【題目】宏觀規(guī)律是由微觀機(jī)制所決定的。從微觀角度看，在沒有外電場(chǎng)的作用下，導(dǎo)線中的自由電子如同理想氣體分子一樣做無(wú)規(guī)則地?zé)徇\(yùn)動(dòng)，它們朝任何方向運(yùn)動(dòng)的概率是一樣的，則自由電子沿導(dǎo)線方向的速度平均值為0，宏觀上不形成電流。如果導(dǎo)線中加了恒定的電場(chǎng)，自由電子的運(yùn)動(dòng)過程可做如下簡(jiǎn)化：自由電子在電場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下開始定向移動(dòng)，然后與導(dǎo)線內(nèi)不動(dòng)的粒子碰撞，碰撞后電子沿導(dǎo)線方向的定向速度變?yōu)?/span>0，然后再加速、再碰撞……，在宏觀上自由電子的定向移動(dòng)形成了電流。

（1）在一段長(zhǎng)為L、橫截面積為S的長(zhǎng)直導(dǎo)線兩端加上電壓U。已知單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，電子質(zhì)量為m，連續(xù)兩次碰撞的時(shí)間間隔為t。僅在自由電子和金屬離子碰撞時(shí)才考慮粒子間的相互作用。

①求自由電子定向移動(dòng)時(shí)的加速度大小a；

②求在時(shí)間間隔t內(nèi)自由電子定向速度的平均值；

③推導(dǎo)電阻R的微觀表達(dá)式。

（2）請(qǐng)根據(jù)電阻的微觀機(jī)制猜想影響金屬電阻率的因素有哪些，并說明理由。

【答案】（1）①；②；③；（2）溫度，熱運(yùn)動(dòng)速度變化，材料有關(guān)等，理由見解析

【解析】

（1）①自由電子定向移動(dòng)時(shí)的加速度大小

②自由電子在連續(xù)兩次碰撞的時(shí)間間隔t內(nèi)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)第二次碰撞前的速度為v，則

，

解得

③t時(shí)間內(nèi)通過導(dǎo)線橫截面積的電荷量為

則電流

電阻

解得

（2）由電阻定律得

解得

猜想：電阻率與導(dǎo)體的溫度有關(guān)；

理由：導(dǎo)體的溫度變化會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)體內(nèi)自由電子的熱運(yùn)動(dòng)速度變化，從而使自由電子連續(xù)兩次碰撞的時(shí)間間隔t發(fā)生變化，因此電阻率與導(dǎo)體的溫度有關(guān)。

（其他合理猜想和理由均可，例如電阻率與導(dǎo)體的材料有關(guān)。）

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某實(shí)驗(yàn)小組為了測(cè)量出電池組的電動(dòng)勢(shì)E和內(nèi)阻r，用下列器材組裝了一個(gè)實(shí)驗(yàn)電路，設(shè)計(jì)完成后發(fā)現(xiàn)還可用該電路研究電源路端電壓和小燈泡電壓隨電流的變化規(guī)律：

A.電壓表（量程、內(nèi)阻很大）

B.電壓表（量程、內(nèi)阻很大）

C.電流表A（量程、內(nèi)阻很�。�

D.滑動(dòng)變阻器R（最大阻值、額定電流3A）

E.小燈泡（3V）

F.電池組（電動(dòng)勢(shì)E、內(nèi)阻r）

G.開關(guān)一只，導(dǎo)線若干

實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的阻值，多次測(cè)量后發(fā)現(xiàn)：若電壓表的示數(shù)增大，則電壓表的示數(shù)減�。�

(1)請(qǐng)將設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路圖在圖甲虛線方框中補(bǔ)充完整；（________）

(2)某次實(shí)驗(yàn)時(shí)，調(diào)整滑動(dòng)變阻器滑動(dòng)片到適當(dāng)位置，測(cè)得三個(gè)電表指針位置如圖乙所示，則電流表讀數(shù)___A，電壓表讀數(shù)___V，電壓表的讀數(shù)___V；

(3)多次實(shí)驗(yàn)，得到兩電壓表讀數(shù)與電流表對(duì)應(yīng)讀數(shù)I。實(shí)驗(yàn)小組把測(cè)量數(shù)據(jù)畫在圖像中，描繪出了兩條圖線A、B：

①根據(jù)圖丙可以算出電源的電動(dòng)勢(shì)E=______V，內(nèi)阻r =________（計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字）；

②圖丙中電路處于Q狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)變阻器的阻值應(yīng)為______，此時(shí)小燈泡的實(shí)際功率為____W。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示用壓強(qiáng)傳感器探究氣體等溫變化的規(guī)律，分別記錄空氣柱的壓強(qiáng)P和均勻玻璃管內(nèi)空氣的體積V，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。數(shù)據(jù)中P和V的乘積越來越小，造成這一現(xiàn)象的原因可能是（　�。�

序號(hào)

V/ ml

P/105Pa

PV/105Pa·ml

1

20．0

1．001

20．020

2

18．0

1．095

19．710

3

16．0

1．231

19．696

4

14．0

1．403

19．642

5

12．0

1．635

19．620

A.實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度升高

B.外界大氣壓強(qiáng)變小

C.注射器內(nèi)的氣體向外發(fā)生了泄漏

D.注射器活塞與筒壁間的摩擦力變大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】要測(cè)量一個(gè)由新材料制成的均勻圓柱體的電阻率 ，步驟如下：

（1）游標(biāo)卡尺測(cè)量其長(zhǎng)度，如圖所示，可知其長(zhǎng)度為____________cm；

（2）用螺旋測(cè)微器測(cè)量其直徑如圖所示，可知其直徑為___________mm；

（3）選用多用電表測(cè)得該圓柱體的阻值約為90Ω，

（4）為更精確地測(cè)量其電阻，可供選擇的器材如下：

電流表A 1（量程為0～500mA，內(nèi)阻約為1Ω）；

電流表A 2（量程為0～100mA，內(nèi)阻約為10Ω）；

電壓表V 1（量程0～3V，內(nèi)阻R V1=1000Ω）；

電壓表V 2（量程0～15V，內(nèi)阻R V2=3000Ω）；

滑動(dòng)變阻器R 1（最大阻值為5Ω）；

滑動(dòng)變阻器R 2（最大阻值為1000Ω）；

電源E（電動(dòng)勢(shì)約為3V，內(nèi)阻r約為1Ω），開關(guān)，導(dǎo)線若干

為了使測(cè)量盡量準(zhǔn)確，要盡可能多測(cè)幾組數(shù)據(jù)，并要求所有電表讀數(shù)不得小于其量程為，則電壓表應(yīng)選________，電流表應(yīng)選_________，滑動(dòng)變阻器應(yīng)選________。（均選填器材代號(hào)）

（5）畫出電路原理圖。 （________）

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示,AB為傾角為θ=37°的光滑絕緣斜面,AB長(zhǎng)度為,BC為半徑的豎直光滑絕緣圓弧面 ,AB與BC在B點(diǎn)相切,C為圓弧面的最低點(diǎn),在BD左側(cè)加一如圖所示的水平勻強(qiáng)電場(chǎng)E1=3×103N/C�，F(xiàn)將一質(zhì)量為m=4×10-4kg帶電的小物塊置于斜面上的A點(diǎn),帶電小物塊恰好靜止在斜面上。從某時(shí)刻開始,水平勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度變?yōu)樵瓉淼囊话?/span>,物塊開始加速下滑,(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)求：

（1）帶電小物塊是正電荷還是負(fù)電荷,物塊所帶電荷量為多少？

（2）沿斜面下滑到B點(diǎn)時(shí),物塊的瞬時(shí)速度為多大？

（3）如果在BD右側(cè)存在豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng),場(chǎng)強(qiáng)為E2=1.2×104N/C,則物塊運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí),軌道對(duì)小物塊的支持力為多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，傾角為θ的斜面體c置于水平地面上，物塊b置于斜面上，通過跨過光滑定滑輪的細(xì)繩與小盒a連接，連接b的一段細(xì)繩與斜面平行，連接a的一段細(xì)繩豎直，a連接在豎直固定在地面的彈簧上�，F(xiàn)向盒內(nèi)緩慢加入適量砂粒，a、b、c始終處于靜止?fàn)顟B(tài)。下列判斷正確的是（ ）

A.c對(duì)b的摩擦力可能減小B.地面對(duì)c的支持力一定減小

C.地面對(duì)c的摩擦力可能不變D.彈簧的彈力可能增大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示，輕質(zhì)彈簧的一端固定在地面上，另一端連接質(zhì)量為m的物體B，B物的上面放一質(zhì)量為M的物體A（A、B不粘連），此時(shí)A、B都靜止時(shí)的位置稱為原位置。今從原位置用一豎直向下的力F壓物體A，待系統(tǒng)靜止后撤除F，則A、B開始向上運(yùn)動(dòng)，則物體在向上運(yùn)動(dòng)的過程中（ ）

A.物體A、B到達(dá)原位置時(shí)的速度最大

B.物體A、B到達(dá)彈簧自然長(zhǎng)度位置時(shí)速度最大

C.若物體A、B能分離，則到達(dá)彈簧自然長(zhǎng)度位置時(shí)分離

D.物體A、B到達(dá)彈簧自然長(zhǎng)度位置時(shí)的加速度都為重力加速度g

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖，正方形ABCD區(qū)域的邊長(zhǎng)為L，一質(zhì)子由靜止開始被電壓為U的電場(chǎng)加速后，從AD邊的中點(diǎn)O平行AB邊射入。若ABCD區(qū)域內(nèi)僅存在一垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，則質(zhì)子從CD邊的中點(diǎn)射出。若ABCD區(qū)域內(nèi)僅存在場(chǎng)強(qiáng)大小為、方向由A指向D的勻強(qiáng)電場(chǎng)，則質(zhì)子從區(qū)域邊界上的P點(diǎn)（未畫出）射出。已知質(zhì)子質(zhì)量為m，電荷量為e，不計(jì)重力，求：

(1)磁感應(yīng)強(qiáng)度大�。�

(2)P、C兩點(diǎn)間的距離。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用電場(chǎng)線能很直觀．很方便地比較電場(chǎng)中各點(diǎn)的強(qiáng)弱。如圖所示，左邊是等量異種點(diǎn)電荷形成電場(chǎng)的的電場(chǎng)線，右邊是場(chǎng)中的一些點(diǎn)：O是電荷連線的中點(diǎn)，E、F是連線中垂線上相對(duì)O對(duì)稱的兩點(diǎn)，B、C和A、D也相對(duì)O對(duì)稱，則下列認(rèn)識(shí)不正確的是

A. B、C兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都相同 B. A、D兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反

C. E、F兩點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度大小和方向都相同 D. 從E到F過程中電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小

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