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，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電勢低，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)別為

A．，負(fù)     
B．，正    
C．，負(fù)      
D．，正

Answer 1

C

本題考查帶電粒子在電場和磁場組成的復(fù)合場中的運(yùn)動情況，要求學(xué)生的綜合分析能力較強(qiáng)．導(dǎo)電材料上表面的電勢比下表面的低，故導(dǎo)電材料內(nèi)部的電場方向為豎直向上．由于電流方向為水平向右，假設(shè)運(yùn)動電荷為正電荷，則由左手定則可知電荷受到的洛倫茲力豎直向上，而運(yùn)動電荷受到的電場力也豎直向上，不能平衡，所以運(yùn)動電荷不是正電荷，即該電荷一定是負(fù)電荷．取長為l的這段導(dǎo)電材料進(jìn)行分析，電荷通過這段導(dǎo)電材料所用的時間為t，則自由運(yùn)動電荷運(yùn)動的速度；時間t內(nèi)通過的電荷量Q＝It，導(dǎo)電材料內(nèi)部的電場.根據(jù)自由運(yùn)動電荷水平通過導(dǎo)電材料時受力平衡，即受到的電場力等于洛倫茲力，所以，代入后有：，所以.在這段導(dǎo)電材料中，所含自由電荷的個數(shù)，而這段材料的體積，所以該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動電荷數(shù)，選項C正確．