Question

9．中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果．如图所示，厚度为h，宽度为d的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应．已知电流的微观表达式I=nsev，下列说法正确的是（　　）

• A． 上表面的电势高于下表面电势
• B． 仅增大h时，上下表面的电势差增大
• C． 仅增大d时，上下表面的电势差减小
• D． 仅增大电流I时，上下表面的电势差增大

Answer 1

分析 金属导体中移动的是自由电子，根据左手定则判断洛伦兹力的方向，从而得出电子的偏转方向，比较出电势的高低．最终电子受洛伦兹力和电场力平衡，根据平衡得出电势差的大小表达式进行讨论．

解答 解：A、根据左手定则，知自由电子向上偏转，则上表面带负电，下表面带正电，下表面的电势高于上表面．故A错误；
B、根据evB=e$\frac{U}{h}$，解得U=vBh，根据电流的微观表达式I=nesv，故U=$\frac{I}{nes}$Bh=$\frac{IB}{ned}$，知增大h，上下表面的电势差不变，与h无关．故B错误；
C、根据evB=e$\frac{U}{h}$，解得U=vBh，根据电流的微观表达式I=nesv，故U=$\frac{I}{nes}$Bh=$\frac{IB}{ned}$，知仅增大d时，上下表面的电势差减小，故C正确；
D、根据evB=e$\frac{U}{h}$，解得U=vBh；根据电流的微观表达式I=neSv，电流I越大，电子的速度越大，故上下表面的电势差越大，故D正确；
故选：CD．

点评 所谓霍尔效应，是指磁场作用于载流金属导体时，产生横向电位差的物理现象．霍尔效应在新课标教材中作为课题研究材料，解答此题所需的知识都是考生应该掌握的．对于开放性物理试题，要有较强的阅读能力和获取信息能力．