鲁科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第1章 安培力与洛伦兹力 习题课 洛伦兹力的应用实例 (3).ppt

5.(2021山东潍坊模拟)如图所示,方形玻璃管中有NaCl的水溶液,沿x轴正方向流动,沿y轴正方向加恒定的匀强磁场B。图中a、b是垂直于z轴方向上玻璃管的前后两内侧面,则(B)A.a处电势低于b处电势B.a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度C.溶液上表面的电势高于下表面的电势D.溶液上表面处的氯离子浓度大于下表面处的氯离子浓度解析溶液中的正、负离子沿x轴正方向移动,由左手定则可知运动的正离子受到沿z轴正方向的洛伦兹力,运动的负离子受到沿z轴负方向的洛伦兹力,故正离子都会偏向a处,负离子都会偏向b处,a处电势高于b处电势,a处钠离子浓度大于b处钠离子浓度,故A错误,B正确;正离子都会偏向a处,负离子都会偏向b处,并没有上下之分,所以溶液上表面的电势等于下表面的电势,溶液上表面处的离子浓度也等于下表面处的离子浓度,故C、D错误。6.压力波测量仪可将待测压力波转换成电压信号,其原理如图甲所示,压力波p(t)进入弹性盒后,通过与铰链O相连的“┫”型轻杆L,驱动杆端头A处的微型霍尔片在磁场中沿x轴方向做微小振动,其位移x与压力p成正比(x=αp,α0)。霍尔片的放大图如图乙所示,它由长×宽×厚=a×b×d,单位体积内自由电子数为n的金属制成,磁场方向垂直于x轴向上,磁感应强度大小为B=B0(1-β|x|),β0。无压力波输入时,霍尔片静止在x=0处,此时给霍尔片通以沿C1C2方向的电流I,则在侧面上D1、D2两点间产生霍尔电压U0。(1)指出D1、D2两点哪点电势高;(2)推导出U0与I、B0之间的关系式(提示:电流I与自由电子定向移动速率v之间关系为I=nevbd,其中e为电子电荷量)。解析(1)电流方向为C1C2,则电子运动方向为C2C1,由左手定则可判定电子偏向D2,所以D1点电势高;本课结束探究二磁流体发电机[情境探究]磁流体发电机是利用磁场偏转作用发电的。如图所示,A、B是两块在磁场中互相平行的金属板,一束在高温下形成的等离子束(气体在高温下发生电离,产生大量的等量异种电荷的粒子)射入磁场,A、B两板之间便产生电压。如果把A、B与用电器连接,A、B就是一个直流电源的两个电极。请思考:(1)图中A、B板哪一个是电源的正极?(2)若A、B两极板相距d,板间的磁场按照匀强磁场处理,磁感应强度为B,等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场,这个发电机的电动势是多大?要点提示(1)带正电的离子在洛伦兹力作用下偏转到B板并积累,B板为正极。(2)当离子所受静电力和洛伦兹力相等时,A、B之间的电压恒定为U,有qvB=qE=,得U=Bdv,E源=U=Bdv。[知识归纳]1.磁流体发电机的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。2.磁流体发电机的电动势(1)推导:设带电粒子的运动速度为v,带电荷量为q,磁场的磁感应强度为B,极板间距离为d,极板间电压为U,根据FB=FE,有qvB=qE=得U=Bdv。根据外电路断开时,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源=U=Bdv。(2)结论:E源=Bdv。等效为长度为d的导体棒切割磁感线3.能量转化物体内能直接转化为电能的低碳环保发电机。[应用体验]典例2磁流体发电的原理如图所示,将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中,在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻R连接,上、下板就是一个直流电源的两极,若稳定时等离子体在两板间均匀分布,电阻率为ρ,忽略边缘效应,下列判断正确的是(C)针对训练2(多选)目前世界上有一种新型发电机叫磁流体发电机,如图所示,将一束等离子体(包含大量正、负离子)喷射入磁场,在磁场中有两块金属板A、B,于是金属板上就会聚集电荷,产生电压。以下说法正确的是(ACD)A.B板带正电B.A板带正电C.其他条件不变,只增大射入速度,UAB增大D.其他条件不变,只增大磁感应强度,UAB增大解析根据左手定则,正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下,负离子进入磁场受到的洛伦兹力向上,最终会聚集在B、A板,则B板带正电,A板带负电,A正确,B错误;最后离子受力平衡,有,可得UAB=Bvd,故C、D正确。探究三电磁流量计[情境探究]电磁流量计是测量导电液体流量的一种仪器。如图所示,当导电液体沿测量管运动时,液体中的正、负离子在洛伦兹力作用下偏转,左右管壁电极间出现电势差。当正、负离子所受静电力与洛伦兹力平衡时,电势差就会保持稳定。因此,通过测量左右管壁电极间的电势差,即可间接确定管中导电液体的流量。请思考:电磁流量