- 路端电压
- 共54题
美国宇航局的冥王星探测器“新地平线”今年初成功发射，预计2015年到达冥王星，有助于全面了解冥王星本身、太阳系形成的诸多谜团．“新地平线”号探测器使用了“离子发动机”推进技术，其原理是使探测器内携带的惰性气体氙（
（1）“新地平线”号探测器得到的推动力F是多大？
（2）“新地平线”号探测器飞行9年到达坦普尔1号彗星，试估算探测器来回至少需带多少氙．
（3）你认为为什么要选用氙？请任意说出一个理由．（基本电荷e=1.6×10-19C，原子质量单位1u=1.66×lO-27kg，1年=3.2×107s，结果保留两位有效数字）
正确答案
（1）设t=1s内产生的一价离子数为n个，则I=
根据动量定理F•△t=△p=nmv．
由以上两式得F=
（2）探测器每秒发射的氙离子的质量为
探测器来回18年，需发射氙的总质量M=
（3）①氙是惰性气体，性质稳定，比较安全；②氙的相对原子质量较大，在同样电压加速下得到的离子的动量较大；③没有天然放射性，使用安全；④在常温下是气态，便于贮存和传输．
答：（1）“新地平线”号探测器得到的推动力F是0.025N；
（2）“新地平线”号探测器飞行9年到达坦普尔1号彗星，探测器来回至少需带500kg氙．
（3）选用氙的理由：①氙是惰性气体，性质稳定，比较安全；②氙的相对原子质量较大，在同样电压加速下得到的离子的动量较大，速度较小；③没有天然放射性，使用安全；④在常温下是气态，便于贮存和传输．
来自质子源的质子（初速度为零），经一加速电压为800kV的直线加速器加速，形成电流强度为1mA的细柱形质子流，已知质子的电荷量e=1.60×10-19C．
（1）求这束质子流每秒打在靶上的质子数n；
（2）假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子流中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，设其中的质子数分别为n1和n2，求
正确答案
1S内打到靶上的质子所带总电量为q=1×10-3×1=1×10-3C
则质子个数为n=
I1=n1ev1 I2=n2ev2
在L处与4L处的电流相等：I1=I2
故 n1ev1=n2ev2 得
由动能定理在L处 EqL=
在4L处 4EqL=
由（1）（2）（3）式得
答：（1）求这束质子流每秒打在靶上的质子数6.25×1015；
（2）假定分布在质子源到靶之间的加速电场是均匀的，在质子流中与质子源相距l和4l的两处，各取一段极短的相等长度的质子流，设其中的质子数分别为n1和n2，则
一台电风扇，内阻为20Ω，接上220V的电压后正常运转，此时它消耗的电功率是66W，求：
（1）通过电动机的电流是多少
（2）转化为机械能和内能的功率各是多少，电动机的效率多大
（3）如接上电源后，扇叶被卡住不能转动，电动机消耗的电功率和发热功率又各是多少．
正确答案
某金属导体两端的电压为24V，30s内有36C的电荷量通过导体的横截面，则：
（1）每秒钟内有多少个自由电子通过该导体的横截面？
（2）导体中的电流有多大？
（3）该导体的电阻多大？
正确答案
（1）金属靠自由电子导电，电子带负电，其电荷量大小为e=1.6×10-19 C，所以在
每秒钟内通过该导体横截面的自由电子数为n=
（2）导体中的电流为I=
（3）导体的电阻为R=
答：（1）每秒钟内有7.5×1018个自由电子通过该导体的横截面．（2）导体中的电流为1.2A．（3）该导体的电阻为20Ω．
有一条横截面S的铜导线，若通过的电流为I，则铜导线中自由电子定向移动的速率为多少？已知，铜的密度为ρ，铜的摩尔质量为M，阿伏加德罗常数NA，电子电量为e，且在这个问题中可认为导线中每个铜原子贡献一个自由电子．
正确答案
设铜导线中自由电子定向移动的速率为v，导线中自由电子从一端定向移到另一端所用时间为t．则导线的长度为l=vt，体积为V=Sl=Svt，质量为m=ρvtS，这段导线中自由电子的数目为n=
在t时间内这些电子都能通过下一截面，则
电流I=
所以v=
答：铜导线中自由电子定向移动的速率为
扫码查看完整答案与解析