2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 專題04 恒定電流單元測試卷B卷

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1、2022高考物理一輪復(fù)習(xí) 電學(xué)部分 專題04 恒定電流單元測試卷B卷一、單選1如圖所示,是電阻R的IU圖象,圖中45,由此得出 A. 電阻R0.5 B. 電阻R2.0 C. 因IU圖象的斜率表示電阻的倒數(shù),故R1.0 D. 在R兩端加上6.0 V的電壓時,每秒通過電阻橫截面的電荷量是2.0C【答案】B【解析】根據(jù)電阻的定義式R=U/I可知,I-U圖象斜率的倒數(shù)等于電阻R,但不能根據(jù)直線傾角的正切的倒數(shù)求解,則得R=10/5=2,故BC錯誤,B正確由圖知,當U=6V時,I=3A,則每秒通過電阻橫截面的電荷量是q=It=31C=3.0C,故D錯誤故選B2如圖所示,均勻的長方形金屬板,邊長為,邊長為

2、,當接點、接入電路時電阻阻值為,當接點、接入電路時電阻阻值為,則等于( ) A. B. C. D. 【答案】D【解析】設(shè)金屬板的電阻率為,厚度為d,當接點A、B接入電路時,由電阻定律知,當接點C、D接入電路時,由電阻定律知,聯(lián)立得,故D正確故選D3一個直流電動機,其線圈的電阻是0.5 ,當它兩端所加電壓為6 V時,通過電動機的電流是2 A由此可知( )A. 電動機消耗的電功率為10WB. 電動機的發(fā)熱功率為12WC. 電動機輸出的機械功率為10WD. 電動機的工作效率為20%【答案】C 4如圖所示為一小燈泡的伏安特性曲線,橫軸和縱軸分別表示電壓U和電流I。圖線上點A的坐標為(U1,I1),過點

3、A的切線與縱軸交點的縱坐標為(0,I2)。當小燈泡兩端電壓為U1時,其電阻等于( ) A. B. C. D. 【答案】B【解析】小燈泡兩端電壓為U1時,通過小燈泡的電流為I1,根據(jù)歐姆定律得:。故B正確。5一根長為L、橫截面積為S的金屬棒,其電阻率為。棒內(nèi)單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)為n,電子的電量為e,在棒兩端加上恒定電壓U時,棒內(nèi)產(chǎn)生電流,則自由電子定向移動的速率為A. B. C. D. 【答案】A【解析】導(dǎo)體中的電流為I=neSv導(dǎo)體的電阻為 導(dǎo)體兩端的電壓為U=RI解得: ,故選A.6將一電源與一電阻箱連接成閉合回路,測得電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)R變化的曲線如圖所示,由此可知( ) A

4、. 電源最大輸出功率可能大于45WB. 電源內(nèi)阻一定等于5C. 電源電動勢為45VD. 電阻箱所消耗功率P最大時,電源效率大于50%【答案】B【解析】A.由電阻箱所消耗功率P與電阻箱讀數(shù)P變化的曲線可知,電阻箱所消耗功率P最大為45W,所以電源最大輸出功率為45W,選項A錯誤;B.電源輸出功率最大的條件可知,電源輸出功率最大時,外電路電阻等于電源內(nèi)阻,所以電源內(nèi)阻一定等于5,選項B正確;C.由電阻箱所消耗功率P最大值為45W可知,此時電阻箱讀數(shù)為R=5, ,解得:E=30V,故C錯誤;D.電阻箱所消耗功率P最大時,電源效率為50%,選項D錯誤。故選B。7如圖,直線A為電源的UI圖線,直線B和C

5、分別為電阻R1、R2的UI圖線?,F(xiàn)用該電源分別與R1、R2組成閉合電路甲和乙。由圖像一定能確定的是 A. 電阻R1R2B. 電源輸出功率P1P2C. 電源內(nèi)阻消耗的功率Pr1Pr2D. 電源效率12【答案】C 8傳感器可將非電學(xué)量轉(zhuǎn)換為電學(xué)量,起自動控制作用如計算機鼠標中有位移傳感器,電熨斗、電飯煲中有溫度傳感器,電視機、錄像機、影碟機中有光傳感器演示位移傳感器的工作原理如圖所示,物體M在導(dǎo)軌上平移時,帶動滑動變阻器的金屬滑桿P,通過電壓表顯示的數(shù)據(jù)來反映物體位移的大小x.假設(shè)電壓表是理想的,則下列說法正確的是( ) A. 物體M運動時,電源內(nèi)的電流會發(fā)生變化B. 物體M運動時,電壓表的示數(shù)會

