普通物理學(xué)第五版第10章恒定電流答案

1、這里是普通物理學(xué)第五版這里是普通物理學(xué)第五版1、本答案是對(duì)普通物理學(xué)第五版第十章的、本答案是對(duì)普通物理學(xué)第五版第十章的 答案，本章共答案，本章共5節(jié)內(nèi)容，習(xí)題有節(jié)內(nèi)容，習(xí)題有19題，希題，希望大家對(duì)不準(zhǔn)確的地方提出寶貴意見(jiàn)望大家對(duì)不準(zhǔn)確的地方提出寶貴意見(jiàn) 。 2、答案以、答案以ppt的格式，沒(méi)有的格式，沒(méi)有ppt的童鞋請(qǐng)自的童鞋請(qǐng)自己下一個(gè)，有智能手機(jī)的同學(xué)可以下一己下一個(gè)，有智能手機(jī)的同學(xué)可以下一個(gè)軟件在手機(jī)上看的哦，親們，趕快行個(gè)軟件在手機(jī)上看的哦，親們，趕快行動(dòng)吧。動(dòng)吧。 10-1 有一靈敏電流計(jì)可以測(cè)量小到有一靈敏電流計(jì)可以測(cè)量小到10-10A的電流，當(dāng)銅導(dǎo)線中通有這樣小的電流時(shí)，的電

2、流，當(dāng)銅導(dǎo)線中通有這樣小的電流時(shí)，每秒內(nèi)有多少個(gè)自由電子通過(guò)導(dǎo)線的任一截每秒內(nèi)有多少個(gè)自由電子通過(guò)導(dǎo)線的任一截面面?如導(dǎo)線的截面積是如導(dǎo)線的截面積是1cm2 ，自由電子的，自由電子的密度是密度是8.51028 m-3，自由電子沿導(dǎo)線漂移，自由電子沿導(dǎo)線漂移1cm需要多少時(shí)間需要多少時(shí)間? 目錄目錄結(jié)束解：解：Ne=I=10-101.610-19=6.25108 (個(gè)) =8.510281.610-191.010-610-10=7.3510-15 (m/s) =110-27.3510-15=1.361012 (s) tv=lvneS=I目錄目錄結(jié)束 10-2 已知導(dǎo)線中的電流按已知導(dǎo)線中的電流按

3、I = t3-0.5t+6的規(guī)律隨時(shí)間的規(guī)律隨時(shí)間 t 變化，式中電流和時(shí)間的單變化，式中電流和時(shí)間的單位分別為位分別為A和和s。計(jì)算在。計(jì)算在t =1s到到t =3s的時(shí)間的時(shí)間內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量。內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線截面的電荷量。 目錄目錄結(jié)束解：解：I = t 3-0.5t +6dq=I dtq=I dt1=(t 3-0.5t +6)dt33t3=+4t26t13=18.7 (C) 目錄目錄結(jié)束 10-3 在一個(gè)特制的陰極射線管中，測(cè)得在一個(gè)特制的陰極射線管中，測(cè)得其射線電流為其射線電流為60mA，求每，求每10s有多少個(gè)電子有多少個(gè)電子打擊在管子的熒屏上。打擊在管子的熒屏上。目錄目錄結(jié)束解：

4、解：N1e=IN =10N1e=10I=1.610-19106010-6=3.751015 (個(gè)) I =10mAt =10s1秒鐘內(nèi)打在秒鐘內(nèi)打在熒屏上的電子數(shù)為熒屏上的電子數(shù)為10秒鐘內(nèi)打在秒鐘內(nèi)打在熒屏上的電子數(shù)為熒屏上的電子數(shù)為目錄目錄結(jié)束 10-4 截面積為截面積為10mm2的銅線中，允許的銅線中，允許通過(guò)的電流是通過(guò)的電流是60A，試計(jì)算銅線中的允許電，試計(jì)算銅線中的允許電流密度。設(shè)每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，流密度。設(shè)每個(gè)銅原子貢獻(xiàn)一個(gè)自由電子，則可算得銅線中的自由電子密度是則可算得銅線中的自由電子密度是8.51028 m-3，試計(jì)算銅線中通有允許電流時(shí)自由電，試計(jì)算銅線中通有允

5、許電流時(shí)自由電子的漂移速度。子的漂移速度。 目錄目錄結(jié)束S =10mm2=4.4110-3(m/s) 解：解：I=S=1010-660=6106(A/m2) neSv=I=8.510281.610-191010-660I =60An= 8.51028(m-3) 目錄目錄結(jié)束 10-5 一銅棒的橫截面積為一銅棒的橫截面積為2080mm2，長(zhǎng)為長(zhǎng)為2.0m，兩端的電勢(shì)差為，兩端的電勢(shì)差為50mV。已知。已知銅的電導(dǎo)率銅的電導(dǎo)率g = 5.7107 S/m，銅內(nèi)自由，銅內(nèi)自由電子的電荷體密度為電子的電荷體密度為1.361010C/m3。求。求 (1)它的電阻它的電阻; (2)電流電流; (3)電流密

