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4.据报道,我国实施的“双星”计划发射的卫星中放置了一种“磁强计”,用于测定地磁场的磁感应强度等研究项目.磁强计的原理如图所示:电路中有一段金属导体,它的横截面积是宽为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.若测出金属导体前后两个侧面间(z=a为前侧面,z=o为后侧面)的电势差为U,那么(  )
A.前侧面电势高,B=$\frac{nebU}{I}$B.前侧面电势高,B=$\frac{neaU}{I}$
C.后侧面电势高,B=$\frac{nebU}{I}$D.后侧面电势高,B=$\frac{neaU}{I}$

分析 电子定向移动形成电流,根据电流的方向得出电子定向移动的方向,根据左手定则,判断出电子的偏转方向,在前后两侧面间形成电势差,最终电子在电场力和洛伦兹力的作用下平衡,根据平衡求出磁感应强度的大小.

解答 解:电子定向移动的方向沿x轴负向,所以电子向前表面偏转,则前表面带负电,后表面失去电子带正电,后侧面的电势较高,
当金属导体中自由电子定向移动时受洛伦兹力作用向前侧面偏转,使得前后两侧面间产生电势差,当电子所受的电场力与洛伦兹力平衡时,前后两侧面间产生恒定的电势差.因而可得$\frac{eU}{a}$=Bev,
q=n(abvt)e
I=$\frac{q}{t}$=nevs
 由以上几式解得磁场的磁感应强度:B=$\frac{nebU}{I}$,故C正确,ABD错误;
故选:C.

点评 解决本题的关键会利用左手定则判断洛伦兹力的方向,以及知道稳定时电荷所受的洛伦兹力和电场力平衡.

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