6、發(fā)生變化C. 物體M不動時,電路中沒有電流D. 物體M不動時,電壓表沒有示數(shù)【答案】B【解析】當物體M移動時,接入電路的電阻不變,電阻上的滑片的移動,改變P點左側(cè)部分的長度,根據(jù)歐姆定律,電流不變,左側(cè)電阻發(fā)生變化,則電壓表示數(shù)發(fā)生變化,而電流表A示數(shù)不變,故應(yīng)選B。9電源的兩個重要參數(shù)分別是電動勢E和內(nèi)電阻r。對一個電路有兩種特殊情況:當外電路斷開時,電源兩端的電壓等于電源電動勢;當外電路短路時,短路電流等于電動勢和內(nèi)電阻的比值?,F(xiàn)有一個電動勢為E、內(nèi)電阻為r的電源和一阻值為R的定值電阻,將它們串聯(lián)或并聯(lián)組成的系統(tǒng)視為一個新的等效電源,這兩種連接方式構(gòu)成的等效電源分別如圖甲和乙中虛線框所示。

7、設(shè)新的等效電源的電動勢為E,內(nèi)電阻為r。試根據(jù)以上信息,判斷下列說法中正確的是 A. 甲圖中的, r=R+rB. 甲圖中的, r=R+rC. 乙圖中的E=E, D. 乙圖中的, 【答案】D【解析】電源的電動勢等于外電路斷路時的路端電壓,則對甲圖可知 , ,選項AB錯誤;圖乙中, ; ,故選項C錯誤,D正確;故選D.10如圖所示是某電路的示意圖,虛線框內(nèi)是超導(dǎo)限流器。超導(dǎo)限流器是一種短路故障電流限制裝置,它由超導(dǎo)部件和限流電阻并聯(lián)組成。當通過超導(dǎo)部件的電流大于其臨界電流IC時,超導(dǎo)部件由超導(dǎo)態(tài)(可認為電阻為零)轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)(可認為是一個純電阻),以此來限制故障電流。超導(dǎo)部件正常態(tài)電阻R16,臨界

8、電流IC0.6A,限流電阻R212,燈泡L上標有“6V,3W”字樣,電源電動勢E=6V,內(nèi)阻忽略不計,則下列判斷不正確的是 A. 當燈泡正常發(fā)光時,通過燈L的電流為0.5AB. 當燈泡正常發(fā)光時,通過R2的電流為0.5AC. 當燈泡L發(fā)生故障短路時,通過R1的電流為1AD. 當燈泡L發(fā)生故障短路時,通過R2的電流為0.5A【答案】B【解析】當燈泡正常發(fā)光時,通過燈L的電流為,選項A正確;當燈泡正常發(fā)光時,超導(dǎo)部件處于超導(dǎo)狀態(tài),則通過超導(dǎo)部件的電流為0.5A,通過R2的電流為零,選項B錯誤;當燈泡L發(fā)生故障短路時,超導(dǎo)部件處于正常狀態(tài),此時R16,通過R1的電流為 ,通過R2的電流為,選項CD正

9、確;此題選擇錯誤的選項,故選B.二、多選11硅光電池是一種太陽能電池,具有低碳環(huán)保的優(yōu)點如圖所示,圖線a是該電池在某光照強度下路端電壓U和電流I變化的關(guān)系圖象(電池電動勢不變,內(nèi)阻不是定值),圖線b是某電阻R的UI圖象在該光照強度下將它們組成閉合回路時,下列說法中正確的是( ) A. 硅光電池的內(nèi)阻為8B. 硅光電池的總功率為0.4WC. 硅光電池的內(nèi)阻消耗的熱功率為0.32WD. 若將R換成阻值更大的電阻,硅光電池的輸出功率增大【答案】AC【解析】A、由圖可知該電池的電源電動勢為3.6V,由可知內(nèi)電壓為1.6V,硅光電池的內(nèi)阻為,故A正確;B、硅光電池的總功率為,故B錯誤;C、硅光電池的內(nèi)阻

