Question

10．如圖所示，厚度為h、寬為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的均勻磁場中，當電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．實驗表明，當磁場不太強時電勢差為U，電流I和B的關(guān)系為U=k$\frac{IB}c49err4$，式中的比例系數(shù)k稱為霍爾系數(shù)．
霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場的洛倫茲力使運動的電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成橫向電場，橫向電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力，當靜電力與洛倫茲力達到平衡時，導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間就會形成穩(wěn)定的電勢差．
設(shè)電流I是由電子定向流動形成的，電子的平均定向速度為v，電量為e，回答下列問題：
（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢低于下側(cè)面A的電勢（填高于、低于或等于）．
（2）電子所受的洛倫茲力的大小為eBv．
（3）當導(dǎo)體板上下兩側(cè)之間的電勢差為U時，電子所受的靜電力的大小為e$\frac{U}{h}$．

Answer 1

分析 （1）導(dǎo)體中電子受到磁場的洛倫茲力而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，A或A′聚焦了電子，產(chǎn)生電場，兩側(cè)面間就有電勢差．由左手定則可判斷出電子的偏轉(zhuǎn)方向，從而判斷A和A′兩側(cè)的電荷聚集情況，聚集正電荷的一側(cè)電勢高．
（2）電子所受的洛倫茲力的大小為F=eBv．
（3）電子所受靜電力的大小為F=eE，E由E=$\frac{U}{h}$求出．

解答 解：（1）導(dǎo)體的電子定向移動形成電流，電子的運動方向與電流方向相反，電流方向向右，則電子向左運動．由左手定則判斷，電子會偏向A端面，A′板上出現(xiàn)等量的正電荷，電場線向上，所以上側(cè)面A的電勢低于下側(cè)面A′的電勢．
（2）電子所受的洛倫茲力的大小為：F_洛=eBv．
（3）電子所受靜電力的大小為：F_靜=eE=e$\frac{U}{h}$
故答案為：（1）低于；（2）eBv；（3）e$\frac{U}{h}$．

點評 所謂霍爾效應(yīng)，是指磁場作用于載流金屬導(dǎo)體、半導(dǎo)體中的載流子時，產(chǎn)生橫向電位差的物理現(xiàn)象．霍爾效應(yīng)在新課標教材中作為課題研究材料，解答此題所需的知識都是考生應(yīng)該掌握的．對于開放性物理試題，要有較強的閱讀能力和獲取信息能力．