第一章 安培力与洛伦兹力 习题课3　磁场与科技的应用（课件 讲义）高中物理 人教版（2019）选择性必修 第二册

习题课3　磁场与科技的应用 核心 目标 1. 理解速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应的原理，能分析新仪器的功能． 2. 知道速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应的应用，提升学习科技的动力． 应用1　速度选择器 1. 速度选择器核心部分如图所示． 2. 原理：不计重力，质量为m、电荷量为q的粒子(可带正电或负电)，以一定速度v从进口处垂直射入正交的匀强电场、磁场区域后，因受到的洛伦兹力与电场力方向相反，只有满足qvB＝qE，即速度v＝的带电粒子才能从出口射出，从而达到选择某一速度粒子的目的． 　如图所示，速度选择器两极板间有互相垂直的匀强电场和匀强磁场，一电荷量为＋q的粒子以水平速度v0从左侧射入，恰能沿直线飞出速度选择器，不计粒子重力和空气阻力．下列说法中正确的是(　　) A. 若仅将粒子改为从右侧射入，粒子仍将沿直线飞出 B. 若仅将粒子改为从右侧射入，粒子不能沿直线飞出 C. 若仅将电荷量改为－q，粒子不能沿直线飞出 D. 若仅将电荷量改为＋2q，粒子不能沿直线飞出 　(2025·广东省名校联盟)速度选择器的示意图如图所示，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一电荷量为q的带正电粒子以速度v从该装置的左端沿水平方向射入后，沿直线匀速运动直至射出，忽略粒子重力的影响，下列说法中正确的是(　　) A. 若仅使粒子带的电荷量增多，则粒子将向下偏转 B. 若仅使粒子带的电荷量减少，则粒子将向下偏转 C. 粒子的速度大小v＝ D. 若仅使粒子带的电荷由正变负，则粒子一定发生偏转 1. 速度选择器不选择粒子电性及电荷量大小，只选择速度大小．其他速率的粒子要么上偏，要么下偏，因两极板间距离极小，粒子稍有偏转，即打到极板上，无法穿出． 2. 速度选择器分进口与出口，带电粒子只能从左边进入，从右边射出．若从出口射入，粒子因受电场力、洛伦兹力方向相同而不能射出． 3. 速度选择器中E、B的方向具有确定的关系，仅改变其中一个方向，就不能对速度做出选择． 应用2　磁流体发电机 磁流体发电是一项新兴技术，它可以把内能直接转化为电能，原理可用下图说明． A、C两极板间有图示方向的匀强磁场，含大量正、负电荷微粒的等离子体，从左向右高速喷射后，分别向上、向下偏转，而使两极板间产生匀强电场． 当刚进入的带电微粒受到的洛伦兹力与电场力等值反向，即qvB＝q 时，两板间达到最大电压U＝Bdv．当外电路断开时，这也就是电动势E. 　(2024·广州越秀区期末)如图所示为磁流体发电机示意图．平行金属板a、b之间存在匀强磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子)垂直于磁场的方向喷入磁场，a、b两板间便产生电压．如果把a、b板与用电器R相连接，a、b板就是等效直流电源的两个电极．若磁场的磁感应强度为B，离子入射速度为v，a、b两板间距为d，两板间正对面积为S，两板间等离子体的等效电阻为r.稳定时，下列说法中正确的是(　　) A. 用电器中电流为I＝ B. a、b板间的电势差为Bdv C. 图中a板是电源的正极，b板是电源的负极 D. 只增大a、b板的正对面积S，会使电源的电动势变大 应用3　电磁流量计 在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体、气体流过此磁场区域时，测出管壁上a、b两点间的电势差U，就可以知道管中液体的流量Q(m3/s)———单位时间内流过管道某横截面的液体的体积，制成电磁流量计． 设管的直径为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上、下两侧堆积电荷产生的．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qvB＝qE，E＝，所以 v＝，又知圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝. 　(2024·东莞期末)(多选)为了 ... ...