Question

20．演繹式探究：
（1）自由電子在導(dǎo)體中定向移動(dòng)形成電流．物理學(xué)上把單位時(shí)間通過(guò)導(dǎo)體橫截面積的電荷叫電流．若用字母Q表示電荷，用字母t表示通電時(shí)間，則電流的定義式為：I=$\frac{Q}{t}$．
（2）若流過(guò)導(dǎo)體的電流為0.5A，2分鐘通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為60C．
（3）若流過(guò)圓柱形導(dǎo)體單位體積的電子數(shù)為n，每個(gè)電子所帶電荷為e，電子在導(dǎo)體中流動(dòng)速度為v，導(dǎo)體直徑為d，則導(dǎo)體中電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：I=$\frac{nπev0ykcsec^{2}}{4}$．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)電流的定義分析答題；
（2）由電流定義式的變形公式Q=It計(jì)算；
（3）已知電子移動(dòng)的速度，可以求出電子在時(shí)間t內(nèi)移動(dòng)的距離；已知導(dǎo)體的直徑，可以求出導(dǎo)體的橫截面積；已知導(dǎo)體中單位體積內(nèi)電子個(gè)數(shù)，可以求出時(shí)間t內(nèi)，通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷數(shù)；已知通過(guò)橫截面的電荷數(shù)和每個(gè)電子的電荷量，可以得到一定時(shí)間t通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量；已知電荷量和通電時(shí)間，根據(jù)電流的定義式可以求出電流的數(shù)學(xué)表達(dá)式．

解答 解：
（1）在時(shí)間t內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體橫截面的電荷量為Q，
根據(jù)電流的定義可知，電流I=$\frac{Q}{t}$；
（2）由I=$\frac{Q}{t}$得電荷量：
Q=It=0.5A×2×60s=60C；
（3）在t時(shí)間內(nèi)電子移動(dòng)的距離：L=vt，
導(dǎo)體的橫截面積：S=π（$\frac6mgiwmq{2}$）²=$\frac{1}{4}$πd²，
t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電子數(shù)：N=nSL=$\frac{nπvtusocmoo^{2}}{4}$，
t時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)體某一橫截面的電荷量：Q=Ne=$\frac{nπevtka44kue^{2}}{4}$，
則通過(guò)導(dǎo)體的電流：I=$\frac{Q}{t}$=$\frac{nπevoiokwcy^{2}}{4}$．
故答案為：（1）$\frac{Q}{t}$；（2）60C；（3）$\frac{nπevkwk2oqq^{2}}{4}$．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電流的定義式、求通過(guò)導(dǎo)體電荷量、推導(dǎo)導(dǎo)體中電流的微觀表達(dá)式，最后一問(wèn)難度較大，解題時(shí)，要認(rèn)真審題，獲取必要的信息，然后解題．