不带电的金属导体MNPQ的内部电荷包括自由电子和金属离子(即金属原子失去自由电子后的剩余部...

不带电的金属导体MNPQ的内部电荷包括自由电子和金属离子(即金属原子失去自由电子后的剩余部分),图所示为导体内部电荷的简化示意图，其中“”表示自由电子,“⊕”表示金属离子。把导体放到电场强度为E0的匀强电场中，由于库仑力的作用，导体内部的电荷将重新分布。图是同学们画出的四幅图,其中A、B两图描述了导体刚放入电场未达到静电平衡状态时，自由电子和金属离子的定向运动情况(图中箭头代表它们定向运动的方向)； C、D两图描述了导体达到静电平衡后，自由电子和金属离子的分布情况。则图的四幅图中，可能正确的是

A. 　　 B. 　　 C. 　　 D.

高三物理多选题简单题查看答案及解析

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。一段长为l、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。

（1）该导线通有电流时，假设自由电子定向移动的速率恒为v。

① 求导线中的电流I；　　

②为了更精细地描述电流的分布情况，引入了电流面密度j，电流面密度被定义为单位面积的电流强度，求电流面密度j的表达式；　

③经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上描述构建物理模型，求出金属导体的电阻率ρ的微观表达式。

（2*）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦—托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动，从而形成电流。若此线圈在匀速转动的过程中突然停止转动，由于电子在导线中运动会受到沿导线的平均阻力，所以只会形成短暂的电流。已知电子受到的沿导线的平均阻力满足（1）问中的规律，求此线圈以由角速度ω匀速转动突然停止转动（减速时间可忽略不计）之后，通过线圈导线横截面的电荷量Q。

高三物理解答题困难题查看答案及解析

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，从而更加深刻的理解其物理本质。一段长为l、电阻率为ρ、横截面积为S的细金属直导线，单位体积内有n个自由电子，电子电荷量为e、质量为m。

（1）当该导线通有恒定的电流I时：

①请根据电流的定义，推导出导线中自由电子定向移动的速率v；

②经典物理学认为，金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞，该碰撞过程将对电子的定向移动形成一定的阻碍作用，该作用可等效为施加在电子上的一个沿导线的平均阻力。若电子受到的平均阻力大小与电子定向移动的速率成正比，比例系数为k。请根据以上的描述构建物理模型，推导出比例系数k的表达式。

（2）将上述导线弯成一个闭合圆线圈，若该不带电的圆线圈绕通过圆心且垂直于线圈平面的轴匀速率转动，线圈中不会有电流通过，若线圈转动的线速度大小发生变化，线圈中会有电流通过，这个现象首先由斯泰瓦和托尔曼在1917年发现，被称为斯泰瓦—托尔曼效应。这一现象可解释为：当线圈转动的线速度大小均匀变化时，由于惯性，自由电子与线圈中的金属离子间产生定向的相对运动。取线圈为参照物，金属离子相对静止，由于惯性影响，可认为线圈中的自由电子受到一个大小不变、方向始终沿线圈切线方向的力，该力的作用相当于非静电力的作用。

已知某次此线圈匀加速转动过程中，该切线方向的力的大小恒为F。根据上述模型回答下列问题：

① 求一个电子沿线圈运动一圈，该切线方向的力F做功的大小；

② 推导该圆线圈中的电流 的表达式。

高三物理解答题困难题查看答案及解析

高三物理选择题中等难度题查看答案及解析

导线中自由电子的定向移动形成电流，电流可以从宏观和微观两个角度来认识。

（1）一段通电直导线的横截面积为S，它的摩尔质量为M，密度为ρ，阿伏伽德罗常数位NA。导线中每个带电粒子定向运动的速率为υ，粒子的电荷量为e，假设每个电子只提供一个自由电子。

①推导该导线中电流的表达式；

②如图所示，电荷定向运动时所受洛伦兹力的矢量和，在宏观上表现为导线所受的安培力。按照这个思路，请你尝试由安培力的表达式推导出洛伦兹力的表达式。

（2）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流。金属导体中的自由电子在电场力的作用下，定向运动形成电流。自由电子在定向运动的过程中，不断地与金属离子发生碰撞。碰撞后自由电子定向运动的速度变为零，将能量转移给金属离子，使得金属离子的热运动更加剧烈，这就是焦耳热产生原因。

某金属直导线电阻为R，通过的电流为I。请从宏观和微观相结合的角度，证明：在时间t内导线中产生的焦耳热为Q=I2Rt（可设电子与离子两次碰撞的时间间隔t0,碰撞时间忽略不计，其余需要的物理量可自设）。

高三物理解答题困难题查看答案及解析

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；

（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v<<u，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ρ，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为ΔEk，导体的发热功率设为P，试证明P=ΔEk。

高三物理解答题中等难度题查看答案及解析

如图所示，当带正电的球C移近不带电的枕形金属导体时，枕形导体上的电荷移动情况是：（  ）

A、枕形金属导体上的正电荷向B端移动，负电荷不移动

B、枕形金属导体上的带负电的电子向A端移动，正电荷不移动

C、枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向B端和A端移动

D、枕形金属导体上的正、负电荷同时分别向A端和B端移动

高三物理选择题中等难度题查看答案及解析

用绝缘柱支撑着贴有小金属箔的导体A和B，使它们彼此接触，起初它们不带电，贴在它们下部的并列平行双金属箔是闭合的，现将带正电荷的物体C移近导体A，发现A和B下部的金属箔都张开一定的角度，如图所示，则（　　 ）

A.导体A和B内部的电场强度不为0

B.导体A和B下部的金属箔都感应出负电荷

C.如果用一根导线将导体A和B相连，则两金属箔都将闭合

D.导体A和B上的感应电荷在A和B内部产生的电场度不为0

高三物理单选题中等难度题查看答案及解析

（2013•攀枝花模拟）不带电的金属导体P与带正电金属导体Q接触之后带正电，这是因为（　 ）

A.Q有部分正电荷转移到P上　　 B.P有部分正电荷转移到Q上

C.Q有部分负电荷转移到P上　　 D.P有部分负电荷转移到Q上

高三物理选择题中等难度题查看答案及解析

关于电现象，下列说法中正确的是(　　　　 )

A. 感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程

B. 带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电

C. 当一种电荷出现时，必然有等量异种电荷出现，当一种电荷消失时，必然有等量异种电荷同时消失

D. 在手术时，为防止麻醉剂乙醚爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套，一切设备要有良好的接地，甚至病人身体也要有良好的接地，这是为了利用静电

高三物理多选题中等难度题查看答案及解析