第八章 恒定电流利用“柱体微元”模型求解电流的微观问题时,注意以下基本思路:设“柱体微元”的长度为 L,横截面积为 S,单位体积内的自由电荷数为 n,每个自由电荷的电荷量为 q,电荷定向移动的速率为 v,则:(1)“柱体微元”中的总电荷量为 Q=nLSq.(2)电荷通过“柱体微元”的时间 t=.(3)电流的微观表达式 I==nqvS.例 1 如图 1 所示,一根长为 L、横截面积为 S 的金属棒,其材料的电阻率为 ρ,棒内单位体积内自由电子数为 n,电子的质量为 m、电荷量为 e.在棒两端加上恒定的电压时,棒内产生电流,自由电子定向移动的平均速率为 v,则金属棒内的电场强度大小为( )图 1A.B.C.ρnevD.答案 C解析 由电流定义可知:I===neSv.由欧姆定律可得:U=IR=neSv·ρ=ρneLv,又 E=,故 E=ρnev,选项 C 正确.例 2 在显像管的电子枪中,从炽热的金属丝不断放出的电子进入电压为 U 的加速电场,设其初速度为零,经加速后形成横截面积为 S、电流为 I 的电子束.已知电子的电荷量为e、质量为 m,则在刚射出加速电场时,一小段长为 Δl 的电子束内的电子个数是( )A.B.C.D.答案 B解析 在加速电场中有 eU=mv2,得 v=.在刚射出加速电场时,一小段长为 Δl 的电子束内电荷量为 q=IΔt=I,则电子个数 n==,B 正确.(1)电路简化把电容器所在的支路视为断路,简化电路时可以去掉,求电荷量时再在相应位置补上.(2)电容器的电压① 电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压.② 电容器所在的支路中没有电流,与之串联的电阻无电压,相当于导线.(3)电容器的电荷量及变化① 利用 Q=UC 计算电容器初、末状态所带的电荷量 Q1和 Q2;② 如果变化前后极板带电的电性相同,通过所连导线的电荷量为|Q1-Q2|;③ 如果变化前后极板带电的电性相反,通过所连导线的电荷量为 Q1+Q2.例 3 阻值相等的四个电阻、电容器 C 及电池 E(内阻可忽略)连接成如图 2 所示电路.开关 S 断开且电流稳定时,C 所带的电荷量为 Q1;闭合开关 S,电流再次稳定后,C 所带的电荷量为 Q2.Q1与 Q2的比值为( )图 2A.B.C.D.答案 C解析 S 断开时等效电路图如图甲所示.甲电容器两端电压为 U1=×R×=E;S 闭合时等效电路图如图乙所示.乙电容器两端电压为 U2=×R=E,由 Q=CU 得==,故选项 C 正确.例 4 如图 3 所示,电路中 R1、R2均为可变电阻,电源内阻不能忽略,平行板电容...