1.2.2 洛伦兹力与现代科技-2022-2023学年高二物理同步课件（人教版2019选择性必修第二册）

1.2-2 洛伦兹力与现代科技 第一章 安培力和洛伦兹力 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 1 2、洛伦兹力的大小： v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB 1、洛伦兹力的方向： F洛⊥B F洛⊥v F洛⊥vB平面 3、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。 重要结论：洛伦兹力永远不做功！ v与B成θ时，F洛=qvBsinθ 【复习回顾】 左手定则 1.知道速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原理. 2.进一步了解洛伦兹力在科技生活中的应用，提高综合分析和计算能力. 【学习目标】 一、速度选择器 1.装置及要求 如图1，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧射入，不计粒子重力. 思考：若欲使带电粒子能够沿直线匀速通过，速度需要满足什么条件？ E B 速度选择器只对选择的粒子的速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求. 当F电＝ F洛 时，粒子才沿图示的直线运动，即： 特点： 1、当 时，粒子作匀速直线运动。 2、当 时，粒子向F洛方向偏转，F电做负功，粒子的动能减小，电势能增大. 3、当 时，粒子向F电方向偏转，F电做正功，粒子的动能增大，电势能减小. 例1(多选)如图所示，在带电的两平行金属板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，匀强电场场强为E，现有一电子以速度v0平行金属板射入场区，则（ ） BC （2） 若 A、B 两板相距为 d，板间的磁场按匀强磁场处理，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？ 思路导引： 正电荷到达B板，负电荷到达A板，两板之间形成电场，运动电荷受到与洛伦兹力方向相反的电场力，但电场力小于洛伦兹力，电荷继续向两板聚集，板间电场不断增强，电荷所受电场力不断增加，当电场力等于洛伦兹力时，板上电荷处于动态稳定状态。 一种用磁流体发电的装置如图 所示。平行金属板 A、B 之间有一个很强的磁场。将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）喷入磁场，A、B 两板间便产生电压。如果把 A、B 和用电器连接，A、B 就是一个直流电源的两个电极。 （1） A、B 板哪一个是电源的正极 ? v F洛 v F洛 二、磁流体发电机 B 板是电源的正极 （2） 若 A、B 两板相距为 d，板间的磁场按匀强磁场处理，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？ 完全解答： 设：板上电荷处于动态稳定时，板间电势差为U，板间电场强度为E。 此时：qvB=qE 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。 例2、(多选)磁流体发电是一项新兴技术.如图11所示，平行金属板之间有一个匀强磁场，将一束含有大量正、负离子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场，图中虚线框部分相当于发电机，把两个极板与用电器相连，则（ ） A.用电器中的电流方向为从A到B B.用电器中的电流方向为从B到A C.若只增大磁场的磁感应强度，发电机的电动势增大 D.若只增大喷入离子的速度，发电机的电动势增大 ACD 例3　磁流体发电的原理如图4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（ ） 图4 C 三、电磁流量计 如图电磁流量计的示意图. 流量Q：计算单位时间内流过某一横截面的液体体积 t时间内流体的长度l=vt t时间内流体的体积V体=sl=svt 单位时间内流过某一横截面的液体体积--流量 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，在管壁的上、下两侧堆积产生的.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加，此时，洛伦兹力和电场力平衡 V 例4　(多选)如图6所示为电磁流量计(即计算单位时间内流过某一横截面的液体体积)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.图中磁场方向垂直于纸面向里，大小为B，导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下偏转，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间的电势差就稳定为U