Question

请教第26届物理竞赛预赛题~

两根不同金属导体制成的长度相等、横截面积相同的圆柱形杆，串联后接在某一直流电源两端。已知杆a的质量小于杆b的质量，杆a金属的摩尔质量小于杆b金属的摩尔质量，杆a的电阻大于杆b的电阻，假设每种金属的每个原子都提供相同数目的自由电子（载流子）。当电流达到稳恒时，若a、b内存在电场，则该电场可视为均匀电场。下面结论中正确的是[ ]
A．两杆内的电场强度都等于零
B．两杆内的电场强度都不等于零，且a内的场强大于b内的场强
C．两杆内载流子定向运动的速度一定相等
D．a内载流子定向运动的速度一定大于b内载流子定向运动的速度

顺便讲一下通电金属导体内部的场强的公式？有么？

Answer 1

答案是B，
根据电势差与场强之间的关系：E = U/L。

因为a的电阻比b大，两者串联，电流相等，分电压与电阻成正比，因此a的电压大于b，
而a、b长度相等，电场E = U/L，因此 a内的场强大于b内的场强。
电场E不等于0，因此选项A错。
对于C和D选项，a的质量和摩尔质量都小于b，因此不能确定a的原子数是否大于b，也就不能确定载流子定向运动的速度是否大于b。
因为电流相等，而 I = Q/t = (ne)/(L/v) = [(m/M)e]/(L/v) = (m/M)*(ev/L)
v = (M/m)*(IL/e)，因M/m是否大于1 不能确定，因此不能确定va与vb的大小。