10、消耗的熱功率為,故C正確;D、若將R換成阻值更大的電阻,電路中電阻兩端的電壓變大,但電流變小,硅光電池的輸出功率不一定增大,故D錯誤;故選AC。12如圖甲所示,電動勢為E、內(nèi)阻為r的電源與R=6 的定值電阻、滑動變阻器RP、開關(guān)S組成串聯(lián)回路,已知滑動變阻器消耗的功率P與其接入電路的有效阻值RP的關(guān)系如圖乙所示。下列說法正確的是 ( ) A. 電源的電動勢E=V,內(nèi)阻r=4B. 圖乙中Rx=25C. 定值電阻R消耗的最大功率為0.96WD. 調(diào)整滑動變阻器RP的阻值可以得到該電源的最大輸出功率為1W【答案】BC【解析】當RP=R+r=10時,滑動變阻器消耗的功率最大,R=6,可得內(nèi)阻r=4,最

11、大功率,解得E=4V,選項A錯誤;滑動變阻器的阻值為4時消耗的功率與阻值Rx時消耗的功率相等,有4Rx=(R+r)2,解得Rx=25,選項B正確;當回路的電流最大時,定值電阻R消耗的功率最大,故最大功率為,選項C正確;當外電路電阻與內(nèi)阻相等時,電源輸出功率最大,本題中定值電阻R的阻值已經(jīng)大于內(nèi)阻的阻值,故滑動變阻器RP的阻值為零時,電源的輸出功率最大,最大功率為,選項D錯誤;故選BC.13如圖所示,電源電動勢為E,內(nèi)電阻為r,理想電壓表示數(shù)為,其變化量的絕對值分別為;流經(jīng)電源的電流為I,其變化量的絕對值為,在滑動變阻器的觸片從右端滑到左端的過程中(燈泡電阻不變化) A. 小燈泡L3變暗,L1、

12、L2變亮 B. C. 增大 D. 不變【答案】ABD【解析】A、當滑動變阻器的觸片P從右端滑到左端時,變阻器接入電路的電阻減小,外電路總電阻減小,總電流增大,路端電壓減小,則變亮。變阻器的電阻減小,并聯(lián)部分的電阻減小,則并聯(lián)部分的電壓減小,則變暗??傠娏髟龃螅碾娏鳒p小,則的電流增大,則變亮,故A正確;B、由上分析可知,電壓表的示數(shù)減小,電壓表的示數(shù)增大,由于路端電壓減小,即兩電壓表示數(shù)之和減小,所以,故B正確;C、由得: ,不變,故C錯誤;D、根據(jù)歐姆定律得: ,不變,D正確。14兩位同學(xué)在實驗室利用如圖a所示的電路測定定值電阻R0,電源的電動勢E和內(nèi)阻r,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動觸頭P向某一

13、方向移動時,一個同學(xué)記錄了 A. 滑動變阻器的滑動頭P滑到了最右端B. 電源的輸出功率最大C. 定值電阻R上消耗的功率為0.5WD. 電源的效率達到最大值【答案】BC【解析】由題意可知圖象1表示電源的路端電壓隨電流的變化關(guān)系;圖象2表示電阻兩端的電壓隨電流的變化關(guān)系;交點處說明兩圖象表示的電流相等,并且電壓相等,故說明此時滑動變阻器短路,即滑片滑到了最左端,故A錯誤;當電路中外電阻等于內(nèi)電阻時,電源輸出功率最大,但本題R0r,改變滑動變阻器時無法達到電路中內(nèi)、外電阻相等,此時當外電阻越接近內(nèi)電阻時,電源輸出功率最大,故B正確;由圖可知,此時電源的路端電壓為1.0V,電流為0.5A,定值電阻上消

