Question

如圖所示，一段長方體形導電材料，左右兩端面的邊長都為a和b．內有帶電量為q的某種自由運動電荷．導電材料置于方向垂直于其前表面向里的勻強磁場中，內部磁感應強度大小為B。當通以從左到右的穩(wěn)恒電流I時，測得導電材料上、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，由此可得該導電材料單位體積內自由運動電荷數及自由運動電荷的正負別為

A．，負     
B．，正    
C．，負      
D．，正

Answer 1

C

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