(量程4V,電阻RV約為4.0kΩ)
B.電流表A1(量程100mA,內(nèi)阻不計(jì))
C.電流表A2 (量程2mA,內(nèi)阻不計(jì))
D.滑動(dòng)變阻器R1(0~2kΩ,額定電流0.1A)
E.電阻箱R2(0~999.9Ω)
F.開(kāi)關(guān)S一只,導(dǎo)線若干.
(1)為了測(cè)定電阻R0的阻值,小組的一位成員,設(shè)計(jì)了如圖1所示的電路原理圖,所選取的相應(yīng)器材(電源用待測(cè)的鋰電池)均標(biāo)在圖上,其器材選取中有不妥之處,你認(rèn)為應(yīng)該怎樣調(diào)整?
用A2替換A1
用A2替換A1

(2)如果在實(shí)際操作過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)滑動(dòng)變阻器R1、電壓表V已損壞,請(qǐng)用余下的器材測(cè)量鋰電池的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r.
①請(qǐng)你在圖2所示的方框中畫(huà)出實(shí)驗(yàn)電路原理圖(標(biāo)注所用器材符號(hào));
②該實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)在實(shí)驗(yàn)中取得多組數(shù)據(jù),然后通過(guò)作出如圖3所示的線性圖象處理數(shù)據(jù),則電源電動(dòng)勢(shì)為
3.5
3.5
V,內(nèi)阻為
7
7
Ω.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

(1)某同學(xué)利用“插針?lè)ā睖y(cè)定玻璃的折射率,所用的玻璃磚兩面平行.正確操作后,作出的光路圖及測(cè)出的相關(guān)角度如圖所示.①此玻璃的折射率計(jì)算式為n=
 
(用圖1中的θ1、θ2表示);②如果有幾塊寬度大小不同的平行玻璃磚可供選擇,為了減小誤差,應(yīng)選用寬度
 
(填“大”或“小”)的玻璃磚來(lái)測(cè)量.
精英家教網(wǎng)
(2)某實(shí)驗(yàn)小組研究橡皮筋伸長(zhǎng)與所受拉力的關(guān)系.實(shí)驗(yàn)時(shí),將原長(zhǎng)約200mm的橡皮筋上端固定,在豎直懸掛的橡皮筋下端逐一增掛鉤碼(質(zhì)量均為20g),每增掛一只鉤碼均記下對(duì)應(yīng)的橡皮筋伸長(zhǎng)量;當(dāng)掛上10只鉤碼后,再逐一把鉤碼取下,每取下一只鉤碼,也記下對(duì)應(yīng)的橡皮筋伸長(zhǎng)量.根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù),作出增掛鉤碼和減掛鉤碼時(shí)的橡皮筋伸長(zhǎng)量△l與拉力F關(guān)系的圖象如圖2所示.從圖象中可以得出
 
.(填選項(xiàng)前的字母)
A.增掛鉤碼時(shí)△l與F成正比,而減掛鉤碼時(shí)△l與F不成正比
B.當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí),增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量比減掛鉤碼時(shí)的大
C.當(dāng)所掛鉤碼數(shù)相同時(shí),增掛鉤碼時(shí)橡皮筋的伸長(zhǎng)量與減掛鉤碼時(shí)的相等
D.增掛鉤碼時(shí)所掛鉤碼數(shù)過(guò)多,導(dǎo)致橡皮筋超出彈性限度
(3)如圖3所示是一些準(zhǔn)備用來(lái)測(cè)量待測(cè)電阻Rx阻值的實(shí)驗(yàn)器材,器材及其規(guī)格列表如下:
器   材 規(guī)       格
待測(cè)電阻Rx
電源E
電壓表V1
電壓表V2
電流表A
滑動(dòng)變阻器R
開(kāi)關(guān)S,導(dǎo)線若干
阻值在900Ω-1000Ω之間
具有一定內(nèi)阻,電動(dòng)勢(shì)約9.0V
量程2.0V,內(nèi)阻r1=1000Ω
量程5.0V,內(nèi)阻r2=2500Ω
量程3.0A,內(nèi)阻r=0.10Ω
最大阻值約100Ω,額定電流0.5A
為了能正常進(jìn)行測(cè)量并盡可能減小測(cè)量誤差,實(shí)驗(yàn)要求測(cè)量時(shí)電表的讀數(shù)大于其量程的一半,而且調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器能使電表讀數(shù)有較明顯的變化.請(qǐng)用實(shí)線代替導(dǎo)線,在所給的實(shí)驗(yàn)器材圖中選擇若干合適的器材,連成滿足要求的測(cè)量Rx阻值的電路.

