早教吧作业答案频道 -->其他-->
对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质.(1)一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,
题目详情
对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质.
(1)一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电量为e.该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v.
(a)求导线中的电流I;
(b)将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安=F.
(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量.为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系.
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)
(1)一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,电子电量为e.该导线通有电流时,假设自由电子定向移动的速率均为v.
(a)求导线中的电流I;
(b)将该导线放在匀强磁场中,电流方向垂直于磁感应强度B,导线所受安培力大小为F安,导线内自由电子所受洛伦兹力大小的总和为F,推导F安=F.
(2)正方体密闭容器中有大量运动粒子,每个粒子质量为m,单位体积内粒子数量n为恒量.为简化问题,我们假定:粒子大小可以忽略;其速率均为v,且与器壁各面碰撞的机会均等;与器壁碰撞前后瞬间,粒子速度方向都与器壁垂直,且速率不变.利用所学力学知识,导出器壁单位面积所受粒子压力f与m、n和v的关系.
(注意:解题过程中需要用到、但题目没有给出的物理量,要在解题时做必要的说明)
▼优质解答
答案和解析
(1)
(a):(1)导体中电流大小
I=
-----------①
t时间内电子运动的长度为vt,则其体积为Svt,通过导体某一截面的自由电子数为nSvt
该时间内通过导体该截面的电量:q=nSvte--------②
由①②式得I=nesv;
(b)令导体的长度为L,则导体受到安培力的大小F安=BIL
又因为I=nesv
所以F安=BnesvL=nsLevB
长为L的导体中电子数为N=nsl
每个电子所受洛伦兹力为evB
所以N个粒子所受洛伦兹力的合力为F=NevB=nslevB
即:F安=F.
(2)考虑单位面积,t时间内能达到容器壁的粒子所占据的体积为V=Svt=1×vt,
其中粒子有均等的概率与容器各面相碰,即可能达到目标区域的粒子数为
nV=
nvt,
由动量定理可得:f=
=
=
nmv2
答:(1)a、导线中电流I=nesv
b、推导过程见解答;
(2)f=
nmv2.
(a):(1)导体中电流大小
I=
q |
t |
t时间内电子运动的长度为vt,则其体积为Svt,通过导体某一截面的自由电子数为nSvt
该时间内通过导体该截面的电量:q=nSvte--------②
由①②式得I=nesv;
(b)令导体的长度为L,则导体受到安培力的大小F安=BIL
又因为I=nesv
所以F安=BnesvL=nsLevB
长为L的导体中电子数为N=nsl
每个电子所受洛伦兹力为evB
所以N个粒子所受洛伦兹力的合力为F=NevB=nslevB
即:F安=F.
(2)考虑单位面积,t时间内能达到容器壁的粒子所占据的体积为V=Svt=1×vt,
其中粒子有均等的概率与容器各面相碰,即可能达到目标区域的粒子数为
1 |
6 |
1 |
6 |
由动量定理可得:f=
△p |
t |
| ||
t |
1 |
3 |
答:(1)a、导线中电流I=nesv
b、推导过程见解答;
(2)f=
1 |
3 |
看了对于同一物理问题,常常可以从宏...的网友还看了以下:
经过点P(a,b)且垂直于x轴(平行于y轴)的直线可表示为经过点P(a,b)且垂直于y轴(平行于x 2020-05-23 …
我是一名高二理科生,可是我的物理和生物很差,我很着急,其实平常做题还行,可是一到大考就不行了,请. 2020-06-10 …
已知二面角A——l——B,直线a属于A,b属于B且a与l不垂直,b与l不垂直,那么()A,a与b可 2020-06-27 …
为了缓解城市交通压力,目前我国许多城市在十字路口增设了“直行待行区”.当提示“进入直行待行区”时车 2020-07-11 …
经过某十字路口的汽车,它可能继续直行,也可能向左转或向右转,这三种可能性大小相同.(1)一辆正常行使 2020-10-30 …
已知面α⊥β,α∩β=l,直线a?α,直线b?β,a,b与l斜交,则()A、a和b不垂直但可能平行B 2020-11-02 …
测量某圆形纽扣电池的直径可常采用如图1所示的方法,四次测得电池的直径的示数分别是2.18cm、2.1 2020-11-03 …
小明去奶奶家步行6千米/时,0.5小时到奶奶家.他还可以骑车去12千米/时,公交车,车速是30千米/ 2020-11-14 …
为了缓解城市交通拥堵问题,杭州交通部门在禁止行人步行的十字路口增设“直行待行区”(行人可从天桥或地下 2020-11-21 …
为了缓解城市交通拥堵问题,杭州交通部门在禁止行人步行的十字路口增设“直行待行区”(行人可从天桥或地下 2020-11-25 …