6、度電流密度I; (4)棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度；棒內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度； (5)所消耗的功率所消耗的功率; (6)棒內(nèi)電子的漂移速度棒內(nèi)電子的漂移速度目錄目錄結(jié)束解：解： S =2080mm2 =1.610-3m2l =2.0m DU =50mV =5.010-2Vg =5.7107 Sr =1.361010C/m3RSlg=2.05.71071.610-3=2.1910-5(W)I=DUR=5.010-22.1910-5 =2.28103(A)I=S=2.281031.610-3 =1.43106(A/m2)E=DUl=2.05.010-2 =2.510-2(V/m)目錄目錄結(jié)束w=gE2P= wVgE2=V

7、=5.7107 (2.510-2)21.610-320 =1.14102(W)neSv=I=1.3610101.610-32.28103 =1.0510-4(m/s)目錄目錄結(jié)束 10-6 內(nèi)外半徑分別為內(nèi)外半徑分別為r1和和r2 ,的兩個(gè)同心的兩個(gè)同心球殼構(gòu)成一電阻元件，當(dāng)兩球殼間填滿電阻球殼構(gòu)成一電阻元件，當(dāng)兩球殼間填滿電阻率為率為r的材料后，證明該電阻器的電阻值為的材料后，證明該電阻器的電阻值為4pr1R =r1r21()目錄目錄結(jié)束解：解：=4pr1r1r21()dR4pr2=drrr2R=drr1r2r4p目錄目錄結(jié)束 10-7 一圓柱形鎢絲原來(lái)的長(zhǎng)度為一圓柱形鎢絲原來(lái)的長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，

8、截，截面積為面積為S1 ,現(xiàn)將鎢絲均勻拉長(zhǎng)，最后的長(zhǎng)度為現(xiàn)將鎢絲均勻拉長(zhǎng)，最后的長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=10L1 ，并算得拉長(zhǎng)后的電阻為，并算得拉長(zhǎng)后的電阻為75 W ,求求未拉長(zhǎng)時(shí)的電阻值。未拉長(zhǎng)時(shí)的電阻值。目錄目錄結(jié)束解：解：L2S2=L1S110L1S2=S110S2=R1L1S1=R2L2S2=R1R2L1S2L2S1=L1S210L1 10S2L210L1=1001=R1100R2=W()=75100=0.75目錄目錄結(jié)束 10-8 電纜的芯線是半徑為電纜的芯線是半徑為r1=0.5cm的銅線，的銅線，在銅線外面包一層同軸的絕緣層，絕緣層的外半在銅線外面包一層同軸的絕緣層，絕緣層的外半徑為徑為r2

9、=1.0cm ，電阻率，電阻率r =1.01012 W m。在。在絕緣層外面又用鉛層保護(hù)起來(lái)絕緣層外面又用鉛層保護(hù)起來(lái)(如圖如圖)。 (1)求長(zhǎng)求長(zhǎng)L =1000m的這種電纜沿徑向的電阻；的這種電纜沿徑向的電阻； (2)當(dāng)芯線與鉛層間的電勢(shì)差為當(dāng)芯線與鉛層間的電勢(shì)差為100V時(shí)，在這時(shí)，在這電纜中沿徑向的電流多大電纜中沿徑向的電流多大? (提示提示:電纜在工作時(shí)，芯線和鉛層處于不同的電纜在工作時(shí)，芯線和鉛層處于不同的電勢(shì)，因此其間存在著電場(chǎng)，即存在徑向電流電勢(shì)，因此其間存在著電場(chǎng)，即存在徑向電流)目錄目錄結(jié)束=1.1108 (W) 解：解：r1=0.5cm ,r2=1.0cm,L=1000m,

10、 r =1.01012C/m3dR2prL=drrR2pL=drr1r22pL=r1r2ln=1.010122p1000ln0.51.0目錄目錄結(jié)束 10-9 為了節(jié)約用銅，將導(dǎo)線改用鋁線，為了節(jié)約用銅，將導(dǎo)線改用鋁線，由于鋁線的強(qiáng)度不夠，通常以銅作為由于鋁線的強(qiáng)度不夠，通常以銅作為“芯芯線線”。設(shè)有銅芯鋁皮的電纜。設(shè)有銅芯鋁皮的電纜1000m，已知，已知外直徑為外直徑為6mm，芯線直徑為，芯線直徑為2mm，rCu =0.15Wmm2/m ， rAl =0.03Wmm2/m，試計(jì)算這種電線的試計(jì)算這種電線的 (1)芯線的電阻芯線的電阻; (2)鋁皮的電阻鋁皮的電阻; (3)總電阻。總電阻。目錄