14、耗的電功P=UI=0.5W,故C正確;電源的效率,由此可知電流越小功率越大,可見滑動變阻器的滑動頭P滑到最右端時效率最大,故D錯誤。故選BC.15如圖所示,一電荷量q=+310-5C的小球,用絕緣細線懸掛于豎直放置足夠大的平行金屬板中的O點,開關(guān)S合上后,小球靜止時細線與豎直方向的夾角=37已知兩板間距d=0.1m,電源電動勢E=15V,內(nèi)阻r=0.5,電阻R1=3,R2=R3=R4=8,取g=10m/s2,已知sin37=0. 6,cos37=0.8則以下說法正確的是( ) A. 電源的輸出功率為14WB. 兩板間的電場強度的大小為140V/mC. 帶電小球的質(zhì)量5.6毫克D. 若增加R1的

15、大小,會有瞬時電流從左向右流過R4【答案】BD【解析】與并聯(lián)后的電阻值,由閉合電路歐姆定律得,電源的輸出功率,A錯誤;兩板間的電壓,兩板間的電場強度,B正確;小球處于靜止狀態(tài),所受電場力為F,又,由平衡條件得:水平方向,豎直方向,所以, C錯誤;若增加的大小,路端電壓增大,即電容器兩端電壓增大,電容器充電,故會有瞬時電流從左向右流過,D正確三、實驗16電流表G的滿偏電流Ig100 mA,內(nèi)阻Rg未知,某同學(xué)欲將其改裝為量程較大的電流表,并用改裝好的電流表測量一未知電阻Rx的阻值 (1)如圖甲所示,該同學(xué)首先將一阻值為R20 的電阻并聯(lián)在電流表G的兩端進行電流表改裝,然后通以I0.3 A的電流,

16、發(fā)現(xiàn)電流表G的指針正好指在50 mA刻度處,由此可得到電流表G的內(nèi)阻為Rg_ ,改裝后的電流表量程為_ A.(2)該同學(xué)將改裝后的電流表接入如圖乙所示的電路測量未知電阻Rx的阻值,已知電源的電動勢E4.5 V,閉合開關(guān)K后,電壓表的讀數(shù)為3.60 V,而改裝后的電流表的讀數(shù)如圖丙所示,則Rx_ .(3)由此測得的未知電阻Rx的阻值與其真實值相比_(選填“偏大”、“偏小”或“相等”)【答案】 100 0.6 30 偏小【解析】(1)電流表的內(nèi)阻:;當電流是0.3A時,通過電流表的電流為50mA,可知電流表的量程為0.6A; (2)電流表的讀數(shù)為20mA,可知此時通過電阻的電流為0.12A,待測電

17、阻的阻值為.(3)由于電壓表的分流作用,使得電阻上的電流的測量值偏大,電阻的測量值偏小.17市場上銷售的銅質(zhì)電線電纜產(chǎn)品中,部分存在導(dǎo)體電阻不合格問題,質(zhì)檢部門檢驗發(fā)現(xiàn)一個是銅材質(zhì)量不合格,使用了再生銅或含雜質(zhì)很多的銅;再一個就是銅材質(zhì)量可能合格,但橫截面積較小。某興趣小組想應(yīng)用所學(xué)的知識來檢測實驗室中一捆銅電線的電阻率是否合格。小組成員經(jīng)查閱,純銅的電阻率為。現(xiàn)取橫截面積約為1 mm2、長度為100m(真實長度)的銅電線,進行實驗測量其電阻率,實驗室現(xiàn)有的器材如下:A電源(電動勢約為5V,內(nèi)阻不計);B待測長度為100m的銅電線,橫截面積約1 mm2;C電壓表V1(量程為3V,內(nèi)阻約為05

18、k);D電壓表V2(量程為5V,內(nèi)阻約為3 k);E電阻箱R(阻值范圍09999);F定值電阻G開關(guān)、導(dǎo)線若干。 (1)小組成員先用螺旋測微器測量該銅電線的直徑d,如圖甲所示,則_mm。(2)小組設(shè)計的測量電路如圖乙所示,則P是_,N是_,(填器材名稱及對應(yīng)符號)通過實驗作出的圖象如圖丙所示。(3)圖乙電路測得銅電線的電阻測量值比真實值_(選填“偏大”、“不變”或“偏小”),原因是_。(4)這捆銅電線的電阻率_(結(jié)果保留三位有效數(shù)字);從銅電線自身角度,你認為電阻率大的可能原因是_?!敬鸢浮?1.125 電壓表V2( 電壓表V1 偏大 電壓表V1的分流 可能是再生銅或含過多雜質(zhì)的次銅【解析】(

