1.6 培优专题　洛伦兹力与现代科技-2024-2025学年高二物理同步培优学案（人教版2019选择性必修第二册）

第1.6节 培优专题 洛伦兹力与现代科技 学习目标　 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.学会应用工作原理解决实际问题。 提升1　速度选择器 1.作用：能把具有一定速度的粒子选择出来。 2.工作原理：如图，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧平行于极板射入，不计粒子重力。带电粒子沿虚线做匀速直线运动时，受到的静电力和洛伦兹力大小相等，方向相反，有qE＝qvB，得v＝。 3.速度选择器的特点 (1)v的大小v＝，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。 (2)当v>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v<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。 (4)速度选择器只能单向选择：若粒子从另一方向射入，则不能穿出速度选择器。 例1 如图所示，两个平行金属板M、N间为一个正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向由M板指向N板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为距离两极板相等且平行两极板的直线。一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0从O点射入，沿OO′方向匀速通过场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是 (　　) A.电荷量为－q的粒子以速度v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 B.电荷量为2q的粒子以速度v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 C.保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，则粒子仍能匀速通过场区 D.粒子以速度v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子仍能匀速通过场区 答案　C 解析　由题意知带正电的粒子能从左向右匀速通过场区，则竖直向上的洛伦兹力与竖直向下的静电力平衡，有qE＝qv0B，解得v0＝，可知平衡条件与电荷量的多少无关，因此电荷量为－q和2q的粒子以速度v0入射，都能从左向右匀速通过场区，A、B错误；当电场方向与磁场方向都与原来相反时，粒子所受静电力和洛伦兹力的方向仍相反，所以粒子以速度v0从O点沿OO′方向射入时仍能匀速通过场区，C正确；若粒子以速度v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子受到竖直向下的静电力与竖直向下的洛伦兹力，不能平衡，因此不能匀速通过场区，D错误。 训练1速度选择器简化模型如图所示，两极板P、Q之间的距离为d，极板间所加电压为U，两极板间有一方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质子以速度从左侧沿两板中心线进入板间区域，恰好沿直线运动，不计质子重力。下列说法正确的是（　　） A．P极板接电源的负极 B．匀强磁场的磁感应强度大小为 C．若仅将质子换成电子，则不能沿直线运动 D．若质子以速度从右侧沿中心线射入，仍能做匀速直线运动 【答案】B 【详解】AB．质子恰好做直线运动，由左手定则可知，质子受竖直向上的洛伦兹力，则质子受到的电场力竖直向下，电场方向向下，则P极板接电源的正极，由平衡条件有 又有 联立解得 故A错误，B正确； C．若仅将质子换成电子，由左手定则可知，电子受竖直向下的洛伦兹力，受向上的电场力，仍满足受力平衡，能沿直线运动，故C错误； D．若质子以速度从右侧沿中心线射入，由左手定则可知，质子受竖直向下的洛伦兹力，仍受向下的电场力，不满足受力平衡，不能做直线运动，故D错误。 故选B。 训练2如图所示为速度选择器原理图。在两平行板间，电场强度和磁感应强度B相互垂直，具有速度的粒子可以沿直线通过挡板上的小孔。关于带电粒子在速度选择器中的轨迹，下列说法正确的是（    ） A．带正电且速度大于的粒子向上偏 B．带正电且速度小于的粒子向上偏 C．带负电且速度小于的粒子向下偏 D．