Question

如图所示，一段长方体金属导电材料，厚度为a、高度为b、长度为l，内有带电量为e的自由电子。该导电材料放在垂直于前后表面的匀强磁场中，内部磁感应强度为B。当有大小为I的稳恒电流垂直于磁场方向通过导电材料时，在导电材料的上下表面间产生一个恒定的电势差U。求解以下问题：

（1）分析并比较上下表面电势的高低；

（2）该导电材料单位体积内的自由电子数量n。

（3）经典物理学认为金属导体中恒定电场形成稳恒电流，而金属的电阻源于定向运动的自由电子与金属离子（即金属原子失去电子后的剩余部分）的碰撞。设某种金属中单位体积内的自由电子数量为n，自由电子的质量为m，带电量为e，自由电子连续两次碰撞的时间间隔的平均值为t。试这种金属的电阻率。

Answer 1

（1）下表面电势高；（2）（3）

【解析】

试题分析：（1）因为电流方向向右，则电子运动方向向左，由左手定则电子向上偏转，可知下表面电势高；

（2） ① ② ③ ④ ⑤

联立①②③④⑤

（3）设金属导电材料内的匀强电场强度为E

电子定向移动的加速度为

经过时间t获得的定向移动速度为

在时间t内的平均速度为

电流为

欧姆定律

得

考点：洛伦兹力；电场强度；电流强度；欧姆定律.