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的某種自由運動電荷。導(dǎo)電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中，內(nèi)部磁感應(yīng)強度大小為B。當通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時，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)自由運動電荷數(shù)及自由運動電荷的正負分別為

A．，負

B．，正

C．，負

D．，正

Answer 1

C

根據(jù)左手定則，無論自由運動電荷的電性如何，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電，即該自由運動電荷帶負電。設(shè)導(dǎo)電材料中通有穩(wěn)恒電流I時，自由電荷運動的速度為v，此時電荷受到的電場力與洛倫茲力二力平衡，Bvq=，又根據(jù)電流的微觀表達式I=nqSv=nqabv，聯(lián)立解得，導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運動的電荷數(shù)。綜上分析，只有選項C正確。
【點評】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，勻強電場中電勢差與距離的關(guān)系，電流的微觀表達式，等多個考點。判斷出自由運動電荷在復(fù)合場中受力平衡，牢記并理解電流的微觀表達式是求解本題的關(guān)系。
【考點定位】洛倫茲力方向的判斷（左手定則）和公式，勻強電場中電勢差與距離的關(guān)系，帶點粒子在勻強磁場和勻強電場組成的復(fù)合場中的運動，電流的微觀表達式。