带负电且速度大于的粒子向上偏 【答案】A 【详解】AB．由题意可知，速度为v0的粒子，恰好可以匀速直线通过；对带正电粒子受力分析，即可知其受到的电场力竖直向下、洛伦兹力竖直向上，速度大于v0的粒子，受到的洛伦兹力更大，受合力向上，将向上偏转；速度小于v0的粒子，受到的电场力更大，受合力向下，将向下偏转，故A正确，B错误； CD．对带负电粒子受力分析，即可知其受到的电场力竖直向上、洛伦兹力竖直向下，速度大于v0的粒子，受到的洛伦兹力更大，受合力向下，将向下偏转；速度小于v0的粒子，受到的电场力更大，受合力向上，将向上偏转，故CD错误。 故选A。 提升2　磁流体发电机 1.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。 设带电粒子的运动速度为v，带电荷量为q，匀强磁场的磁感应强度为B，M、N极板间距离为d，极板间电压为U，当粒子(不计重力)匀速直线通过时，根据FB＝FE，有qvB＝qE＝，得U＝Bdv。 2.电源的电动势：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＝U＝Bdv。 3.电源正、负极的判断：根据左手定则可判断，正离子向M极板偏转，M极板积聚正离子，电势高，为发电机正极，N极板积聚负离子，电势低，为发电机负极。 4.电源内阻：r＝ρ。 例2 (多选)如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。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)沿垂直于磁场的方向喷入磁场。把P、Q与电阻R相连接，下列说法正确的是(　　) A.Q板的电势高于P板的电势 B.R中有由a向b方向的电流 C.增加等离子体中带电粒子个数，R中电流保持不变 D.若只增大P、Q间距离，R中电流增大 答案　BCD 解析　等离子体进入磁场，根据左手定则可知，正离子向上偏，打在上极板上，而负离子向下偏，打在下极板上，所以上极板带正电，下极板带负电，则P板的电势高于Q板的电势，流过电阻的电流方向由a到b，A错误，B正确；根据稳定时静电力大小等于洛伦兹力，即q＝qvB，则有U＝Bdv，由欧姆定律得I＝＝，则增加等离子体中带电粒子个数，R中电流保持不变，若只增大P、Q间距离，R中电流变大，C、D正确。 训练1（多选）磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术。如图所示，等离子体进入两平行极板之间的区域，速度为v，两金属板的板长（沿初速度方向）为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于等离子体初速度方向，并与极板平行，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间。当稳定发电时，电流表的示数为I。下列说法正确的是（　　） A．稳定发电时，带电粒子受到的洛伦兹力和电场力等大反向 B．稳定发电时，正电荷受洛伦兹力向上，负电荷受洛伦兹力向下 C．稳定发电时，产生的电动势大小为BLv D．稳定发电时，板间等离子体的等效阻值为 【答案】AD 【详解】ABC．等离子体飞入磁场中时，受到洛伦兹力的作用，根据左手定则判断知，正电荷向下极板聚集，负电荷向上极板聚集，在极板间产生竖直向上的电场，当粒子受到的洛伦兹力与电场力等大反向时，稳定发电。由 可得稳定发电时，极板间的电动势 故A正确，BC错误； D．由题意，根据闭合电路欧姆定律有 可得稳定发电时，板间等离子体的等效阻值为 故D正确。 故选AD。 训练2一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，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于电源，A、B就是电源的两极，则下列说法正确的是（    ） A．用电器中的电流方向从到 B．带负电的粒子受洛伦兹力方向向上 C．若只增强磁场，发电机的电动势将增大 D．若将发电机与用电器断开，A板积累的电荷会一直增多 【答案】C 【详解】AB．根据左手定则可知，正离子受向上的洛伦兹力偏向A板，负离子受向下的洛伦兹力偏向B板，则用电器中的电流从到，故AB错误； C．当达到平衡时有 解得 若只增强磁场，发电机的电动势将增大，故C正确； D．若将发电机与用电器断开，两板间电势差等于时达到稳定状态，此后A板积累的电荷不再增加，故D错误； 故选C。 提升3　电磁流量计 1.作用：测量管道内带电液体的流量 2.工作原理：如图甲、乙所示的是电磁流量计的示意图。 