Question

如图所示，一段长方体形导电材料，左右两端面的边长都为a和b，内有带电量为q的某种自由运动电荷。导电材料置于方向垂直于其前表面向里的匀强磁场中，内部磁感应强度大小为B。当通以从左到右的稳恒电流I时，测得导电材料上、下表面之间的电压为U，且上表面的电势比下表面的低。由此可得该导电材料单位体积内自由运动电荷数及自由运动电荷的正负分别为

A．，负

B．，正

C．，负

D．，正

Answer 1

C

根据左手定则，无论自由运动电荷的电性如何，电荷受到的洛伦兹力均向上，导电材料的上表面聚集该电荷，又根据题述条件“上表面的电势比下表面的低”可知，上表面聚集电荷带负电，即该自由运动电荷带负电。设导电材料中通有稳恒电流I时，自由电荷运动的速度为v，此时电荷受到的电场力与洛伦兹力二力平衡，Bvq=，又根据电流的微观表达式I=nqSv=nqabv，联立解得，导电材料单位体积内自由运动的电荷数。综上分析，只有选项C正确。
【点评】本题以霍尔效应的原理为命题背景，考查了洛伦兹力方向的判断（左手定则）和公式，匀强电场中电势差与距离的关系，电流的微观表达式，等多个考点。判断出自由运动电荷在复合场中受力平衡，牢记并理解电流的微观表达式是求解本题的关系。
【考点定位】洛伦兹力方向的判断（左手定则）和公式，匀强电场中电势差与距离的关系，带点粒子在匀强磁场和匀强电场组成的复合场中的运动，电流的微观表达式。