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物理试题)
18.(9分)图22为法拉第圆盘发电机的示意图:铜质圆盘安装在水平铜轴上,两铜片C、D分别与转动轴和圆盘的边缘接触。圆盘处于水平向右的匀强磁场中,圆盘平面与磁感线垂直。从左向右看,圆盘以角速度ω沿顺时针方向匀速转动。已知匀强磁场磁感应强度大小为B,圆盘半径为Dr,定值电阻的阻值为R。图22(1)判断通过电阻R的电流方向。(2)这个发电机的电动势E。(3)如果圆盘不转动,使磁场的磁感应强度以B=灶规律变化(k为常数),请判断圆盘上是否产生了感应电流?是否有电流通过电阻R?简要说明理由。19.(10分)宏观规律是由微观机制决定的。从微观角度看,在没有外电场的作用下,金属导体中的自由电子沿任意方向运动的概率相等。对于导体中的任一截面来说,任何时刻从两侧穿过的自由电子数相等,宏观上不形成电流。如果导体两端加恒定电压,自由电子在电场力的驱动下开始定向移动,并不断与导体内金属阳离子碰撞,可以认为自由电子在碰撞后的定向速度变为0,然后再加速、再碰撞…,在宏观上自由电子的定向移动形成了电流。如图23所示,一段截面积为S、长为L的金属导体,单位体积内有n个自由电子,自由电子的电量为e,质量为,导体两端所加电压为U。假设自由电子与导体内金属阳离子连续两次碰撞的时间间隔为。,仅在碰撞时才考图23虑粒子间的相互作用。(1)求恒定电场对每个自由电子作用力的大小F;(2)求在时间间隔t内自由电子定向移动的平均速率:(3)实验表明,同一金属导体两端的电压与通过它的电流之比是一个常量,物理学中把它叫做导体的电阻。请推导电阻的微观表达式(用物理量S、L、n、e、m、t表示)。>