设圆管的直径为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多，此时，洛伦兹力和静电力平衡，有qvB＝qE＝q，所以v＝，又圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝。根据左手定则可判知φa<φB。 例3 (多选)(2024·四川成都高二期末)某污水处理站的管道中安装了如图所示的电磁流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于上表面向下，前后两面的内侧固定有薄金属板作为电极。含有大量正负离子(离子重力不计)的污水充满管道从左向右流经该装置时，电压表所显示的两电极间的电压为U，则(　　) A.电磁流量计后表面的电势高于前表面的电势 B.污水的流速v＝ C.污水的流速v＝ D.若仅增大污水中正负离子的浓度，则两电极间的电压U将增大 答案　AB 解析　含有大量正负离子(离子重力不计)的污水充满管道从左向右流经该装置时，根据左手定则，正离子向后表面偏转，负离子向前表面偏转，后表面的电势高于前表面的电势，A正确；当前、后表面粒子聚集到一定程度时，粒子不再发生偏转，由平衡条件得qvB＝qE，前后表面间的场强E＝，联立解得v＝，B正确，C错误；由于U＝Bbv，则两电极间的电压U与污水流速有关，流速越大，电压U越大，而与污水中正负离子的浓度无关，D错误。 训练1（多选）为了诊断病人的心脏功能和动脉中血液黏滞情况，可使用电磁流量计测量血管中血液的流速和流量。如图所示是电磁流量计测量血管中血液流速的示意图，血管中存在着大量正负离子水平向左定向流动，现使血管处于磁感应强度为的匀强磁场中，测得血管两侧电压为。已知血管的直径为，假定血管中各处液体的流速稳定时恒为，忽略重力影响，则（　　） A．血管中水平向左运动的正离子所受洛伦兹力垂直纸面向上 B．处电势比处电势低 C．流速稳定时，血管两侧电压为 D．流速稳定时， 【答案】BC 【详解】A．根据左手定则可得，血管中水平向左运动的正离子所受洛伦兹力在纸面内向下，故A错误； B．根据左手定则可知，正电粒子向下偏转，所以b处电势比a处电势高，故B正确； CD．当电场力等于洛伦兹力 时，达到平衡，此时 即 故C正确，D错误。 故选BC。 训练2某学校安装了反渗透RO膜过滤净水器，经过过滤净化的直饮水进入了教室。净水器如果有反渗透RO膜组件，会产生一部分无法过滤的自来水，称为“废水”，或称“尾水”。“尾水”中含有较多矿物质及其他无法透过反渗透RO膜的成分，不能直接饮用，但可以浇花、拖地。该学校的物理兴趣小组为了测量直饮水供水处“尾水”的流量，将“尾水”接上电磁流量计，如图所示。已知流量计水管直径为d，垂直水管向里的匀强磁场磁感应强度大小为B，稳定后M、N两点之间电压为U。则（    ） A．M点的电势低于N点的电势 B．“尾水”中离子所受洛伦兹力方向由M指向N C．“尾水”的流速为 D．“尾水”的流量为 【答案】A 【详解】AB.根据左手定则，正离子所受洛伦兹力方向由M指向N，向N侧偏转，负离子所受洛伦兹力方向由N指向M，向M侧偏转，M点的电势低于N点的电势，故A正确，B错误； C.正、负离子达到稳定状态时，有 可得流速 故C错误； D.“尾水”的流量 故D错误。 故选A。 随堂对点自测 1.(速度选择器)如图所示为速度选择器示意图，P1、P2为其两个极板且水平放置。某带电粒子带电荷量为q，以速度v0从S1射入，恰能沿虚线从S2射出。不计粒子重力，下列说法正确的是(　　) A.该粒子一定带正电 B.若该粒子以速度v0从S2射入，也能沿虚线从S1射出 C.若该粒子以速度2v0从S1射入，仍能沿虚线从S2射出 D.若该粒子带电荷量变为2q，以速度v0从S1射入，仍能沿虚线从S2射出 答案　D 解析　不论粒子带电性质如何，静电力和洛伦兹力都平衡，所以粒子带电性质无法判断，A错误；若从S2射入，假设粒子带正电，则静电力方向竖直向下，洛伦兹力方向也竖直向下，合力向下，不会沿虚线从S1射出，B错误；若粒子的速度为2v0，则q·2v0B>qE，受力不平衡，不会沿虚线从S2射出，C错误；若粒子电荷量为2q，速度v0不变，则仍有2qE＝2qv0B，仍能沿虚线从S2射出，D正确。 2.(磁流体发电机)(多选)磁流体发电是一项新兴技术，如图是磁流体发电机的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度大小为B。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)垂直于磁场的方向喷入磁场，每个离子的速度都为v，电荷量大小都为q，A、B两板间距为d，稳定时，下列说法中正确的是 (　　) A.电流从A板经电阻流向B板 B.图中B板是电源的正极 C.电源的电动势为Bvd D.