19、1)銅電線的直徑;(2)P測量的電壓大于N測量的電壓,故P是電壓表V2,N是電壓表V2;(3)偏大,由于沒考慮電壓表V1的分流,使測得的銅電線的電阻偏大。(4)分析電路可知,通過銅電線的電流,整理得,根據(jù)題圖丙可知斜率,故電阻率達不到要求,使用的有可能是再生銅或含過多雜質(zhì)的次銅四、解答18如圖所示,線段A為某電源的UI圖線,線段B為某電阻R的UI圖線,由上述電源和電阻組成閉合電路時,求: (1)電源的輸出功率P出是多大?(2)電源內(nèi)部損耗的電功率P內(nèi)是多少?(3)電源的效率是多大?【答案】(1)4W,(2)2W,(3)66.7% 19在如圖所示的電路中,電源電動勢E6.0V,內(nèi)阻r2,定值電阻

20、R1R210,R330,R435,電容器的電容C100F,電容器原來不帶電求: (1)閉合開關(guān)S 后,電路穩(wěn)定時,流過R3 的電流大小I3;(2)閉合開關(guān)S 后,直至電路穩(wěn)定過程中流過R4的總電荷量Q?!敬鸢浮?1)(2)【解析】試題分析:(1)閉合開關(guān)S后電路穩(wěn)定時,外電阻總電流路端電壓U外=IR外=068=48V 流過R3的電流為(2)閉合開關(guān)S后,電路穩(wěn)定時,加在電阻R3的電壓U3=I3R3=36V 電容充電完畢所帶的電荷量Q=CU3=3610-4C 閉合開關(guān)S直至電路穩(wěn)定流過R4的總電荷量Q=3610-4C 20某同學(xué)設(shè)計了一種測定風(fēng)力的裝置,其原理如圖所示,迎風(fēng)板與一輕彈簧的一端N相

21、接,穿在光滑的金屬桿上彈簧是絕緣材料制成的,其勁度系數(shù)k = 1300 N/m,自然長度L0= 0. 5 m,均勻金屬桿用電阻率較大的合金制成,迎風(fēng)板面積為S=0.5 m2,工作時總是正對著風(fēng)吹來的方向電路中左端導(dǎo)線與金屬桿M端相連,右端導(dǎo)線接在N點并可隨迎風(fēng)板在金屬桿上滑動,且與金屬桿接觸良好限流電阻的阻值R=1,電源電動勢E=12 V,內(nèi)阻r=0.5合上開關(guān),沒有風(fēng)吹時,彈簧處于原長,電壓表的示數(shù)U1=3.0 V;如果某時刻由于風(fēng)吹使迎風(fēng)板向左壓縮彈簧,電壓表的示數(shù)變?yōu)閁2=2.0V,求: (1)金屬桿單位長度的電阻;(2)此時作用在迎風(fēng)板上的風(fēng)力;(3)若風(fēng)(運動的空氣)與迎風(fēng)板作用后速

22、度變?yōu)榱?,已知裝置所在處的空氣密度為1. 3 kg/m3,求風(fēng)速為多大?【答案】(1) (2)260 N (3)20m/s【解析】(1)無風(fēng)時,金屬桿電阻,則有:解得:故單位長度電阻:(2)有風(fēng)時,解得:此時彈簧長度則形變量由平衡條件得,此時風(fēng)力:(3)根據(jù)動量定理,有:解得:21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)。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,一個電子電量為e。該導(dǎo)線通有恒定電流時,導(dǎo)線兩端的電勢差為U,假設(shè)自由電子定向移動的速率均為v。(1)求導(dǎo)線中的電流I;(2)所謂電流做功,實質(zhì)上是導(dǎo)線

