习题课洛伦兹力与现代科技资料.ppt

栏目导引 要点探究 讲练互动 知能演练 轻松闯关 第三章　磁　场 习题课　洛伦兹力与现代科技 要点探究·讲练互动 霍尔效应 如图1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，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差，这种现象称为霍 图1 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力．当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上、下两侧之间就会形成稳定的电势差． 　 如图2所示，电路中 有一段金属导体，它的横截 面为边长等于a的正方形，放 在沿x轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿y轴正方向、电流强度为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导体导电过程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动,测出导体上、下两侧面间的电势差为U.求： 例1 图2 (1)导体上、下侧面哪个电势较高？ (2)磁场的磁感应强度B是多少？ 【精讲精析】　(1)因为电流向右，所以金属导体中的电子向左运动，根据左手定则可知电子受到的洛伦兹力向下，所以电子向下侧面偏移，下侧面带负电荷，上侧面带正电荷,所以上侧面的电势较高． 速度选择器 如图3所示，如果电场强度E和磁感应强度B为定值，当qE＝qvB时，粒子将沿图中的虚线匀速通过速度选择器，这样， 图3 如图4所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,一束粒子流以速度v水平射入，为使粒子流经过磁场时不偏转(不计重力)，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于此电场场强大小和方向的说法中，正确的是(　　) 图4 例2 A．大小为B/v，粒子带正电时，方向向上 B．大小为B/v，粒子带负电时，方向向上 C．大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关 D．大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关 【精讲精析】　当粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡时，粒子流匀速直线通过该区域，有qvB＝qE，所以E＝Bv.假设粒子带正电，则受向下的洛伦兹力，电场方向应该向上．粒子带负电时，电场方向仍应向上．故正确答案为D. 【答案】　D 磁流体发电机 如图5表示出了它的发电原理： 将一束等离子体(即高温下电 离的气体，含有大量带正电 和带负电的微粒，而从整体上来说是呈电中性)喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B,则高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集,使两板间产生电势差． 图5 若平行金属板间距为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间最大电压和可能达到的最大电流为多少？ 例3 图6 电磁流量计 如图7是电磁流量计的示 意图,在非磁性材料做成 的圆管道外加一匀强磁场 区域，当管中的导电液体流过此磁场区 域时，测出管壁上的a、b两点间的电动势E，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过液体的体积(m3/s)． 图7 　 如图8所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料制成的圆管道外加一匀强磁场区,当管中的导电液体流过此磁场区域时，小灯泡就会发光,如果导电液体流过磁场区域能使 图8 例4 额定电压为U＝3.0 V的小灯泡正常发光，已知磁场的磁感应强度为B＝0.20 T．测得圆管的直径为d＝0.10 m，导电液体的电阻忽略不计,又假设导电液体充满圆管流过，求管中液体流量Q(液体流量为单位时间内流过的液体体积)的表达式及其数值为多少？ 【思路点拨】　解答本题应把握以下三点： (1)导电液体中的正、负离子在磁场中向上下两侧偏转． (2)稳定时流动液体中的离子受力平衡． (3)液体流量Q＝S·v. 知能演练·轻松闯关 本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放 栏目导引 要点探究 讲练互动 知能演练 轻松闯关 第三章　磁　场