增大磁感应强度可以增大电路中的电流 答案　BCD 解析　根据左手定则知，正离子偏向B板，所以B板是电源的正极，电流从B板经电阻流向A板，故A错误，B正确；由平衡条件得q＝qvB，故电源的电动势为U＝Bvd，电流I＝＝，故磁感应强度B越大，电流I越大，故C、D正确。 3.(电磁流量计)(多选)为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上下表面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前、后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，接在M、N两端间的电压表将显示两极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是(　　) A.N端的电势比M端的高 B.若污水中正、负离子数相同，则流量计前、后表面的电势差为零 C.电压表的示数U跟a和b都成正比，跟c无关 D.电压表的示数U跟污水的流量Q成正比 答案　AD 解析　由左手定则可知，不管污水中正、负离子数如何，都有φN>φM，选项A正确，B错误；当正、负离子受力平衡时有qvB＝q，得v＝，流量Q＝Sv＝，选项C错误，D正确。 4.如图所示，在真空中两块带电金属板水平正对放置，在板间形成匀强电场，电场方向竖直向下。板间同时存在与匀强电场正交的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一带电粒子以某一初速度从两板的左端中央，沿垂直于电场、磁场的方向射入场中，恰好无偏转地通过场区。已知两板间距为d，两板间电势差为U，磁感应强度的大小为B，不计电子所受重力。则（　　） A．粒子一定带正电 B．该粒子的速度 C．若只将粒子的初速度变为2倍，其将往上偏 D．若只将粒子的电荷量变为2倍，其将无偏转 【答案】D 【详解】A．粒子无偏转地通过场区时，所受电场力和洛伦兹力平衡，只要满足无论电性如何，两个力的方向始终相反，故A错误； B．根据 可得 故B错误； C．由于不确定带电粒子的电性，无法确定洛伦兹力的方向，即无法判断偏转的反向，故C错误； D．若只将粒子的电荷量变为2倍，由于，将无偏转通过场区，故D正确。 故选D。 5．磁流体发电机工作原理如图所示，a、b是正对的两个电阻可忽略的导体电极，面积均为S，间距为d，分别与阻值为R的负载电阻相连。a、b之间存在匀强磁场，当一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v0向右进入a、b之间时，运动的带电粒子受到磁场力的作用，使a、b之间产生了电势差。已知a、b之间等离子体的等效电阻为，通过负载电阻的电流方向由2指向1，负载电阻两端的电压为U，则关于a、b之间磁感应强度B的大小和方向，下列说法正确的是（　　） A．，垂直纸面向里 B．，垂直纸面向外 C．，垂直纸面向外 D．，垂直纸面向里 【答案】A 【详解】通过负载电阻R的电流由2向1，可知上极板带正电，根据左手定则可知，磁感应强度垂直纸面向里，负载电阻两端的电压为U，则 联立解得 故选A。 基础对点练 题组一　速度选择器 1.在如图所示的平行板器件中(极板长度有限)，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子(　　) A.一定带正电 B.速度v＝ C.若速度v>，粒子一定不能从板间射出 D.若此粒子从右端沿虚线方向射入，仍做直线运动 答案　B 解析　若粒子带负电，则受到竖直向上的静电力和竖直向下的洛伦兹力，可以做直线运动；若粒子带正电，则受到竖直向下的静电力和竖直向上的洛伦兹力，可以做直线运动，A错误；因为该粒子做直线运动，所以在竖直方向上所受合力为零，故qE＝qvB，得v＝，B正确；若v>，则qvB>qE，粒子偏转，做曲线运动，粒子可能从板间射出，也可能打在极板上，C错误；若此粒子从右端沿虚线方向射入平行板，静电力与洛伦兹力沿同一方向，粒子不能做直线运动，D错误。 2.(多选)如图所示是一个速度选择器，它由两块平行金属板构成，两板间距为d，工作时在两板上加一定电压U，使两板间形成匀强电场，同时还需要在两板间垂直于电场方向上加一匀强磁场，磁感应强度大小为B，当质量为m、电荷量为＋q的粒子从O点以速度v0进入速度选择器时，恰好可以沿中线OO′做匀速直线运动，粒子重力可忽略不计。下列判断正确的是(　　) A.匀强磁场方向垂直纸面向里 B.v0＝ C.当粒子质量不变，带电荷量加倍时粒子会向上偏转 D.当粒子质量不变，带电荷量为－q时粒子会向下偏转 答案　AB 解析　速度选择器中粒子做匀速直线运动，静电力和洛伦兹力等大反向，可判断匀强磁场方向垂直纸面向里，A正确；粒子受力平衡应满足qv0B＝q，得v0＝，B正确；根据qv0B＝q，可知粒子运动与q和m无关，C错误；当粒子带负电时，静电力和洛伦兹力均反向，粒子仍受力平衡，不会偏转，D错误。 题组二　磁流体发电机 3.(2024·广东实验中学开学考试)如图为磁流体发电机的原理图，等离子体束(含有正、负离子)以某一速度垂直喷射入由一对磁极C、D产生的匀强磁场中，A、B是一对平行于磁场放置的金属板。稳定后电流表中的电流从“＋”极流向“－”极，由此可知(　　) A.D磁极为N极 B.正离子向B板偏转 C.负离子向D磁极偏转 D.离子在磁场中偏转过程洛伦兹力对其做正功 答案　A 解析　根据电流的方向知，A板带正电，B板带负电，正离子向A板偏转，负离子向B板偏转。根据左手定则知，D磁极为N极，C磁极为S极，选项A正确，B、C错误；因为洛伦兹力的方向与速度方向垂直，所以洛伦兹力不做功，选项D错误。 4.如图所示为等离子体发电机的示意图。高温燃烧室产生的大量的正、负离子被加速后垂直于磁场方向喷入发电通道的磁场中。在发电通道中有两块相距为d的平行金属板，两金属板外接电阻R。若磁场的磁感应强度为B，等离子体进入磁场时的速度为v，系统稳定时发电通道的电阻为r。则下列表述正确的是(　　) A.上金属板为发电机的负极，电路中电流为 B.下金属板为发电机的正极，电路中电流为 C.上金属板为发电机的正极，电路中电流为 D.下金属板为发电机的负极，电路中电流为 答案　C 解析　根据左手定则可知，正离子受到的洛伦兹力向上，所以上金属板带正电，即上板为正极。稳定后有q＝qvB，解得E＝Bdv，根据闭合电路的欧姆定律得I＝＝，故选项C正确。 题组三　电磁流量计 5.(2024·北京房山高二期中)在实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是(　　) A.当污水中离子浓度升高时，MN两点间电压将增大 B.磁感应强度B不变，当污水流速恒定时，MN两点间电压U为零 C.测出磁感应强度B及MN两点间电压U的值，就能够推算污水的流量 D.测出磁感应强度B、直径d及MN两点间电压U的值，就能推算污水的流量 答案　D 解析　根据左手定则，正离子向下偏转，负离子向上偏转，当洛伦兹力等于静电力时qvB＝q，则U＝dvB，可知，当污水中离子浓度升高时，MN两点间电压不变，A错误；由A项分析可知，MN两点间电压U不为零，B错误；流量值为Q＝＝Sv＝·＝，需要测出磁感应强度、直径和电势差才能算出流量值，C错误，D正确。 6.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正、负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作匀强电场，血液中的离子所受的静电力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.04 T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(　　) A.1.3 m/s，a正、b负 B.2.7 m/s，a正、b负 C.1.3 m/s，a负、b正 D.2.7 m/s，a负、b正 答案　A 解析　血液中正、负离子流动时，根据左手定则，正离子受到向上的洛伦兹力，负离子受到向下的洛伦兹力，所以正离子向上偏转，负离子向下偏转，则a极带正电，b极带负电。最终血液中的离子所受的静电力和磁场力的合力为零，有q＝qvB，所以v＝＝ m/s≈1.3 m/s。故A正确，B、C、D错误。 综合提升练 7.(多选)(2024·湖北荆州高二统考)磁流体发电技术就是把燃料(石油、天然气、燃煤、核能等)直接加热成易于电离的气体，使之在2 000 ℃的高温下电离成导电的离子流，以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电流体产生的作用，从而形成电流，其原理图如图所示。已知等离子体射入的初速度为v0，匀强磁场磁感应强度大小为B，平行金属板A、B的长度为a、宽度为b、间距为L，金属板A、B的宽度为b的边外接阻值为R的定值电阻，稳定后，等离子体均匀分布在金属板A、B之间，且电阻率为ρ，不计离子的重力及离子间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A.电流从金属板B流经电阻R到金属板A B.将磁流体发电机看成是电源，则电源内阻r＝ρ C.电流表的读数为I＝ D.