2019_2020学年高中物理第三章磁场微型专题8洛伦兹力作用下的实例分析课件粤教版选修3_1

12342.(磁流体发电机)(多选)磁流体发电是一项新兴技术.如图9所示，平行金属板之间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场，图中虚线框部分相当于发电机，把两个极板与用电器相连，则A.用电器中的电流方向为从A到BB.用电器中的电流方向为从B到AC.若只增强磁场，发电机的电动势增大D.若只增大喷入粒子的速度，发电机的电动势增大图9√√√解析　根据左手定则可知，导电液体中的自由电荷(负离子)在洛伦兹力的作用下向上偏转，则a点电势低，b点电势高，故A错误，B正确；123456783.(多选)如图3所示为速度选择器装置，场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直.一带电荷量为＋q、质量为m的粒子(不计重力)以速度v水平向右射入，粒子恰好沿直线穿过，则下列说法正确的是A.若带电粒子带电荷量为＋2q，粒子将向下偏转B.若带电粒子带电荷量为－2q，粒子仍能沿直线穿过C.若带电粒子的速度为2v，粒子不与极板相碰，则从右侧射出时电势能一定增加D.若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿过图312345678√√重点探究1.装置及要求如图1，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧射入，不计粒子重力.一、速度选择器图12.带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE＝qvB，即v＝3.速度选择器的特点(1)v的大小等于E与B的比值，即v＝速度选择器只对选择的粒子速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求.(2)当v＞时，粒子向f方向偏转，F电做负功，粒子的动能减小，电势能增大.(3)当v＜时，粒子向F电方向偏转，F电做正功，粒子的动能增大，电势能减小.例1　在两平行金属板间，有如图2所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场.α粒子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过.供下列各小 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 选择的选项有：A.不偏转 B.向上偏转C.向下偏转 D.向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将____.(2)若电子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将____.图2AA8.(多选)(2018·张家口市高二上期末)如图8所示，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，已知金属导体中单位体积的自由电子数为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做匀速运动，测出金属导体前后两个侧面间的电势差的大小为U，则下列说法正确的是A.前侧面电势较高B.后侧面电势较高C.磁感应强度的大小为D.磁感应强度的大小为图8√12345678√6.(多选)(2018·厦门高二上质检)如图6所示，在带电的两平行金属板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，电场强度为E，现有一电子以速度v0平行金属板射入场区，则A.若v0>，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度v>v0B.若v0>，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度v<v0C.若v0<，电子沿轨迹Ⅰ运动，出场区时速度v>v0D.若v0<，电子沿轨迹Ⅱ运动，出场区时速度v<v0图6√12345678√解析　粒子恰好沿直线穿过，电场力和洛伦兹力大小相等、方向相反，粒子做匀速直线运动，根据平衡条件有：qvB＝qE，解得：v＝，只要粒子速度为，就能沿直线匀速通过速度选择器，故A错误，B正确；若带电粒子的速度为2v，电场力不变，洛伦兹力变为原来的2倍，将会偏转，克服电场力做功，电势能增加，故C正确；若带电粒子从右侧水平射入，电场力方向不变，洛伦兹力方向反向，故粒子一定偏转，故D错误.12345678磁流体发电机的发电原理图如图3甲所示，其平面图如图乙所示.二、磁流体发电机图3设带电粒子的运动速度为v，带电荷量为q，磁场的磁感应强度为B，极板间距离为d，极板间电压为U，根据FB＝FE，有qvB＝qE＝，得U＝Bdv.例2　(2018·北京市朝阳区高二上期末)磁流体发电是一种新型发电方式，图4甲和乙是其工作原理示意图.图甲中的A、B是电阻可忽略的导体电极，两个电极间的间距为d，这两个电极与负载电阻相连.假设等离子体(高温下电离的气体，含有大量的正负带电粒子)垂直于磁场进入两极板间的速度均为v0.整个发电装置处于匀强磁场中，磁感应强度强度大小为B，方向如图乙所示.(1)开关断开时，请推导该磁流体发电机的电动势E的大小；答案　Bdv0　图4(2)开关闭合后，①如果电阻R的两端被短接，此时回路电流为I，求磁流体发电机的等效内阻r；解析　开关闭合后，如果电阻R的两端被短接，此时回路电流为I，则磁流体发电机的等效内阻：②我们知道，电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置，请你 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 磁流体发电机的非静电力是由哪个力充当的，其工作过程如何.解析　由(1)的分析可知，洛伦兹力使正电荷向A板汇聚，负电荷向B板汇聚.答案　洛伦兹力，使正电荷向A板汇聚，负电荷向B板汇聚.如图5所示是电磁流量计的示意图.三、电磁流量计图5设管的直径为D，磁感应强度为B，a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用，在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的.到一定程度后，a、b两点间的电势差达到稳定值U，上、下两侧堆积的电荷不再增多，例3　如图6所示是电磁流量计的示意图.圆管由非磁性 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 制成，空间有匀强磁场.当管中的导电液体流过磁场区域时，测出管壁上MN两点的电动势E，就可以知道管中液体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体的体积).已知管的直径为d，磁感应强度为B，则关于Q的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式正确的是图6√置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则垂直于电流和磁场方向会产生一个附加的横向电场，这个现象是霍尔于1879年发现的，后被称为霍尔效应.霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用而引起的偏转，所以可以用高中物理中的电磁学、力学、运动学等有关知识来进行解释.四、霍尔效应例4　如图7所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应.霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力，当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差.设电流I是由电子的定向移动形成的，电子的平均定向移动速度为v，电荷量为e，回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板的上侧面A的电势_____下侧面A′的电势.(选填“高于”、“低于”或“等于”).低于图7(2)电子所受洛伦兹力的大小为______.evB解析　f＝evB；(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为U时，电子所受的静电力的大小为_____.(4)上、下两侧面产生的稳定的电势差U＝______.Bhv分析两侧面电势高低时应特别注意霍尔元件的材料，若霍尔元件是金属导体，则参与定向移动形成电流的是电子，偏转的也是电子；若霍尔材料是半导体，参与定向移动形成电流的可能是正“载流子”，此时偏转的是正电荷.总结提升[学科素养]　以上四个例题异曲同工，在稳定状态下，都是f＝F电，即qvB＝qE场强，通过归纳总结，提炼升华，提高了学生的综合分析能力，这是对基于 经验 班主任工作经验交流宣传工作经验交流材料优秀班主任经验交流小学课改经验典型材料房地产总经理管理经验 事实建构的理想模型的应用过程，体现了“科学思维”的学科素养.12341.(速度选择器)(多选)(2018·菏泽高二上期末)如图8所示，在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，匀强磁场的方向垂直纸面向里，匀强电场的方向竖直向下，有一正离子恰能以速率v沿直线从左向右水平飞越此区域，则A.若电子以速率v从右向左飞入，电子也沿直线运动B.若电子以速率v从右向左飞入，电子将向上偏转C.若电子以速率v从右向左飞入，电子将向下偏转D.若电子以速率v从左向右飞入，电子也沿直线运动图8√√1.(多选)(2018·临沂市高二上期末)如图1所示，在图中虚线所围区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.已知从左方水平射入的电子，穿过此区域时未发生偏转.电子重力忽略不计，则在此区域中的E和B的方向可能是A.E竖直向下，B垂直纸面向外B.E竖直向上，B垂直纸面向里C.E竖直向上，B垂直纸面向外D.E、B都沿水平方向，并与电子运行方向相同12345678√√图1