11、目錄結(jié)束解：解：rAl =0.03Wmm2/mrCu=0.15Wmm2/mL=1000mr1=1mmr2=3mmLRCupr12=rCuLRAlp(r22-r12)=rAl=0.1510-610003.14(110-3)2=47.7 (W) =0.0310-610003.14(310-3)2 -(110-3)2 =1.19 (W) =+RCuRAlRCuRAlR=1.1947.7 1.19+47.7 =1.16 (W) 目錄目錄結(jié)束 10-10 一個(gè)功率為一個(gè)功率為45W的電烙鐵，額定的電烙鐵，額定電壓是電壓是220/110V其電阻絲有中心抽頭如圖其電阻絲有中心抽頭如圖(a)所示，當(dāng)電源是所示

12、，當(dāng)電源是220V時(shí)，用時(shí)，用A、B兩點(diǎn)接兩點(diǎn)接電源電源;當(dāng)電源是當(dāng)電源是ll0V時(shí)，則將電阻絲并聯(lián)后時(shí)，則將電阻絲并聯(lián)后接電源礎(chǔ)接電源礎(chǔ)n圖圖(b)所示所示試問(wèn)試問(wèn): (1)電阻絲串聯(lián)時(shí)的總電阻是多少電阻絲串聯(lián)時(shí)的總電阻是多少? (2)接接110V電源時(shí)，電烙鐵的功率是否仍電源時(shí)，電烙鐵的功率是否仍是是45W? (3)在兩種接法里，流過(guò)電阻絲的電流是在兩種接法里，流過(guò)電阻絲的電流是否相同否相同?從電源中取用的電鈍從電源中取用的電鈍 10-11一電源的電動(dòng)勢(shì)為孝，內(nèi)電阻為尺，若一電源的電動(dòng)勢(shì)為孝，內(nèi)電阻為尺，若與可變的外電阻與可變的外電阻R連接，別電源供給的電流丁將連接，別電源供給的電流丁將隨

13、隨R而改變而改變 (1)求電源端電壓與外電阻求電源端電壓與外電阻R的關(guān)系的關(guān)系 (2)斷路時(shí)斷路時(shí)(即即R=m)的端電壓多大的端電壓多大?電流多少電流多少? (3)短路時(shí)短路時(shí)(即即R二二O)的端電壓多大的端電壓多大?電流多少電流多少? (4)設(shè)消耗于外電阻的功率為設(shè)消耗于外電阻的功率為P(稱(chēng)為擒出功率稱(chēng)為擒出功率)，求尸與求尸與R的關(guān)系式的關(guān)系式 (5)欲使電源有最大輸出功率欲使電源有最大輸出功率R應(yīng)為多大應(yīng)為多大? (6)電源的能量一部分消耗于外電阻，另一部電源的能量一部分消耗于外電阻，另一部分消耗于內(nèi)電阻分消耗于內(nèi)電阻外電阻中消耗的功率與電源總的外電阻中消耗的功率與電源總的功率之比，稱(chēng)為

14、電源的效率仆求叮與火的關(guān)系功率之比，稱(chēng)為電源的效率仆求叮與火的關(guān)系當(dāng)當(dāng)電源有最大輸出功率時(shí)叼為多少電源有最大輸出功率時(shí)叼為多少? 如尸如尸=LOOA，U，=2loV，作同樣的計(jì)算，作同樣的計(jì)算， (2)按圖按圖(b)的接法，安培計(jì)的讀數(shù)為乃的接法，安培計(jì)的讀數(shù)為乃=240A，伏特計(jì)的讀數(shù)為叭二，伏特計(jì)的讀數(shù)為叭二720V試求由于在計(jì)試求由于在計(jì)算電阻值時(shí)因未將通過(guò)伏特計(jì)申的電流計(jì)算算電阻值時(shí)因未將通過(guò)伏特計(jì)申的電流計(jì)算在內(nèi)而造成的相對(duì)誤差在內(nèi)而造成的相對(duì)誤差10-12 一蓄電池在一蓄電池在充電時(shí)通過(guò)的電流為充電時(shí)通過(guò)的電流為30A，此時(shí)蓄電池兩極，此時(shí)蓄電池兩極間的電勢(shì)差為間的電勢(shì)差為425V

