6.如图2-1-3所示，一根横截面积为S的均匀长直橡胶棒上均匀带有负电荷，每米电荷量为q，当此棒沿轴线方向做速率为v的匀速直线运动时，由于棒运动而形成的等效电流大小为(　　)

图2-1-3

A.vq   B.qv

C.qvS   D.qv/S

解析：选A.在运动方向假设有一截面，在t时间内通过截面的电量Q=vt?q.等效电流I=Qt=vq，故A项正确.

7.如图2-1-4所示，电解池内有一价的电解液，t s内通过溶液内截面S的正离子数是n1，负离子数是n2，设基元电荷为e，以下解释中正确的是(　　)

图2-1-4

A.正离子定向移动形成电流方向从A→B，负离子定向移动形成电流方向从B→A

B.溶液内正负离子向相反方向移动，电流抵消

C.溶液内电流方向从A→B，电流I=?n1+n2?e2t

D.溶液内电流方向A→B，电流I=?n1+n2?et

解析：选D.正离子定向移动方向为电流方向，负离子定向移动方向和电流方向相反，正、负离子向相反方向移动，电流不能抵消，故A、B错.由于溶液内的电流是正、负离子共同形成的，故C错，D对.

8.来自质子源的质子(初速度为零)，经一直线加速器加速，形成电流为I的细柱形质子流.已知质子源与靶间的距离为d，质子电荷量为e，假定分布在质子源到靶之间的加速电场是匀强电场，质子到达靶时的速度为 v，则质子源与靶间的质子数为(　　)

A.Idev                        B.2Idev

C.Idv                         D.2Idv

解析：选B.设质子源与靶间的质子数为n，则I=nedv2=nev2d，n=2Idev.

9.铜的原子量为m，密度为ρ，每摩尔铜原子有n个自由电子，今有一根横截面为S的铜导线，当通过的电流为I时，电子平均定向移动的速率为(　　)

A.光速c                    B.IneS

C.ρIneSm                      D.mIneSρ

解析：选D.假设电子定向移动的速率为v，那么在t秒内通过导体横截面的自由电子数相当于在体积vt?S中的自由电子数，而体积为vtS的铜的质量为vtSρ，摩尔数为vtSρm，所以电量q=vtSρnem.因电流I=qt=vSρenm，于是得：v=ImneSρ.

二、计算题

10.(1)在金属导体中，若10 s 内通过横截面的电荷量为10 C，则导体中的电流为多少安?

(2)某电解槽横截面积为0.5 m2，若10 s 内沿相反方向通过横截面的正、负离子的电荷量均为10 C，则电解液中的电流为多少安?

解析：(1)10 s内通过某一横截面的电量是10 C，

所以 I=qt=10 C10 s=1 A

(2)正电荷形成的电流为I1=10 C 10 s=1 A

负电荷形成的电流为I2=10 C10 s=1 A

因负电荷形成的电流方向与其定向移动方向相反，所以两种电荷形成电流方向相同.

故电解液中的电流为：I=I1+I2=2 A.

答案：(1)1 A　(2)2 A

11.导线中的电流是1 A，导线的横截面积为1 mm2.

(1)在 1 s 内，有多少个电子通过导线的横截面(电子电荷量 e=1.6×10-19C)?

(2)自由电子的平均移动速率是多大(设导体每立方米内有8.5 ×1028 个自由电子)?

(3)自由电子沿导线移动 1 cm，平均要多少时间?

解析：(1)N=qe=Ite=1×11.6×10-19 个=6.25 ×1018个.

(2)由公式I=neSv.

v=I neS=18.5×1028×1.6×10-19×10-6 m/s

=7.4×10-5 m/s.

(3)以这样的速率沿导线传播1 m 需用时

t=17.4×10-5 s=3.8 h.

答案：(1)6.25×1018　(2)7.4×10-5 m/s　(3)3.8 h

12.已知电子的电荷量为e，质量为m，氢原子的电子在核的静电力吸引下做半径为r的匀速圆周运动，则电子运动形成的等效电流大小为多少?

解析：取电子运动轨道的任一截面，在电子运动一周的时间T内，通过这个截面的电荷量q=e，则有：I=qT=eT

再由库仑力提供向心力有：

ke2r2=m4π2T2?r得T=2πre mrk

解得I=e22πr2mkmr.

答案：e22πr2mkmr

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