题目
两个截面积不同、长度相同的铜棒串联在一起,如图16—5所示,在两端加有一定的电压U,下列说法正确的是______________; _(1)-|||-0-|||-图 16-5A.两个铜棒中的电流密度相同B.通过两个铜棒的电流强度相同C.两个铜棒中的电场强度大小相同D.两个铜棒的端电压相同
两个截面积不同、长度相同的铜棒串联在一起,如图16—5所示,在两端加有一定的电压U,下列说法正确的是______________;
A.两个铜棒中的电流密度相同
B.通过两个铜棒的电流强度相同
C.两个铜棒中的电场强度大小相同
D.两个铜棒的端电压相同
A.两个铜棒中的电流密度相同B.通过两个铜棒的电流强度相同
C.两个铜棒中的电场强度大小相同
D.两个铜棒的端电压相同
题目解答
答案
答案:B
解析:两个截面积、长度相同的同棒串联在电路中,因此,通过两者中的电流强度相同。在电流相等的情况下,两者截面积不同,因此,电流密度不相同。电场强度也不相同,两者的端电压与两者各自的电阻值有关,因此,端电压不同。正确答案为B。
解析
考查要点:本题主要考查串联电路中电流、电流密度、电场强度及电压的关系,需结合电阻公式和欧姆定律进行分析。
解题核心思路:
- 串联电路电流特性:串联电路中电流强度处处相等。
- 电流密度与截面积关系:电流密度 $J = \frac{I}{S}$,截面积不同导致电流密度不同。
- 电场强度与电阻率、电流密度关系:导体中电场强度 $E = \rho J$($\rho$ 为电阻率),材料相同则 $\rho$ 相同,但 $J$ 不同导致 $E$ 不同。
- 电压与电阻关系:端电压 $U = IR$,电阻 $R = \rho \frac{L}{S}$,截面积不同导致电阻不同,进而电压不同。
破题关键点:抓住串联电路电流相等的特性,结合各物理量的公式推导。
选项分析
选项A:两个铜棒中的电流密度相同
- 电流密度公式:$J = \frac{I}{S}$。
- 两铜棒串联,电流 $I$ 相同,但截面积 $S$ 不同,因此电流密度 $J$ 不同。
- 结论:错误。
选项B:通过两个铜棒的电流强度相同
- 串联电路特性:电流强度 $I$ 在各处相等。
- 结论:正确。
选项C:两个铜棒中的电场强度大小相同
- 电场强度公式:$E = \rho J$($\rho$ 为铜的电阻率)。
- 两铜棒材料相同,$\rho$ 相同,但电流密度 $J$ 不同(由选项A分析),因此 $E$ 不同。
- 结论:错误。
选项D:两个铜棒的端电压相同
- 端电压公式:$U = IR$,电阻 $R = \rho \frac{L}{S}$。
- 两铜棒长度 $L$ 相同,截面积 $S$ 不同,因此电阻 $R$ 不同,端电压 $U$ 不同。
- 结论:错误。