专题强化3　洛伦兹力与现代科技（课件 学案 练习，共3份） 鲁科版（2019）选择性必修 第二册

专题强化3　洛伦兹力与现代科技 ［学习目标］　1.了解磁流体发电机、电磁流量计和霍尔元件的原理(重难点)。2.能解决与洛伦兹力相关的实际问题。 一、磁流体发电机 磁流体发电机的构造图如图甲所示，其原理图如图乙所示。 将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)以速度v喷入磁场，带电粒子的电荷量为q，磁场的磁感应强度为B，极板间距离为d，开关断开，喷入磁场的带电粒子在洛伦兹力的作用下，带正电粒子打在　　　　　极板上，带负电粒子打在　　　　极板上，这样A、B极板间会形成竖直向下的电场，当射入磁场的带电粒子受到的洛伦兹力　　　　　　电场力时，电路稳定(粒子重力不计)。此时，A、B两板相当于电源的正、负极，等效电源的电动势E=　　　　。 若导学题图乙中平行极板A、B的面积均为S，匀强磁场的磁感应强度为B，两板间的垂直距离为d，等离子体的电阻率为ρ，速度为v，电路电阻为R，则闭合开关后电路中电流多大？电压表示数多大？ _____ 例1　(多选)(2024·湖北卷)磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是(　　) A.极板MN是发电机的正极 B.仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小 C.仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大 D.仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大 例2　(2024·上海市延安中学月考改编)磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能，如图所示，在两块长a=0.5 m，宽b=0.2 m，彼此相距L=0.2 m的平行金属板间，存在着磁感应强度为B=1.2 T的匀强磁场，方向与板面平行并与b边垂直，若含有大量的带正电和负电的等离子体，以v=1 000 m/s的速度连续不断地喷入两金属板间，两金属板间便产生电压，若等离子体的电阻率ρ=0.1 Ω·m，求该发电机的电动势和最大输出功率。 _____ 二、电磁流量计 如图甲、乙所示是电磁流量计的示意图。 设圆管的直径为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，此时，洛伦兹力和电场力平衡，有　　　　=　　　　=　　　　，所以v=　　　　，又圆管的横截面积S=πD2，故流量Q=　　　　=　　　　　　。 例3　(多选)(2023·丽水市高二期末)电磁流量计是用来测管内电介质流量的感应式仪表，单位时间内流过管道横截面的液体体积为流量。如图为电磁流量计示意图和匀强磁场方向，磁感应强度大小为B。当管中的导电液体流过时，测得管壁上M、N两点间的电压为U，已知管道直径为d，则(　　) A.管壁上N点电势高于M点 B.管中导电液体的流速为 C.管中导电液体的流量为 D.管中导电液体的流量为 例4　(多选)(2023·泉州市高二月考)为了测量化工厂的污水排放量，技术人员在排污管末端安装了流量计(流量Q为单位时间内流过某截面流体的体积)。如图所示，长方体绝缘管道的长、宽、高分别为a、b、c，左、右两端开口，所在空间有垂直于前后表面、磁感应强度大小为B的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N，污水充满管道从左向右匀速流动。测得M、N间电压为U，污水流过管道时受到的阻力大小f=kLv2，k是比例系数，L为污水沿流速方向的长度，v为污水的流速。则下列说法正确的是(　　) A.污水的流量Q= B.金属板M的电势不一定高于金属板N的电势 C.电压U与污水中离子浓度无关 D.左、右两侧管口的压强差Δp= 三、霍尔元件 如图所示，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 ... ...