Question

9．據(jù)報(bào)道，我國(guó)最近實(shí)施的“雙星”計(jì)劃發(fā)射的衛(wèi)星中放置一種磁強(qiáng)計(jì)，用于完成測(cè)定地磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度等研究項(xiàng)目．磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面積是寬為a，高為b的長(zhǎng)方形，使磁場(chǎng)沿z軸正方向穿過(guò)導(dǎo)體，導(dǎo)體中通有沿y軸正方向、大小為I的電流．已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子為n，電子電量為e．金屬導(dǎo)電過(guò)程中，自由電子做定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)．
（1）金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面（x=a為前側(cè)面，x=0為后側(cè)面）哪個(gè)電勢(shì)較高？
（2）在實(shí)現(xiàn)上述穩(wěn)定狀態(tài)之后，如果再進(jìn)一步測(cè)出該金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差為U，若通過(guò)導(dǎo)體內(nèi)的磁場(chǎng)可以認(rèn)為是勻強(qiáng)的，則由此求出磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為多少？

Answer 1

分析 電子定向移動(dòng)形成電流，根據(jù)電流的方向得出電子定向移動(dòng)的方向，根據(jù)左手定則，判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向，在前后兩側(cè)面間形成電勢(shì)差，最終電子在電場(chǎng)力和洛倫茲力的作用下平衡，根據(jù)平衡求出磁感應(yīng)強(qiáng)度的大�。�

解答 解：（1）由左手定則可判知，運(yùn)動(dòng)電荷所受洛侖茲力沿x軸
正方向，即電子偏向前側(cè)面，所以后側(cè)電勢(shì)高．…①
（2）電子勻速直線運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得：F_E=f_洛
即：e$\frac{U}{a}$=evB…②
又：I=neabv…③
聯(lián)解上式得：B=$\frac{nebU}{I}$…④
答：（1）金屬導(dǎo)體后側(cè)面電勢(shì)較高．
（2）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為$\frac{nebU}{I}$．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵會(huì)利用左手定則判斷洛倫茲力的方向，以及知道穩(wěn)定時(shí)電荷所受的洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡．