（精品教育）5.6洛侖茲力與現(xiàn)代科技

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1、速度選擇器及應(yīng)用實(shí)例分析【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.對(duì)速度選擇器特點(diǎn)的掌握；2.學(xué)會(huì)利用速度選擇器的原理對(duì)磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾效應(yīng)進(jìn)行分析。【重點(diǎn)難點(diǎn)】利用速度選擇器的原理進(jìn)行案例分析【舊知回顧及應(yīng)用】速度選擇器(1)平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相.(如圖)(2)帶電粒子能夠沿直線勻速通過(guò)速度選擇器的條件是，即(3)速度選擇器只能選擇粒子的，不能選擇粒子的、電荷量、質(zhì)量.(4)速度選擇器具有.例1　如圖所示是一速度選擇器，當(dāng)粒子速度滿足v0＝時(shí)，粒子沿圖中虛線水平射出；若某一粒子以速度v射入該速度選擇器后

2、，運(yùn)動(dòng)軌跡為圖中實(shí)線，則關(guān)于該粒子的說(shuō)法正確的是(　　)A.粒子射入的速度一定是v>B.粒子射入的速度可能是v

3、為ρ，噴入氣體的速度為v，板外電阻為R.當(dāng)正、負(fù)離子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力時(shí)，兩極板間達(dá)到的最大電勢(shì)差為U(即電源電動(dòng)勢(shì))，則，即U＝Blv.(4)電源內(nèi)阻：r＝ρ.(5)回路電流：I＝.例2　(多選)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，如圖是它的示意圖，平行金屬板A、C間有一很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電離子)噴入磁場(chǎng)，兩極板間便產(chǎn)生電壓，現(xiàn)將A、C兩極板與電阻R相連，兩極板間距離為d，正對(duì)面積為S，等離子體的電阻率為ρ，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子體以速度v沿垂直磁場(chǎng)方向射入A、C兩板之

4、間，則穩(wěn)定時(shí)下列說(shuō)法中正確的是(　　)A.極板A是電源的正極B.電源的電動(dòng)勢(shì)為BdvC.極板A、C間電壓大小為D.回路中電流為應(yīng)用實(shí)例2.電磁流量計(jì)(1)流量(Q)的定義：?jiǎn)挝粫r(shí)間流過(guò)導(dǎo)管某一截面的導(dǎo)電液體的體積.(2)導(dǎo)電液體的流速(v)的計(jì)算如圖所示，一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向右流動(dòng).導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負(fù)離子)在洛倫茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使a、b間出現(xiàn)電勢(shì)差，當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差(U)達(dá)到最大，由q＝qvB，可得v=(3)流量的表達(dá)

5、式：Q＝Sv＝·＝.（S為導(dǎo)管的橫截面積，v是導(dǎo)電液體的流速.）(4)電勢(shì)高低的判斷：根據(jù)左手定則可得例3　(多選)為了測(cè)量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a＝1m、b＝0.2m、c＝0.2m，左、右兩端開(kāi)口，在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝1.25T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在上、下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N作為電極，污水充滿裝置以某一速度從左向右勻速流經(jīng)該裝置時(shí)，用電壓表測(cè)得兩個(gè)電極間的電壓U＝1V.且污水流過(guò)該裝置時(shí)受到阻力作用

6、，阻力Ff＝kLv，其中比例系數(shù)k＝15N·s/m2，L為污水沿流速方向的長(zhǎng)度，v為污水的流速.下列說(shuō)法中正確的是(　　)A.金屬板M電勢(shì)不一定高于金屬板N的電勢(shì)，因?yàn)槲鬯胸?fù)離子較多B.污水中離子濃度的高低對(duì)電壓表的示數(shù)也有一定影響C.污水的流量(單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積)Q＝0.16m3/sD.為使污水勻速通過(guò)該裝置，左、右兩側(cè)管口應(yīng)施加的壓強(qiáng)差為Δp＝1500Pa應(yīng)用實(shí)例3.霍爾效應(yīng)的原理和分析(1)定義：高為h、寬為d的導(dǎo)體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的上表面A

7、和下表面A′之間產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電壓稱為.(2)電勢(shì)高低的判斷：如圖，導(dǎo)體中的電流I向右時(shí)，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A′的電勢(shì).若自由電荷是正電荷，則下表面A′的電勢(shì).(3)霍爾電壓的計(jì)算：導(dǎo)體中的自由電荷(電子)在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，A、A′間出現(xiàn)電勢(shì)差，當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，A、A′間的電勢(shì)差(U)就保持穩(wěn)定，由qvB＝，I＝nqvS，S＝hd；聯(lián)立得U＝＝k，k＝稱為霍爾系數(shù).例4　中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了量子反?；魻栃?yīng)，楊振寧稱這一發(fā)現(xiàn)是諾貝爾獎(jiǎng)級(jí)的成

8、果.如圖所示，厚度為h、寬度為d的金屬導(dǎo)體，當(dāng)磁場(chǎng)方向與電流方向垂直時(shí)，在導(dǎo)體上、下表面會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng).下列說(shuō)法正確的是(　　)A.上表面的電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)B.僅增大h時(shí)，上、下表面的電勢(shì)差增大C.僅增大d時(shí)，上、下表面的電勢(shì)差減小D.僅增大電流I時(shí)，上、下表面的電勢(shì)差減小【當(dāng)堂檢測(cè)】1.在如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直.一帶電粒子(重力不計(jì))從左端