(本题提供两题,可任意选做一题)
(A)将两个相同的电流计分别与电阻并联后改装成电流表A1(0~3A)和电流表A2(0~0.6A),现把这两个电流表并联接入如图所示的电路中测量电流,当可变电阻R调节为9Ω时,A2刚好满偏.问:
(l)A2满偏时,另一电流表A1的示数是多大?
(2)若可变电阻R调节为20Ω时.A1刚好半偏.已知A1、A2的内阻很小,求电源电动势和内电阻.
(B)按照经典的电子理论,电子在金属中运动的情形是这样的:在外加电场的作用下,自由电子发生定向运动,便产生了电流.电子在运动的过程中要不断地与金属离子发生碰撞,将动能交给金属离子,而自己的动能降为零,然后在电场的作用重新开始加速运动.经加速运动一段距离后,再与金属离子发生碰撞.设电子在两次碰撞走的平均距离叫自由程,用l表示;电子运动的平均速度用表示;导体单位体积内自由电子的数量为n;电子的质量为m;电子的电荷为e,请写出电阻率ρ的表达式.
(A)(1)根据电流表的改装原理(如下图)可知,设表头的满偏电流为内阻为,改装后的电流表内阻分别为和,量程分别为和,根据欧姆定律应有=,
可得===0.2,即=0.2…①
当两电流表按图示连接时,应有…②
联立①②解得==3A,即电流表的示数为3A.

(2)当可变电阻为=9Ω时,应有E=()+()r=3.6×9+3.6r=32.4+3.6r…③
当半偏,应有=,可求出电流表的示数为=0.1=0.3A
又有E=()+()r=1.8×20+1.8r=36+1.8r…④
联立③④可求出E=39.6V,r=2Ω.
(B)设长度为自由程的导体两端的电压为U,则
根据欧姆定律得到,电阻R= ①
根据电阻定律得,R=ρ ②
导体中电流的微观表达式I=nqs ③
在自由程内,电子在电场力作用作用下,速度从0加速到V,由动能定理得
eU=mV2 ④
又平均速度v= ⑤
联立上述五式得到,金属导体的电阻率ρ=.
答:(A)(1)A2满偏时,另一电流表的示数为3A.
(2)电源电动势为39.6V,内电阻为2Ω.
(B)金属导体的电阻率ρ=.