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科目:高中物理 來(lái)源:2009高考一輪復(fù)習(xí)高考物理板塊復(fù)習(xí) 題型:058

把電流表改裝為電壓表的實(shí)驗(yàn)中,分3個(gè)主要步驟,實(shí)驗(yàn)中給出的器材有:①電流表(量程0-100 μA) ②標(biāo)準(zhǔn)伏特表(量程0-5 V)�、垭娮柘�(0-9999 Ω)�、茈娮柘�(0-99999 Ω)�、蓦娫�(電動(dòng)勢(shì)2 V,有內(nèi)阻)�、揠娫�(電動(dòng)勢(shì)6 V,有內(nèi)阻)�、呋瑒�(dòng)變阻器(0-50 Ω,額定電流1.5 A)�、嚯婃I兩只,導(dǎo)線若干.

(1)首先要用半偏法測(cè)定電流表的內(nèi)阻.如果采用圖1所示的電路測(cè)定電流表A的內(nèi)電阻并且要想得到較高的精確度,那么從以上給出的器材中,可變電阻R1應(yīng)選用________,可變電阻R2應(yīng)選用________,電源E應(yīng)選用________.該步實(shí)驗(yàn)操作的步驟有:A.合上K1 B.合上K2 C.觀察R1的阻值是否最大,如果不是,將R1的阻值調(diào)至最大 D.調(diào)節(jié)R1的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度 E.調(diào)節(jié)R2的阻值,使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的一半 F.記下R2的阻值.把以上步驟的字母代號(hào)按實(shí)驗(yàn)的合理順序填寫(xiě)在下面橫線上空白處:①________;②________;③________;④________;⑤________;⑥________.如果在步驟F中所得的R2的阻值為600 Ω,則圖1中被測(cè)電流表的內(nèi)阻Rg的測(cè)量值為_(kāi)_______Ω.

(2)如果要將圖1中的電流表A改裝為量程為0-5 V的伏特表,則改裝的方法是給電流表________聯(lián)一個(gè)阻值為_(kāi)_______Ω的電阻.在用以上步驟將電流表改裝成伏特表后,下列說(shuō)法中正確的是

A.由于電流表內(nèi)阻的測(cè)量值比其真實(shí)值小,這一因素使得用上述步驟改裝成的伏特表測(cè)定電壓時(shí),其讀數(shù)比伏特表兩端的實(shí)際電壓小

B.由于電流表內(nèi)阻的測(cè)量值比其真實(shí)值小,這一因素使得用上述步驟改裝成的伏特表測(cè)定電壓時(shí),其讀數(shù)比伏特表兩端的實(shí)際電壓大

C.由于電流表內(nèi)阻的測(cè)量值比其真實(shí)值大,這一因素使得用上述步驟改裝成的伏特表測(cè)定電壓時(shí),其讀數(shù)比伏特表兩端的實(shí)際電壓小

D.由于電流表內(nèi)阻的測(cè)量值比其真實(shí)值大,這一因素使得用上述步驟改裝成的伏特表測(cè)定電壓時(shí),其讀數(shù)比伏特表兩端的實(shí)際電壓大

(3)圖2所示器材中,一部分是將電流表改裝為伏特表所需的,其余是為了把改裝成的伏特表跟標(biāo)準(zhǔn)伏特表進(jìn)行校對(duì)所需的.在下面方框中畫(huà)出改裝和校對(duì)都包括在內(nèi)的電路圖(要求對(duì)0-5 V的所有刻度都能在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行校對(duì));然后在圖2上畫(huà)出連線,將所示器材按以上要求連接成實(shí)驗(yàn)電路.

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科目:高中物理 來(lái)源:2012年北京市大興區(qū)高考物理一模試卷(解析版) 題型:解答題

某實(shí)驗(yàn)小組選用下列器材探究通過(guò)熱敏電阻Rx(標(biāo)稱阻值為180Ω)的電流隨其兩端電壓變化的特點(diǎn).
實(shí)驗(yàn)器材:多用電表,電流表A(0-50mA,內(nèi)阻約15Ω),電壓表V(5V,內(nèi)阻約20kΩ),電源E(6V直流電源,內(nèi)阻可忽略不計(jì)),滑動(dòng)變阻器R(最大阻值為20Ω),定值電阻R(100Ω),電阻箱(99.9Ω)、開(kāi)關(guān)K和導(dǎo)線若干.

