2021届高中物理新教材同步选择性必修第二册 第1章 专题强化 洛伦兹力作用下的实例分析.pdfVIP

[学习目标]1.知道速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原.2.进一

步了解洛伦兹力在科技生活中的应用，提高学生的综合分析和计算能力．

一、速度选择器

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．

图1

2．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的速度有要求，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洛方向偏转，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．

如图2所示，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方

向垂直于纸面向里，一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板．若不计重力，下列四个

物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变()

图2

A．粒子速度的大小B．粒子所带的电荷量

C．电场强度D．磁感应强度

答案B

解析带电粒子在电场和磁场中做匀速直线运动，由平衡条件知qE＝qvB，可以看出，带电

粒子在电场和磁场中运动时，电场强度、磁感应强度以及带电粒子速度的大小均能影响粒子

的运动轨迹，而粒子所带的电荷量不影响运动轨迹，选项A、C、D不符合要求，选项B符

合要求．

二、磁流体发电机

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．

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.

根据外电路断开时，电源电动势的大小等于路端电压，故此磁流体发电机的电动势为E源＝U

＝Bdv.

(2018·浙江11月选考)磁流体发电的原理如图4所示，将一束速度为v的等离子体垂

直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金

属板间便产生电压．如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极，若

稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ，忽略边缘效应，下列判断正确的是()

图4

A．上板为正极，电流I＝

B．上板为负极，电流I＝

C．下板为正极，电流I＝

D．下板为负极，电流I＝

答案C

解析根据左手定则可知，正离子在磁场中受到的洛伦兹力向下，故下板为正极，设两板间

的电压为U，则q＝Bqv，得U＝Bdv，电流I＝＝，故C正确．

针对训练(多选)目前世界上有一种新型发电机叫磁流体发电机，如图5所示，将一束等离

子体(包含大量正、负离子)喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，于是金属板上就会聚

集电荷，产生电压．以下说法正确的是()

图5

A．B板带正电

B．A板带正电

C．其他条件不变，只增大射入速度，U增大

AB

D．其他条件不变，只增大磁感应强度，U增大

AB

答案ACD

解析根据左手定则，正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下，负离子进入磁场受到的洛伦兹

力向上，最终会聚集在B、A板，则B板带正电，A板带负电，A正确，B错误；最后离子

受力平衡，有qBv＝q，可得U＝Bvd，故C、D正确．

AB

三、电磁