题目内容
4．瑞典皇家科学院2010年10月5日宣布，将诺贝尔物理学奖授予荷兰物理学家安德烈•海姆和拥有英国与俄罗斯双重国籍的物理学家康斯坦丁•诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究．石墨烯属于二维平面结构的碳晶体，强度高，导电性能好，导热性能比目前任何其它材料的导热效果都好，可以用来制造更耐热、更结实的电导体．一段粗细均匀的石墨烯导体，横截面积为S=0.1mm2，导体每单位体积内的自由电荷数为n=5.0×1026个/m3，在导体两端加上一定电压，导体中的电流I=1.0mA，每个自由电荷所带的电荷量为e=1.6×10-19C，试求出石墨烯中自由电荷沿导体定向移动的速率．分析 由电流的定义结合电荷的定向移动可确定电流的微观表达式．
解答 解：设导体中的自由电荷沿导体定向移动的速率为v，在时间t内自由电荷通过距离是：L=vt
在体积V=SL中含有电荷数量是：N=nV=nvSt
这些电荷正是在时间t内通过A截面的电荷数，
其电荷量为：Q=eN=envSt
由公式I=$\frac{q}{t}$得：I=neSv
得石墨烯中自由电荷沿导体定向移动的速率：$v=\frac{I}{neS}$
代入数据得：$v=\frac{{{{10}^{-3}}}}{{5.0×{{10}^{26}}×1.6×{{10}^{-19}}×{{10}^{-7}}}}=1.25×{10^{-4}}m/s$
答：自由电荷沿导体定向移动的速率是1.25×10-4m/s．
点评 本题考查电流的微观表达式，关键在于明确有多少电荷流过我们所确定的截面．
练习册系列答案
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15．
如图所示为三个运动物体的v-t图象，其中A、B两物 体从不同地点出发，A、C两物体从同一地点出发，则以下说法正确的是（ ）
如图所示为三个运动物体的v-t图象，其中A、B两物 体从不同地点出发，A、C两物体从同一地点出发，则以下说法正确的是（ ）| A． | A、C两物体的运动方向相同 | B． | t=4 s时，A、B两物体相遇 | ||
| C． | t=4 s时，A、C两物体相遇 | D． | t=2 s时，A、B两物体相距最远 |
12．
在2008北京奥运会上，俄罗斯著名撑杆跳运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩第24次打破世界纪录．图为她在比赛中的几个画面．下列说法中正确的是（ ）
在2008北京奥运会上，俄罗斯著名撑杆跳运动员伊辛巴耶娃以5.05m的成绩第24次打破世界纪录．图为她在比赛中的几个画面．下列说法中正确的是（ ）| A． | 运动员过最高点时的速度为零 | |
| B． | 撑杆恢复形变时，弹性势能完全转化为动能 | |
| C． | 上升过程中运动员的机械能守恒 | |
| D． | 运动员在上升过程中对杆先做正功后做负功 |
19．
在某电路中，输入的电信号既有直流成份，又有交流成份，需要把直流成份和交流成份分开，只让交流成份输出到下一级，可以采用如图电路，其中a、b应选择的元件是（ ）
在某电路中，输入的电信号既有直流成份，又有交流成份，需要把直流成份和交流成份分开，只让交流成份输出到下一级，可以采用如图电路，其中a、b应选择的元件是（ ）| A． | a是电容器，b是电容器 | B． | a是电容器，b是扼流圈 | ||
| C． | a是扼流圈，b是扼流圈 | D． | a是扼流圈，b是电容器 |
9．
如图所示，某人正通过定滑轮将质量为m=10kg的货物提升到高处．滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a=2m/s2，则绳子对货物竖直向上的拉力FT为（取g=10m/s2）（ ）
如图所示，某人正通过定滑轮将质量为m=10kg的货物提升到高处．滑轮的质量和摩擦均不计，货物获得的加速度a=2m/s2，则绳子对货物竖直向上的拉力FT为（取g=10m/s2）（ ）| A． | 20N | B． | 100N | C． | 120N | D． | 80N |
16．
输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圆烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为（ ）
输入电压为220V，输出电压为36V的变压器副线圆烧坏，为获知此变压器原、副线圈匝数，某同学拆下烧坏的副线圈，用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈，如图所示，然后将原线圈接到220V交流电源上，测得新绕线圈的端电压为1V，按理想变压器分析，该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为（ ）| A． | 1100、360 | B． | 1100、180 | C． | 2200、180 | D． | 220、360 |