①該小組用多用表的“×1”倍率的擋位測(cè)熱敏電阻在室溫下的阻值如圖1所示,發(fā)現(xiàn)表頭指針偏轉(zhuǎn)的角度很�。粸榱藴�(zhǔn)確地進(jìn)行測(cè)量,應(yīng)換到______倍率的擋位;如果換檔后就用表筆連接熱敏電阻進(jìn)行讀數(shù),那么欠缺的實(shí)驗(yàn)步驟是:______,補(bǔ)上該步驟后,表盤(pán)的示數(shù)如圖所示,則它的電阻是______Ω.
②該小組按照自己設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)中改變滑動(dòng)變阻器滑片的位置,使加在熱敏電阻兩端的電壓從0開(kāi)始逐漸增大到5V,作出熱敏電阻的I-U圖線,如圖3所示.
請(qǐng)?jiān)谒峁┑钠鞑闹羞x擇必需的器材,在圖2方框內(nèi)畫(huà)出該小組設(shè)計(jì)的電路圖(注意標(biāo)明所選器材的符號(hào)).
③分析該小組所畫(huà)出的I-U圖線,說(shuō)明在電流比較大的情況下熱敏電阻的阻值隨電流的增大而______;分析其變化的原因可能是______.
④該熱敏電阻消耗的電功率隨所加電壓變化規(guī)律可能正確的是下面四幅圖象中的______.

⑤如果將這個(gè)熱敏電阻跟一個(gè)100Ω的定值電阻串聯(lián)后接在內(nèi)阻不計(jì)、電動(dòng)勢(shì)為5V的電源兩端,該熱敏電阻消耗的電功率為_(kāi)_____W.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解

第十部分 磁場(chǎng)

第一講 基本知識(shí)介紹

《磁場(chǎng)》部分在奧賽考剛中的考點(diǎn)很少,和高考要求的區(qū)別不是很大,只是在兩處有深化:a、電流的磁場(chǎng)引進(jìn)定量計(jì)算;b、對(duì)帶電粒子在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了更深入的分析。

一、磁場(chǎng)與安培力

1、磁場(chǎng)

a、永磁體、電流磁場(chǎng)→磁現(xiàn)象的電本質(zhì)

b、磁感強(qiáng)度、磁通量

c、穩(wěn)恒電流的磁場(chǎng)

*畢奧-薩伐爾定律(Biot-Savart law):對(duì)于電流強(qiáng)度為I 、長(zhǎng)度為dI的導(dǎo)體元段,在距離為r的點(diǎn)激發(fā)的“元磁感應(yīng)強(qiáng)度”為dB 。矢量式d= k,(d表示導(dǎo)體元段的方向沿電流的方向、為導(dǎo)體元段到考查點(diǎn)的方向矢量);或用大小關(guān)系式dB = k結(jié)合安培定則尋求方向亦可。其中 k = 1.0×10?7N/A2 。應(yīng)用畢薩定律再結(jié)合矢量疊加原理,可以求解任何形狀導(dǎo)線在任何位置激發(fā)的磁感強(qiáng)度。

畢薩定律應(yīng)用在“無(wú)限長(zhǎng)”直導(dǎo)線的結(jié)論:B = 2k ;

*畢薩定律應(yīng)用在環(huán)形電流垂直中心軸線上的結(jié)論:B = 2πkI ;

*畢薩定律應(yīng)用在“無(wú)限長(zhǎng)”螺線管內(nèi)部的結(jié)論:B = 2πknI 。其中n為單位長(zhǎng)度螺線管的匝數(shù)。

2、安培力

a、對(duì)直導(dǎo)體,矢量式為 = I;或表達(dá)為大小關(guān)系式 F = BILsinθ再結(jié)合“左手定則”解決方向問(wèn)題(θ為B與L的夾角)。

b、彎曲導(dǎo)體的安培力

⑴整體合力

折線導(dǎo)體所受安培力的合力等于連接始末端連線導(dǎo)體(電流不變)的的安培力。

證明:參照?qǐng)D9-1,令MN段導(dǎo)體的安培力F1與NO段導(dǎo)體的安培力F2的合力為F,則F的大小為

F = 

  = BI

  = BI

關(guān)于F的方向,由于ΔFF2P∽ΔMNO,可以證明圖9-1中的兩個(gè)灰色三角形相似,這也就證明了F是垂直MO的,再由于ΔPMO是等腰三角形(這個(gè)證明很容易),故F在MO上的垂足就是MO的中點(diǎn)了。

