Question

如圖所示，一段長(zhǎng)方體形導(dǎo)電材料，左右兩端面的邊長(zhǎng)都為a和b．內(nèi)有帶電量為q的某種自由運(yùn)動(dòng)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(chǎng)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(shí)，測(cè)得導(dǎo)電材料上、下表面之間的電壓為U，且上表面的電勢(shì)比下表面的電勢(shì)低，由此可得該導(dǎo)電材料單位體積內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)電荷數(shù)及自由運(yùn)動(dòng)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(chǎng)和磁場(chǎng)組成的復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)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(shì)比下表面的低，故導(dǎo)電材料內(nèi)部的電場(chǎng)方向?yàn)樨Q直向上．由于電流方向?yàn)樗�平向右，假設(shè)運(yùn)動(dòng)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(dòng)電荷受到的電場(chǎng)力也豎直向上，不能平衡，所以運(yùn)動(dòng)電荷不是正電荷，即該電荷一定是負(fù)電荷．取長(zhǎng)為l的這段導(dǎo)電材料進(jìn)行分析，電荷通過(guò)這段導(dǎo)電材料所用的時(shí)間為t，則自由運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)的速度；時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的電荷量Q＝It，導(dǎo)電材料內(nèi)部的電場(chǎng).根據(jù)自由運(yùn)動(dòng)電荷水平通過(guò)導(dǎo)電材料時(shí)受力平衡，即受到的電場(chǎng)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(gè)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(dòng)電荷數(shù)，選項(xiàng)C正確．