将金属板A、B水平旋转90°，再将阻值为R的电阻接在金属板长度为a的边两端，电流表的读数不变 答案　ACD 解析　由左手定则可知，正电荷受到向下的洛伦兹力而向下偏转，在金属板B上聚集，故金属板B为正极，电流从金属板B流经电阻R到金属板A，A正确；将磁流体发电机看成是电源，由电阻定律可知电源内阻r＝ρ，B错误；电路中的电流稳定后，电荷受到的洛伦兹力和静电力大小相等，即q＝qv0B，整个回路的电流I＝，联立解得I＝，C正确；由以上分析可知，电流的大小只与金属板的面积有关，故旋转两金属板，并将阻值为R的电阻接在金属板A、B的长度为a的边两端后，电流表的读数不变，D正确。 8.(2024·山东临沂高二期末)电磁流量计是随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。主要有直流式和感应式两种。如图所示直流式电磁流量计，外加磁感应强度为B的水平匀强磁场垂直于管轴，在竖直径向a、b处装有两个电极，用来测量含有大量正、负离子的液体通过磁场时所产生的电势差大小U。液体的流量Q可表示为Q＝·，其中d为管道直径，k为修正系数，用来修正导出公式时未计及的因素(如流量计管道内的流速并不均匀等)的影响。那么A应该为(　　) A.恒定常数 B.管道的横截面积 C.液体的流速 D.液体中单位时间内流过某一横截面的电荷量 答案　B 解析　由图可知，含有大量正、负离子的液体从入口进入管道，根据左手定则可知，带正电的离子向上偏转，带负电的离子向下偏转，当显示器的示数稳定时，则在管道内形成向下的匀强电场，则有qvB＝qE，而E＝，流量Q＝Sv，联立解得Q＝，所以Q＝·式中的A应该为管道的横截面积S，故B正确。 9.（多选）如图，两极板P、Q之间的距离为，极板间所加电压为，两极板间有一方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质子以速度从左侧两板边缘连线的中点沿两板中心线进入板间区域，恰好沿直线运动，不计质子重力。下列说法正确的是（　　） A．P极板接电源的负极 B．磁感应强度大小为 C．若仅将质子的速度变为，则质子在该区域运动过程中电势能增大 D．若一电子（不计重力）以速度从左侧两板边缘连线的中点沿虚线进入板间，也将沿直线运动 【答案】CD 【详解】A．质子恰好沿直线运动，根据左手定则可知，质子受到的洛伦兹力向上，则质子受到的电场力向下，板间场强方向向下，P极板接电源的正极，故A错误； B．根据受力平衡可得 解得磁感应强度大小为 故B错误； C．若仅将质子的速度变为2倍，则洛伦兹力大于电场力，质子向上偏转，电场力对质子做负功，质子的电势能增大，故C正确； D．若一电子（不计重力）以速度从左侧两板边缘连线的中点沿虚线进入板间，电子受到的电场力向上，受到的洛伦兹力向下，仍满足受力平衡，能沿直线运动，故D正确。 故选CD。 10．磁流体发电机工作原理如图所示，a、b是正对的两个电阻可忽略的导体电极，面积均为S，间距为d，分别与负载电阻R相连。a、b之间存在匀强磁场，当高温等离子电离气体以速度向右进入a、b之间时，运动的电离气体受到磁场作用，使a、b之间产生了电势差，理想电压表的示数为U，通过负载电阻R的电流由1指向2。已知a、b之间等离子体的等效电阻为，则关于a、b之间磁感应强度B的大小和方向，下列说法正确的是（　　） A．，垂直纸面向里 B．，垂直纸面向外 C．，垂直纸面向外 D．，垂直纸面向里 【答案】B 【详解】通过负载电阻R的电流由1指向2，可知下极板带正电，根据左手定则可知，磁感应强度垂直纸面向外； 理想电压表的示数为U，可知感应电动势为 当发电通道上下表面间的电势差稳定时，有 解得 故选B。 11．某化工厂的排污管末端安装如图所示的电磁流量计。流量计处于方向竖直向下的匀强磁场中，其测量管由绝缘材料制成，长为直径为，左右两端开口，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极。当污水（含有大量的正、负离子）充满管口从左向右流经该测量管时，稳定后两端的电压为，显示仪器显示污水流量为（单位时间内排出的污水体积）下列说法正确的是（    ） A．匀强磁场的磁感应强度 B．侧电势比侧电势低 C．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大 D．污水流量与成正比，与无关 【答案】A 【详解】ACD．流量 又因为电场力等于洛伦兹力，达到平衡时，电势差稳定，即 解得 U的大小与粒子浓度无关，所以流量 解得 故A正确，CD错误； B．磁场方向竖直向下，由左手定则，污水中的正离子聚集到端，负离子聚集到端，侧电势比侧电势高，B错误； 故选A。 培优加强练 12.如图所示是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d，板平面的面积为S，内有磁感应强度为B的匀强磁场。