题目内容

9.截面直径为d,长为l的导线,两端电压为U,当这三个量中的一个改变时,对自由电子定向移动的平均速度的影响是:
①电压U加倍时,自由电子定向移动的平均速率不变;
②导线长度l加倍时,自由电子定向移动的平匀速率减为原来一半;
③导线截面直径d加倍时,自由电子定向移动的平均速率不变;
④导线截面直径d加倍时,自由电子定向移动平均速率加倍.
其中正确的选项是(  )
A.①③B.②③C.③④D.①④

分析 根据I=neSv和欧姆定律:$I=\frac{U}{R}$、电阻定律:R=$ρ\frac{l}{S}$分析即可.

解答 解:设导体的单位体积内的自由电子数为n,导体的横截面积为S,则导体的电流可以表示为:I=neSv
①电压U加倍时,导体的电阻值不变,根据欧姆定律:$I=\frac{U}{R}$可知导体的电流加倍,所以自由电子定向移动的平均速率加倍.故①错误;
②导线长度l加倍时,根据电阻定律:R=$ρ\frac{l}{S}$可知导体的电阻值加倍,由欧姆定律可知通过导体的电流值减小为原来的一半,所以自由电子定向移动的平匀速率减为原来一半.故②正确;
③、④导线截面直径d加倍时,导线的横截面积变成原来的4倍,根据电阻定律:R=$ρ\frac{l}{S}$可知导体的电阻值变成原来的$\frac{1}{4}$,由欧姆定律可知通过导体的电流值增大为原来的4倍,结合公式I=neSv可知,自由电子定向移动的平均速率不变.故③正确,④错误.
故选:B

点评 解答本题关键要在理解的基础上记住电流的微观表达式I=nevS和电阻定律公式R=$ρ\frac{l}{S}$.

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