第一章 综合融通(二)　洛伦兹力与现代科技（课件 学案 练习）高中物理人教版（2019）选择性必修 第二册

综合·融通(二)　洛伦兹力与现代科技 (融会课—主题串知综合应用) 通过本节课的学习掌握速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原理；学会在一些科技元件中应用工作原理解决实际问题的方法。 主题(一)　速度选择器 1．装置及要求 如图，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧平行于极板射入，不计粒子重力。 2．工作原理：带电粒子沿虚线做匀速直线运动时，受到的静电力和洛伦兹力大小相等、方向相反，有qE＝qvB，得v＝。 3．速度选择器的特点 (1)速度的大小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。 (4)速度选择器只能单向选择：若粒子从另一方向射入，则不能穿出速度选择器。 [例1]　如图所示，两个平行金属板M、N间为一个正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向由M板指向N板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为距离两极板相等且平行两极板的直线。一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0从O点射入，沿OO′方向匀速通过场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是(　　) A．电荷量为－q的粒子以速度v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 B．电荷量为＋2q的粒子以速度v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 C．保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，则粒子仍能匀速通过场区 D．粒子以速度v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子仍能匀速通过场区 听课记录： [针对训练] 1.(多选)如图所示为一速度选择器的原理图。K为电子枪(加速电压为U)，由枪中沿水平方向射出的电子(从A点进入速度选择器，电荷量大小为e，质量为m，不计电子重力)，速率大小不一，当电子通过方向互相垂直的匀强电场(场强为E)和匀强磁场(磁感应强度为B)后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S，下列说法正确的是(　　) A．磁场方向必须垂直纸面向外 B．只有当加速电压U＝时，才有电子从S射出 C．只有带负电的粒子(不计重力)才能通过此速度选择器 D．在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，只有电子速度满足v＝时才能沿直线通过小孔S 主题(二)　磁流体发电机 1．原理：磁流体发电机的发电原理图如图甲所示，其平面图如图乙所示。 设带电粒子(不计重力)的运动速度为v，带电荷量为q，匀强磁场的磁感应强度为B，M、N极板间距离为d，极板间电压为U，当粒子匀速直线通过时，根据洛伦兹力等于静电力，有qvB＝qE＝，得U＝Bdv。 2．电源的电动势：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＝U＝Bdv。 3．电源正、负极的判断：根据左手定则可判断，正离子向M极板偏转，负离子向N极板偏转，M极板积聚正离子，电势高，为发电机正极，N极板积聚负离子，电势低，为发电机负极。 4．电源内阻：r＝ρ。 [例2]　(2024·湖北高二阶段练习)磁流体发电是一项新兴技术，其发电原理如图所示，平行金属板之间有方向垂直纸面向里的匀强磁场，金属板间距为d，磁感应强度大小为B。将一束含有大量正、负带电离子的等离子体，沿图中所示方向以一定的速度喷入磁场，把两个极板与一个小型电动机相连，开关S闭合，小型电动机正常工作，电动机两端电压为U，通过电动机电流为I，已知磁流体发电机的等效内阻为r，则以下判断正确的(　　) A．流过电动机的电流方向是b→a B．磁流体发电机的电动势大小为U C．等离子体射入磁场的速度大小为 D．电动机正常工作的发热功率为I2r 听课记录： [针对训练] 2.(多选)目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图所示表示它 ... ...