證畢。

由于連續(xù)彎曲的導(dǎo)體可以看成是無(wú)窮多元段直線導(dǎo)體的折合,所以,關(guān)于折線導(dǎo)體整體合力的結(jié)論也適用于彎曲導(dǎo)體。(說(shuō)明:這個(gè)結(jié)論只適用于勻強(qiáng)磁場(chǎng)。)

⑵導(dǎo)體的內(nèi)張力

彎曲導(dǎo)體在平衡或加速的情形下,均會(huì)出現(xiàn)內(nèi)張力,具體分析時(shí),可將導(dǎo)體在被考查點(diǎn)切斷,再將被切斷的某一部分隔離,列平衡方程或動(dòng)力學(xué)方程求解。

c、勻強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)線圈的轉(zhuǎn)矩

如圖9-2所示,當(dāng)一個(gè)矩形線圈(線圈面積為S、通以恒定電流I)放入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,且磁場(chǎng)B的方向平行線圈平面時(shí),線圈受安培力將轉(zhuǎn)動(dòng)(并自動(dòng)選擇垂直B的中心軸OO′,因?yàn)橘|(zhì)心無(wú)加速度),此瞬時(shí)的力矩為

M = BIS

幾種情形的討論——

⑴增加匝數(shù)至N ,則 M = NBIS ;

⑵轉(zhuǎn)軸平移,結(jié)論不變(證明從略);

⑶線圈形狀改變,結(jié)論不變(證明從略);

*⑷磁場(chǎng)平行線圈平面相對(duì)原磁場(chǎng)方向旋轉(zhuǎn)α角,則M = BIScosα ,如圖9-3;

證明:當(dāng)α = 90°時(shí),顯然M = 0 ,而磁場(chǎng)是可以分解的,只有垂直轉(zhuǎn)軸的的分量Bcosα才能產(chǎn)生力矩…

⑸磁場(chǎng)B垂直O(jiān)O′軸相對(duì)線圈平面旋轉(zhuǎn)β角,則M = BIScosβ ,如圖9-4。

證明:當(dāng)β = 90°時(shí),顯然M = 0 ,而磁場(chǎng)是可以分解的,只有平行線圈平面的的分量Bcosβ才能產(chǎn)生力矩…

說(shuō)明:在默認(rèn)的情況下,討論線圈的轉(zhuǎn)矩時(shí),認(rèn)為線圈的轉(zhuǎn)軸垂直磁場(chǎng)。如果沒(méi)有人為設(shè)定,而是讓安培力自行選定轉(zhuǎn)軸,這時(shí)的力矩稱為力偶矩。

二、洛侖茲力

1、概念與規(guī)律

a、 = q,或展開(kāi)為f = qvBsinθ再結(jié)合左、右手定則確定方向(其中θ為的夾角)。安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)。

b、能量性質(zhì)

由于總垂直確定的平面,故總垂直 ,只能起到改變速度方向的作用。結(jié)論:洛侖茲力可對(duì)帶電粒子形成沖量,卻不可能做功�;颍郝鍋銎澚墒箮щ娏W拥膭�(dòng)量發(fā)生改變卻不能使其動(dòng)能發(fā)生改變。

問(wèn)題:安培力可以做功,為什么洛侖茲力不能做功?

解說(shuō):應(yīng)該注意“安培力是大量帶電粒子所受洛侖茲力的宏觀體現(xiàn)”這句話的確切含義——“宏觀體現(xiàn)”和“完全相等”是有區(qū)別的。我們可以分兩種情形看這個(gè)問(wèn)題:(1)導(dǎo)體靜止時(shí),所有粒子的洛侖茲力的合力等于安培力(這個(gè)證明從略);(2)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí),粒子參與的是沿導(dǎo)體棒的運(yùn)動(dòng)v1和導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)v2的合運(yùn)動(dòng),其合速度為v ,這時(shí)的洛侖茲力f垂直v而安培力垂直導(dǎo)體棒,它們是不可能相等的,只能說(shuō)安培力是洛侖茲力的分力f1 = qv1B的合力(見(jiàn)圖9-5)。

很顯然,f1的合力(安培力)做正功,而f不做功(或者說(shuō)f1的正功和f2的負(fù)功的代數(shù)和為零)。(事實(shí)上,由于電子定向移動(dòng)速率v1在10?5m/s數(shù)量級(jí),而v2一般都在10?2m/s數(shù)量級(jí)以上,致使f1只是f的一個(gè)極小分量。)

☆如果從能量的角度看這個(gè)問(wèn)題,當(dāng)導(dǎo)體棒放在光滑的導(dǎo)軌上時(shí)(參看圖9-6),導(dǎo)體棒必獲得動(dòng)能,這個(gè)動(dòng)能是怎么轉(zhuǎn)化來(lái)的呢?

