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。