15、當(dāng)這蓄電池在放電時(shí)，當(dāng)這蓄電池在放電時(shí)，通過(guò)的電流為通過(guò)的電流為40A，此時(shí)兩極間的電勢(shì)差為，此時(shí)兩極間的電勢(shì)差為390V求這蓄電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻求這蓄電池的電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)電阻 10-13 利用安培計(jì)與伏特計(jì)來(lái)測(cè)量電阻利用安培計(jì)與伏特計(jì)來(lái)測(cè)量電阻(已知安培計(jì)的電阻已知安培計(jì)的電阻RA=003n，伏特計(jì)的電，伏特計(jì)的電阻阻Rv=l000倪倪)，有下列兩種方法，有下列兩種方法 (1)按圖按圖(a)的接法，安培汁的讀數(shù)為幾的接法，安培汁的讀數(shù)為幾=032A，伏，伏特計(jì)的讀數(shù)為叭特計(jì)的讀數(shù)為叭=扎扎60V試求由于在計(jì)算電試求由于在計(jì)算電阻值時(shí)因末將安培計(jì)的電阻計(jì)算在內(nèi)而造阻值時(shí)因末將安培計(jì)的電阻計(jì)算在內(nèi)

16、而造成的相對(duì)誤差成的相對(duì)誤差如尸，如尸，2OmA，U，=72OV，作同樣的計(jì)算，作同樣的計(jì)算 (3)通過(guò)上面的計(jì)算，討論所得的結(jié)果通過(guò)上面的計(jì)算，討論所得的結(jié)果 10-14 當(dāng)電流為當(dāng)電流為lA，端電壓為，端電壓為ZV時(shí)，時(shí)，試求下列各情形中電流的功率以及試求下列各情形中電流的功率以及15內(nèi)所產(chǎn)內(nèi)所產(chǎn)生的熱量生的熱量 (1)電流通過(guò)導(dǎo)線電流通過(guò)導(dǎo)線; (2)電流通過(guò)充電的蓄電池，這蓄電池的電流通過(guò)充電的蓄電池，這蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為13V; (3)電流通過(guò)放電的蓄電池，這蓄電池的電流通過(guò)放電的蓄電池，這蓄電池的電動(dòng)勢(shì)為電動(dòng)勢(shì)為26V l0-15 一導(dǎo)線電阻一導(dǎo)線電阻R=6n其中有電流通過(guò)，

17、其中有電流通過(guò)，設(shè)在下列各種情形設(shè)在下列各種情形+，通過(guò)的總電荷量都是，通過(guò)的總電荷量都是30C，求各情形中導(dǎo)線所產(chǎn)生的熱量，求各情形中導(dǎo)線所產(chǎn)生的熱量 (1)在在2=24，內(nèi)有恒定電流通過(guò)導(dǎo)線，內(nèi)有恒定電流通過(guò)導(dǎo)線; (2)在在2=245內(nèi)電流均勻地減少到零內(nèi)電流均勻地減少到零; (3)電流按每經(jīng)過(guò)電流按每經(jīng)過(guò)245減小一半的規(guī)律一減小一半的規(guī)律一直減到零。直減到零。 10-16 電動(dòng)勢(shì)為名電動(dòng)勢(shì)為名=18V和和414V的兩的兩電池，與外電阻電池，與外電阻R連接如圖連接如圖(a)，伏特計(jì)的讀，伏特計(jì)的讀數(shù)為數(shù)為U，二，二0，6V。若將兩電池連接如圖。若將兩電池連接如圖(b)，問(wèn)伏特計(jì)的讀數(shù)將

18、為多少問(wèn)伏特計(jì)的讀數(shù)將為多少?(伏特計(jì)的零點(diǎn)刻伏特計(jì)的零點(diǎn)刻度在中央度在中央) 問(wèn)電池問(wèn)電池(2)在兩種情形中的能量在兩種情形中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系如何轉(zhuǎn)換關(guān)系如何?列式并加以討論列式并加以討論 l0-17 一電路如圖所示，其中一電路如圖所示，其中B點(diǎn)接地，點(diǎn)接地，R，=l0On，Rz=25n，R=30鈍，幾鈍，幾=l0仍仍，存。，存。=60V，R，040隊(duì)吼隊(duì)吼從從OV，Ri，=06n求求: (1)通過(guò)每個(gè)電阻中的電流通過(guò)每個(gè)電阻中的電流; (2)每個(gè)電池的端電壓每個(gè)電池的端電壓; (3)A、D兩點(diǎn)間的電勢(shì)差兩點(diǎn)間的電勢(shì)差; (4)B、C兩點(diǎn)間的電勢(shì)差兩點(diǎn)間的電勢(shì)差; (5)A、B、C、D各點(diǎn)處的電勢(shì)各點(diǎn)處的電勢(shì) 10-18 在如圖所示的電路中，已知邑在如圖所示的電路中，已知邑=l2V，色，色=gV，巴，巴=8V，R。二如二