若先將導(dǎo)體棒卡住,回路中形成穩(wěn)恒的電流,電流的功轉(zhuǎn)化為回路的焦耳熱。而將導(dǎo)體棒釋放后,導(dǎo)體棒受安培力加速,將形成感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(反電動(dòng)勢(shì))。動(dòng)力學(xué)分析可知,導(dǎo)體棒的最后穩(wěn)定狀態(tài)是勻速運(yùn)動(dòng)(感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于電源電動(dòng)勢(shì),回路電流為零)。由于達(dá)到穩(wěn)定速度前的回路電流是逐漸減小的,故在相同時(shí)間內(nèi)發(fā)的焦耳熱將比導(dǎo)體棒被卡住時(shí)少。所以,導(dǎo)體棒動(dòng)能的增加是以回路焦耳熱的減少為代價(jià)的。

2、僅受洛侖茲力的帶電粒子運(yùn)動(dòng)

a、時(shí),勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑r =  ,周期T = 

b、成一般夾角θ時(shí),做等螺距螺旋運(yùn)動(dòng),半徑r =  ,螺距d = 

這個(gè)結(jié)論的證明一般是將分解…(過(guò)程從略)。

☆但也有一個(gè)問(wèn)題,如果將分解(成垂直速度分量B2和平行速度分量B1 ,如圖9-7所示),粒子的運(yùn)動(dòng)情形似乎就不一樣了——在垂直B2的平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)?

其實(shí),在圖9-7中,B1平行v只是一種暫時(shí)的現(xiàn)象,一旦受B2的洛侖茲力作用,v改變方向后就不再平行B1了。當(dāng)B1施加了洛侖茲力后,粒子的“圓周運(yùn)動(dòng)”就無(wú)法達(dá)成了。(而在分解v的處理中,這種局面是不會(huì)出現(xiàn)的。)

3、磁聚焦

a、結(jié)構(gòu):見(jiàn)圖9-8,K和G分別為陰極和控制極,A為陽(yáng)極加共軸限制膜片,螺線管提供勻強(qiáng)磁場(chǎng)。

b、原理:由于控制極和共軸膜片的存在,電子進(jìn)磁場(chǎng)的發(fā)散角極小,即速度和磁場(chǎng)的夾角θ極小,各粒子做螺旋運(yùn)動(dòng)時(shí)可以認(rèn)為螺距彼此相等(半徑可以不等),故所有粒子會(huì)“聚焦”在熒光屏上的P點(diǎn)。

4、回旋加速器

a、結(jié)構(gòu)&原理(注意加速時(shí)間應(yīng)忽略)

b、磁場(chǎng)與交變電場(chǎng)頻率的關(guān)系

因回旋周期T和交變電場(chǎng)周期T′必相等,故 =

c、最大速度 vmax = = 2πRf

5、質(zhì)譜儀

速度選擇器&粒子圓周運(yùn)動(dòng),和高考要求相同。

第二講 典型例題解析

一、磁場(chǎng)與安培力的計(jì)算

【例題1】?jī)筛鶡o(wú)限長(zhǎng)的平行直導(dǎo)線a、b相距40cm,通過(guò)電流的大小都是3.0A,方向相反。試求位于兩根導(dǎo)線之間且在兩導(dǎo)線所在平面內(nèi)的、與a導(dǎo)線相距10cm的P點(diǎn)的磁感強(qiáng)度。

【解說(shuō)】這是一個(gè)關(guān)于畢薩定律的簡(jiǎn)單應(yīng)用。解題過(guò)程從略。

【答案】大小為8.0×10?6T ,方向在圖9-9中垂直紙面向外。

【例題2】半徑為R ,通有電流I的圓形線圈,放在磁感強(qiáng)度大小為B 、方向垂直線圈平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,求由于安培力而引起的線圈內(nèi)張力。

【解說(shuō)】本題有兩種解法。

方法一:隔離一小段弧,對(duì)應(yīng)圓心角θ ,則弧長(zhǎng)L = θR 。因?yàn)棣?u> →

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