Question

如圖所示，一段長方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長都為a和b，內(nèi)有帶電量為q的某種自由運(yùn)動電荷。導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強(qiáng)磁場中，內(nèi)部磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。當(dāng)通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時(shí)，測得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢比下表面的低。由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動電荷數(shù)及自由運(yùn)動電荷的正負(fù)分別為

A．，負(fù)

B．，正

C．，負(fù)

D．，正

Answer 1

C

根據(jù)左手定則，無論自由運(yùn)動電荷的電性如何，電荷受到的洛倫茲力均向上，導(dǎo)電材料的上表面聚集該電荷，又根據(jù)題述條件“上表面的電勢比下表面的低”可知，上表面聚集電荷帶負(fù)電，即該自由運(yùn)動電荷帶負(fù)電。設(shè)導(dǎo)電材料中通有穩(wěn)恒電流I時(shí)，自由電荷運(yùn)動的速度為v，此時(shí)電荷受到的電場力與洛倫茲力二力平衡，Bvq=，又根據(jù)電流的微觀表達(dá)式I=nqSv=nqabv，聯(lián)立解得，導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動的電荷數(shù)。綜上分析，只有選項(xiàng)C正確。
【點(diǎn)評】本題以霍爾效應(yīng)的原理為命題背景，考查了洛倫茲力方向的判斷（左手定則）和公式，勻強(qiáng)電場中電勢差與距離的關(guān)系，電流的微觀表達(dá)式，等多個(gè)考點(diǎn)。判斷出自由運(yùn)動電荷在復(fù)合場中受力平衡，牢記并理解電流的微觀表達(dá)式是求解本題的關(guān)系。
【考點(diǎn)定位】洛倫茲力方向的判斷（左手定則）和公式，勻強(qiáng)電場中電勢差與距離的關(guān)系，帶點(diǎn)粒子在勻強(qiáng)磁場和勻強(qiáng)電場組成的復(fù)合場中的運(yùn)動，電流的微觀表達(dá)式。