Question

在某次发射科学实验卫星“双星”中，放置了一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度．磁强计的原理如图所示（背面），电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a、高为b的长方形，放在沿y轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x轴正方向、大小为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e．金属导电过程中，自由电子做定向移动可视为匀速运动．测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U．则下列说法正确的是（    ）

A. 后侧面电势高于前侧面

B. 前侧面电势高于后侧面

C. 磁感应强度的大小为

D. 磁感应强度的大小为

Answer

AC

【解析】金属导体中有自由电子．当电流形成时，金属导体内的自由电子逆着电流的方向做定向移动．在磁场中受到洛伦兹力作用的是自由电子．由左手定则可知，自由电子受到的洛伦兹力沿z轴正方向，自由电子向前侧面偏转，故后侧面电势较高，故B错误，A正确；设自由电子匀速运动的速度为v，则由电流的微观表达式有I=neabv，金属导体前后两个侧面间的电场强度 ，达到稳定状态时，自由电子所受洛伦兹力与电场力平衡，则有：evB=eE，解得磁感应强度的大小为： ，故C正确，D错误．故选AC．

点睛：解决本题的关键会利用左手定则判断洛伦兹力的方向，注意四指指向电子运动的反方向，即电流方向；知道稳定时电荷所受的洛伦兹力和电场力平衡。