Question

　　　 對于同一物理問題，常�？梢詮暮暧^與微觀兩個不同角度進行研究，找出其內(nèi)在聯(lián)系，從而更加深刻地理解其物理本質(zhì)。

（1）一段橫截面積為S、長為l的直導(dǎo)線，單位體積內(nèi)有n個自由電子，電子電量為e。該導(dǎo)線通有電流時，假設(shè)自由電子定向移動的速率均為V。

（a） 求導(dǎo)線中的電流I

（b） 將該導(dǎo)線放在勻強磁場中，電流方向垂直于磁感應(yīng)強度B，導(dǎo)線所受安培力大小為F_安，導(dǎo)線內(nèi)自由電子所受洛倫茲力大小的總和為F，推導(dǎo)F_安=F。

（2）正方體密閉容器中有大量運動粒子，每個粒子質(zhì)量為m，單位體積內(nèi)粒子數(shù)量n為恒量。為簡化問題，我們假定：粒子大小可以忽略；其速率均為V，且與器壁各面碰撞的機會均等；與器壁碰撞前后瞬間，粒子速度方向都與器壁垂直，且速率不變。利用所學(xué)力學(xué)知識，導(dǎo)出器壁單位面積所受粒子壓力f與m、n和v的關(guān)系。

（注意：解題過程中需要用到、但題目沒有給出的物理量，要在解題時做必要的說明）

Answer 1

（1）（a）設(shè)時間內(nèi)通過導(dǎo)體橫截面的電量為，由電流定義，有

（b）每個自由電子所受的洛倫茲力

設(shè)導(dǎo)體中共有N個自由電子

導(dǎo)體內(nèi)自由電子所受洛倫茲力大小的總和

由安培力公式，有

得

（2）一個粒子每與器壁碰撞一次給器壁的沖量為

如圖，以器壁上的面積S為底、以為高構(gòu)成柱體，由題設(shè)可知，其內(nèi)的粒子在時間內(nèi)有1/6與器壁S發(fā)生碰撞，碰撞粒子總數(shù)為

時間內(nèi)粒子給器壁的沖量為

面積為S的器壁受到的粒子壓力為

器壁單位面積所受粒子壓力為