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4.一横截面积为S的铜导线,流经其中的电流为I,设单位体积的导线中有n个自由电子,电子的电荷量为q.此时电子的定向移动速度为v,在t时间内,通过铜导线横截面的自由电子数目可表示为(  )
A.nqvStB.nvtC.$\frac{It}{q}$D.$\frac{It}{Sq}$

分析 根据电流的两个表达式来分析,首先从导体导电的微观角度来说,在t时间内能通过某一横截面的自由电子必须处于长度为vt的圆柱体内,由于自由电子可以认为是均匀分布,故此圆柱体内的电子数目为nvSt.而从电流的定义来说,I=$\frac{q}{t}$,故在t时间内通过某一横截面的电荷量为It,通过横截面的自由电子数目为$\frac{It}{q}$.

解答 解:A、从微观角度来说,在t时间内能通过某一横截面的自由电子必须处于长度为vt的圆柱体内,此圆柱体内的电子数目为nvSt,所以nqvSt是长度为vt的铜导线内的自由电荷的电量.故A错误;
B、由于vt是电子通过的距离,nvt没意义,缺少面积s,故B错误;
C、从电流的定义式来说,I=$\frac{q}{t}$,故在t时间内通过某一横截面的电荷量为It,通过横截面的自由电子数目为$\frac{It}{q}$,故C正确;
D、$\frac{It}{qs}$是通过铜导线单位横截面的自由电子数,故D错误;
故选:C.

点评 本题考查了电流的两个表达式,在解答的过程中,不需要推导公式I=neSv,但要特别注意微观表达式I=nevS中各物理量的意义.

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