精英家教網(wǎng)一導(dǎo)體材料的樣品的體積為a×b×c,A′、C、A、C′為其四個(gè)側(cè)面,如圖所示.已知導(dǎo)體樣品中載流子是自由電子,且單位體積中的自由電子數(shù)為n,電阻率為ρ,電子的電荷量為e,沿x方向通有電流I.
(1)導(dǎo)體樣品A′、A兩個(gè)側(cè)面之間的電壓是
 
,導(dǎo)體樣品中自由電子定向移動的速率是
 

(2)將該導(dǎo)體樣品放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向沿z軸正方向,則導(dǎo)體側(cè)面C的電勢
 
(填“高于”、“低于”或“等于”)側(cè)面C′的電勢.
(3)在(2)中,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),沿x方向的電流仍為I,若測得C、C′兩側(cè)面的電勢差為U,則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為
 
分析:(1)根據(jù)電阻定律和部分電路的歐姆定律可以求出A、A′之間的電壓;由電流的微觀表達(dá)式:I=nesv,求出電子定向移動的速率;
(2)金屬導(dǎo)體中移動的是自由電子,當(dāng)電流的方向水平向右時(shí),電子向左定向移動,受到洛倫茲力發(fā)生偏轉(zhuǎn),根據(jù)電子偏轉(zhuǎn)到哪一表面判斷電勢的高低.
(2)當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時(shí),根據(jù)電場力與洛倫茲力平衡,結(jié)合電流I=nevS,推導(dǎo)出U的大小與I和B以及元件厚度b之間的關(guān)系.
解答:解:(1)導(dǎo)體材料的電阻為:R=ρ
c
ab
,則電壓:U=IR=
ρcI
ab
;由電流的微觀表達(dá)式:I=nesv,則電子定向移動的速率:v=
I
neab

(2)根據(jù)左手定則,電子向側(cè)面C′運(yùn)動,C′有了多余的電子,電勢低,所以導(dǎo)體的側(cè)面C的電勢高于側(cè)面C′的電勢.
(3)電子受到的洛倫茲力與電場力平衡,有:e
U
b
=evB,得:B=
neaU
I
;
故答案為:(1)
ρcI
ab
,
I
neab
;(2)高于;(3)
neaU
I
點(diǎn)評:解決本題的關(guān)鍵知道金屬導(dǎo)體中移動的是自由電子,根據(jù)左手定則判斷電子偏轉(zhuǎn)方向,從而得出表面電勢的高低.會根據(jù)電荷所受的電場力與洛倫茲力相等,推導(dǎo)出UH的大小與I和B以及元件厚度b之間的關(guān)系.
練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:

精英家教網(wǎng)一導(dǎo)體材料樣品的體積為a×b×c,A'、C、A、C'為其四個(gè)側(cè)面,如圖所示.已知導(dǎo)體樣品中載流子是自由電子,且單位體積中的自由電子數(shù)為n,電阻率為ρ,電子的電荷量為e.沿x方向通有電流I.
(1)導(dǎo)體A'、A兩個(gè)側(cè)面之間的電壓大小為
 
,導(dǎo)體中自由電子定向移動的速率是
 

(2)將該導(dǎo)體樣品放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向沿z軸正方向,則導(dǎo)體樣品側(cè)面C的電勢
 
側(cè)面C'的電勢(填“高于”、“低于”或“等于”).
(3)在(2)中,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),沿x方向電流仍為I,若測得C、C'兩面的電勢差為U,計(jì)算勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.

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科目:高中物理 來源:2012-2013學(xué)年江蘇省南京學(xué)大教育專修學(xué)校高二4月月考物理試卷(帶解析) 題型:實(shí)驗(yàn)題

一導(dǎo)體材料的樣品的體積為a×b×c,A′、C、A、C′為其四個(gè)側(cè)面,如圖所示.已知導(dǎo)體樣品中載流子是自由電子,且單位體積中的自由電子數(shù)為n,電阻率為ρ,電子的電荷量為e,沿x方向通有電流I.

(1)導(dǎo)體樣品A′、A兩個(gè)側(cè)面之間的電壓是________,導(dǎo)體樣品中自由電子定向移動的速率是________.
(2)將該導(dǎo)體樣品放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向沿z軸正方向,則導(dǎo)體側(cè)面C的電勢________(填“高于”、“低于”或“等于”)側(cè)面C′的電勢.
(3)在(2)中,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),沿x方向的電流仍為I,若測得C、C′兩側(cè)面的電勢差為U,則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為            

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科目:高中物理 來源:2014屆江蘇省高二4月月考物理試卷(解析版) 題型:實(shí)驗(yàn)題

一導(dǎo)體材料的樣品的體積為a×b×c,A′、C、A、C′為其四個(gè)側(cè)面,如圖所示.已知導(dǎo)體樣品中載流子是自由電子,且單位體積中的自由電子數(shù)為n,電阻率為ρ,電子的電荷量為e,沿x方向通有電流I.

(1)導(dǎo)體樣品A′、A兩個(gè)側(cè)面之間的電壓是________,導(dǎo)體樣品中自由電子定向移動的速率是________.

(2)將該導(dǎo)體樣品放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向沿z軸正方向,則導(dǎo)體側(cè)面C的電勢________(填“高于”、“低于”或“等于”)側(cè)面C′的電勢.

(3)在(2)中,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),沿x方向的電流仍為I,若測得C、C′兩側(cè)面的電勢差為U,則勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小為            。

 

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科目:高中物理 來源:2013年高考物理復(fù)習(xí)卷C(八)(解析版) 題型:解答題

一導(dǎo)體材料樣品的體積為a×b×c,A'、C、A、C'為其四個(gè)側(cè)面,如圖所示.已知導(dǎo)體樣品中載流子是自由電子,且單位體積中的自由電子數(shù)為n,電阻率為ρ,電子的電荷量為e.沿x方向通有電流I.
(1)導(dǎo)體A'、A兩個(gè)側(cè)面之間的電壓大小為______,導(dǎo)體中自由電子定向移動的速率是______.
(2)將該導(dǎo)體樣品放在勻強(qiáng)磁場中,磁場方向沿z軸正方向,則導(dǎo)體樣品側(cè)面C的電勢______側(cè)面C'的電勢(填“高于”、“低于”或“等于”).
(3)在(2)中,達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí),沿x方向電流仍為I,若測得C、C'兩面的電勢差為U,計(jì)算勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度.

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