（精品教育）5.6洛仑兹力与现代科技

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1、速度选择器及应用实例分析【学习目标】1.对速度选择器特点的掌握；2.学会利用速度选择器的原理对磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应进行分析。【重点难点】利用速度选择器的原理进行案例分析【旧知回顾及应用】速度选择器(1)平行板中电场强度E和磁感应强度B互相.(如图)(2)带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，即(3)速度选择器只能选择粒子的，不能选择粒子的、电荷量、质量.(4)速度选择器具有.例1　如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足v0＝时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子以速度v射入该速度选择器后

2、，运动轨迹为图中实线，则关于该粒子的说法正确的是(　　)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、为ρ，喷入气体的速度为v，板外电阻为R.当正、负离子所受电场力和洛伦兹力时，两极板间达到的最大电势差为U(即电源电动势)，则，即U＝Blv.(4)电源内阻：r＝ρ.(5)回路电流：I＝.例2　(多选)磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图，平行金属板A、C间有一很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子)喷入磁场，两极板间便产生电压，现将A、C两极板与电阻R相连，两极板间距离为d，正对面积为S，等离子体的电阻率为ρ，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直磁场方向射入A、C两板之

4、间，则稳定时下列说法中正确的是(　　)A.极板A是电源的正极B.电源的电动势为BdvC.极板A、C间电压大小为D.回路中电流为应用实例2.电磁流量计(1)流量(Q)的定义：单位时间流过导管某一截面的导电液体的体积.(2)导电液体的流速(v)的计算如图所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向右流动.导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下发生偏转，使a、b间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差(U)达到最大，由q＝qvB，可得v=(3)流量的表达

5、式：Q＝Sv＝·＝.（S为导管的横截面积，v是导电液体的流速.）(4)电势高低的判断：根据左手定则可得例3　(多选)为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a＝1m、b＝0.2m、c＝0.2m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B＝1.25T的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N作为电极，污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，用电压表测得两个电极间的电压U＝1V.且污水流过该装置时受到阻力作用

6、，阻力Ff＝kLv，其中比例系数k＝15N·s/m2，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速.下列说法中正确的是(　　)A.金属板M电势不一定高于金属板N的电势，因为污水中负离子较多B.污水中离子浓度的高低对电压表的示数也有一定影响C.污水的流量(单位时间内流出的污水体积)Q＝0.16m3/sD.为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压强差为Δp＝1500Pa应用实例3.霍尔效应的原理和分析(1)定义：高为h、宽为d的导体(自由电荷是电子或正电荷)置于匀强磁场B中，当电流通过导体时，在导体的上表面A

7、和下表面A′之间产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为.(2)电势高低的判断：如图，导体中的电流I向右时，根据左手定则可得，若自由电荷是电子，则下表面A′的电势.若自由电荷是正电荷，则下表面A′的电势.(3)霍尔电压的计算：导体中的自由电荷(电子)在洛伦兹力作用下偏转，A、A′间出现电势差，当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，A、A′间的电势差(U)就保持稳定，由qvB＝，I＝nqvS，S＝hd；联立得U＝＝k，k＝称为霍尔系数.例4　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

8、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.下列说法正确的是(　　)A.上表面的电势高于下表面的电势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、下表面的电势差减小【当堂检测】1.在如图所示的平行板器件中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直.一带电粒子(重力不计)从左端