23、中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功。為了求解在時間t內(nèi)電流做功W為多少,小紅和小明給出了不同的想法:小紅記得老師上課講過,W=UIt,因此將第(1)問求出的I的結(jié)果代入,就可以得到W的表達式。但是小紅不記得老師是怎樣得出W=UIt這個公式的。小明提出,既然電流做功是導(dǎo)線中的恒定電場對自由電荷的靜電力做功,那么應(yīng)該先求出導(dǎo)線中的恒定電場的場強,即,設(shè)導(dǎo)體中全部電荷為q后,再求出電場力做的功,將q代換之后,小明沒有得出W=UIt的結(jié)果。請問你認為小紅和小明誰說的對?若是小紅說的對,請給出公式的推導(dǎo)過程;若是小明說的對,請補充完善這個問題中電流做功的求解過程。(3)為了更好地描述某個小區(qū)域的電流分布

24、情況,物理學(xué)家引入了電流密度這一物理量,定義其大小為單位時間內(nèi)通過單位面積的電量。若已知該導(dǎo)線中的電流密度為j,導(dǎo)線的電阻率為,試證明:。【答案】(1)(2)見解析(3)見解析【解析】(1)電流定義式,在t時間內(nèi),流過橫截面的電荷量,因此;(2)小紅和小明說的都有一定道理a.小紅說的對。由于,在t時間內(nèi)通過某一橫截面的電量Q=It,對于一段導(dǎo)線來說,每個橫截面通過的電量均為Q,則從兩端來看,相當于Q的電荷電勢降低了U,則。b.小明說的對。恒定電場的場強,導(dǎo)體中全部電荷為,電場力做的功;又因為,則。(3)由歐姆定律:、,、由電阻定律:;則,則;由電流密度的定義:;故;22電荷的定向移動形成電流,

25、電流是物理量中的基本量之一。電流載體稱為載流子,大自然有很多種承載電荷的載流子,例如,金屬導(dǎo)體內(nèi)可自由移動的電子、電解液內(nèi)的離子、等離子體內(nèi)的正負離子,半導(dǎo)體中的空穴,這些載流子的定向移動,都可形成電流。(1)電子繞氫原子核做圓周運動時,可等效為環(huán)形電流,已知靜電力常量為k,電子的電荷量為e,質(zhì)量為m,電子在半徑為r的軌道上做圓周運動。試計算電子繞氫原子核在該軌道上做圓周運動形成的等效電流大??;(2)如圖,AD表示一段粗細均勻的一段導(dǎo)體,兩端加一定的電壓,導(dǎo)體中的自由電荷沿導(dǎo)體定向移動的速率為v,設(shè)導(dǎo)體的橫截面積為s,導(dǎo)體每單位體積內(nèi)的自由電荷數(shù)為n,每個自由電荷所帶的電荷量為e試證明導(dǎo)體中電

26、流強度I=nesv;(3)有一圓柱形的純凈半導(dǎo)體硅,其橫截面積為2.5cm2,通有電流2mA時,其內(nèi)自由電子定向移動的平均速率為7.510-5m/s,空穴定向移動的平均速率為2.510-5m/s。已知硅的密度2.4103kg/m3,摩爾質(zhì)量是28。電子的電荷量e=1.610-19C,空穴和電子總是成對出現(xiàn),它們所帶電荷量相等,但電性相反,阿伏伽德羅常數(shù)為N0=6.021023mol-1。若一個硅原子至多只釋放一個自由電子,試估算此半導(dǎo)體材料平均多少個硅原子才有一個硅原子釋放出自由電子?【答案】(1)(2)見解析(3)1105 (2)導(dǎo)體中電流大小,t時內(nèi)所電荷定向移動的距離長度為vt,則其體積為Svt,通過導(dǎo)體某一截面的自由電子數(shù)為nSvt,該時間內(nèi)通過導(dǎo)體該截面的電量:q=nSvte,則 I=nesv(3)設(shè)此半導(dǎo)體單位體積內(nèi)有n個自由電子,同時也將有n個空穴;以S表示截面積體積,v1,v2分別表示半導(dǎo)體中空穴和自由電子的定向移動速率,I1和I2分別表示半導(dǎo)體中空穴和自由電子形成的電流,則有: 總電流I=I1+I2 由此可得:設(shè)單位體積內(nèi)有n個硅原子放出一個自由電子;單位體積內(nèi)硅原子的個數(shù)則:,代入數(shù)據(jù)解得=110-5 說明每1105個原子才放出一個自由電子

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