3.5.2 洛伦兹力的应用 课件-2022-2023学年高二上学期物理教科版选修3-1

§3、5 洛伦兹力的应用 物理组：郭建强 几种仪器的工作原理 1、速度选择器 在如图所示的平行板器件中，电场强度和磁感应强度相互垂直，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。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。 ＋＋＋＋＋＋ －－－－－－ B 挡板 + v0 qE Bqv0 特点： （1）只选择速度，不选择粒子（质量、电量、电性）； （2）其中的E、B的方向不仅互相垂直，且还有确定的关系； （3）速度选择器中的粒子只能沿一个确定的方向通过。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . + - 速度选择器 照相底片 质谱仪的示意图 利用电场加速 利用磁场分离（B2） 测出条纹到狭缝S3的距离L，则粒子的荷质比是多少？ 氢核、氘核和α粒子哪个粒子打得远？ 2、质谱仪 例题一、如图所示，a、b、c、d为四个正离子，电量相等，速度大小关系为va＜vb= vc＜vd，质量关系为ma= mb＜mc= md，同时沿图示方向进入粒子速度选择器后，一粒子射向P1板，一粒子射向P2板，其余两粒子通过速度选择器后，进入另一磁场，分别打在A1和A2两点。则射到 P1板的是____粒子，射到P2板的 是___粒子，打在A1点的是____ 粒子，打在A2点的是____粒子。 a d b c 例题二、（多选）在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场，一个带电粒子垂直于电场和磁场方向射入场中，射出时粒子的动能减少了，为了使粒子射出时动能增加，在不计重力的情况下，可采取的办法是（ ） A.增大粒子射入时的速度 B.减小磁场的磁感应强度 C.增大电场的电场强度 D.改变粒子的带电性质　 BC 3、霍尔效应（教材P98“发展空间”） 4、磁流体发电机（教材P103“发展空间”） 5、电磁流量计 流量Q(m3/s)—单位时间内流过液体的体积. 例题三、（多选）在某化工厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向竖直向下，在前后两个内侧面a、c固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经测量管时，a、c两端电压为U，显示仪器显示污水流量Q（单位时间内排出的污水体积）。则（　 　） A．a侧电势比c侧电势高 B．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数将越大 C．若污水从右侧流入测量管，显示器显示为负值， 将磁场反向则显示为正值 D．污水流量Q与U成正比，与L、D无关 AC 例题四、设图中磁流体发电机的两块金属板的长度均为a，宽度均为b，金属板平行且正对放置，间距为d，其间有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感强度为B，导电流体的流速为v（保持不变）、电阻率为ρ，负载电阻的阻值为R．导电流体从一侧沿垂直磁场且与金属板平行的方向进入两板间，当开关K拨在1时，磁流体发电机对负载电阻供电；当开关拨在2时，磁流体发电机给平行板电容器充电，电容器间一个质量为m、电量为q的带电小球悬吊于天花板上，在电场力作用下从竖直位置向右偏摆的最大角度为θ．求： （1）当开关K拨在1时，负载电阻得到的电压； （2）电容器极板之间的距离S． 练习1、（多选）如图所示为一电磁流量计（即计算单位时间内流过某一横截面的体积）的原理图：一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动．导电液体中的自由电荷（负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差．当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定，则（ 　　） BC 练习2、如图所示为利用海流发电的磁流体发电机原理示意图，矩形发电管道水平东西放置，整个管道置于方向竖直向上。磁感应强度大小为B的匀强磁场中，其上、下两面是绝缘板，南、北两侧面M、N是电阻可忽略的导体板，两导体板与开关S和定值电阻R相连，已知发电管道长为L，宽为d，高为h，海水在发电管道内以恒定速率v朝正东方向流动。 发电管道内的海水在垂直流动方向 的电阻为r，海水在管道内流动时 受到摩擦阻力大小恒为f，不计 地磁场的影响，则（　 　） A．被侧面N的电势高 B．开关S断开时，M，N两端的电压为Bdv C．开关S闭合时，发电管道进、出口两端压力差 D．开关S闭合时，电阻R上的功率为 B 6、加速器 直线加速器 加速原理：利用加速电场对带电粒子做正功使带电粒子的动能增加，qU=Ek 直线加速器，多级加速 由动能定理得:带电粒子经n极的电场加速后增加的动能为： … 回旋加速器 加速条件：交流