第1章 习题课3 磁场与科技的应用-（课件）2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【南方凤凰台·5A新学案】人教版

第一章　安培力与洛伦兹力 习题课3　磁场与科技的应用 第1页 第一章　安培力与洛伦兹力 5A新学案 物理 · 选择性必修第二册 关键能力·分析应用 D A C B D B D Thank you for watching 第1页 第一章　安培力与洛伦兹力 5A新学案 物理 · 选择性必修第二册 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. 分类悟法 考向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＝eq \f(E,B)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． 3. 注意点： (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． 　在如图所示的平行板电容器中，电场强度E和磁感应强度B相互垂直，具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同，一质量为m、电荷量为q的粒子，以速度v0入射时，恰好沿虚线匀速直线运动，不计粒子重力，仅改变以下条件，下列说法中正确的是( ) A. 增大粒子所带的电荷量，则粒子所受电场力增大，粒子向下偏转 B. 若增大磁感应强度，粒子射出平行板间，动能增加 C. 增大粒子入射速度，同时增大磁感应强度，粒子电势能可能减小 D. 增大粒子入射速度，同时增大电场强度，粒子可能仍沿虚线匀速直线运动 解析：粒子以速度v0射入，恰好沿虚线运动，满足qE＝qv0B，改变电荷量，等式依然成立，即粒子仍沿虚线运动，A错误；增大磁感应强度，洛伦兹力增加，电场力做负功，动能减小，B错误；增大粒子入射速度，同时增大磁感应强度，粒子所受洛伦兹力增大，电场力做负功，电势能一定增大，C错误；增大粒子入射速度，同时增大电场强度，qE＝qv0B可能仍然成立，粒子可能仍沿虚线运动，D正确． 考向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、B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＝qeq \f(U,d) 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. 　如图所示为磁流体发电机的原理图．平行金属板M、N之间的距离为d，匀强磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向里，右端接有一负载R.现将大量等离子体从左侧以水平初速度v0喷射入磁场区域，已知发电机的内阻与板间磁场和粒子喷射速度无关，则下列说法中正确的是( ) A. 发电机稳定工作时的电动势为Bv0d B. 发电机稳定工作时，负载R两端的电压为Bv0d C. 仅减小磁流体的喷射速度，发电机的输出功率将增大 D. 仅减小负载R的阻值，发电机的总功率将减小 解析：发电机稳定工作时，等离子体受力平衡，有qeq \f(E,d)＝Bqv0，则E＝Bdv0，故A正确；发电机稳定工作时负载R两端的电压是路端电压，小于电动势，故B错误；发电机的输出功率P＝I2R＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(E,R＋r)))2R＝eq \f(B2d2v\o\al(2,0),R＋r2)R，减小速度，输出功率减小，故C错误；由以上分析可得P总＝eq \f(B2d2v\o\al(2,0),R＋r)，所以仅减小负载R的阻值，发电机的总功率变大，故D错误． 考向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． INCLUDEPICTURE"5A22-XZB2WL88.tif" 　　 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