现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性)垂直喷 入磁场，每个离子的速度为v，负载电阻的阻值为R，当发电机稳定发电时，负载电阻中的电流为I，求： (1)a、b两板哪块板的电势高； (2)磁流体发电机的电动势E； (3)两板间等离子体的电阻率ρ。 答案　(1)a板　(2)Bdv　(3) 解析　(1)根据左手定则，正离子向上偏转，所以a板带正电，电势高。 (2)稳定发电时，若外电路断开，则离子在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡状态，有qvB＝q 解得E＝Bdv。 (3)根据闭合电路欧姆定律，有I＝ r为板间等离子体的电阻，且r＝ρ 联立解得电阻率ρ的表达式为ρ＝。 13.（多选）如图所示的磁流体发电机，两金属板间距为，板足够长，板宽为。若等离子体均匀喷入两极板（设单位体积正、负离子的个数均为），等离子体质量均为，带电量分别为、，均以速度沿着与板面平行的方向射入两板间，两板间还有与粒子速度方向垂直的匀强磁场，磁感应强度为。若此发电机两极板输出的电压为，则此发电机输出的电流可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】AC 【详解】由于两板间电压为U，则两板间电场强度为 又设粒子进入两板间时的速度v由和两分量合成，即 并令满足 则 这样，由对应产生的磁场力恰与电场力相抵消，而由对应产生的磁场力则使粒子在磁场中做圆周运动，其对应半径为 当，即 时，与极板距离小于2R的粒子可以打到极板而形成电流，单位时间内打到一块极板上的粒子数为 此时发电机的输出电流为 当，即 时，全部入射粒子均可击中极板，故此时发电机的输出电流为 故选AC。 14．（多选）如图为某款新型电磁泵的简易装置图。泵体是一个长、宽、高分别为、、的长方体，上下两面M、N为金属极板，当与电源相连时会在两极板间的导电液体中产生自上而下的恒定电流，泵体处于垂直纸面向外磁感应强度为的匀强磁场中。导电液的电阻率为，密度为，重力加速度为，工作时泵体始终充满液体，下列说法正确的是（　　） A．电磁泵稳定工作时，磁场对导电液的作用力为 B．导电液的流速稳定为时，电源的输出功率为 C．该电磁泵中导电液流速与抽液高度的关系为 D．该电磁泵的最大抽液高度为 【答案】ACD 【详解】A．将通电导电液看成导体棒，受到的安培力 F=BIL=BIc 根据左手定则可知磁场对导电液的作用力方向为水平向左，故A正确； B．电源提供的电功率一部分为安培力的功率 P1=Fv=BIcv 另一部分为导电液产生的热功率，故B错误； CD．由安培力做功的特点可知电磁泵的机械功率等于安培力的功率，所以 P机= P1 设∆t内被抽至泵体中的液体的质量为 ∆m=Dbcv∆t ∆t内被抽至泵体中的液体的动能的增加量 ∆Ek=∆mv2=Dbcv3∆t ∆t内被抽至泵体中的液体的重力势能的增加量为 ∆Ep=∆mgh=Dbcvgh∆t 电磁泵的机械功率等于单位时间内被抽至泵内的液体的动能增加量和重力势能增加量之和，即 P机= 联立可得 BIcv =Dbcv3∆t+ Dbcvgh 即 故当v＝0时，即导电液的流速为零时，上式中的h最大 故CD正确。 故选ACD。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第1.6节 培优专题 洛伦兹力与现代科技 学习目标　 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.学会应用工作原理解决实际问题。 提升1　速度选择器 1.作用：能把具有一定速度的粒子选择出来。 2.工作原理：如图，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧平行于极板射入，不计粒子重力。带电粒子沿虚线做匀速直线运动时，受到的静电力和洛伦兹力大小相等，方向相反，有qE＝qvB，得v＝。 3.速度选择器的特点 (1)v的大小v＝，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。 (2)当v>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v<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。 (4)速度选择器只能单向选择：若粒子从另一方向射入，则不能穿出速度选择器。 例1 如图所示，两个平行金属板M、N间为一个正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场方向由M板指向N板，磁场方向垂直纸面向里，OO′为距离两极板相等且平行两极板的直线。一质量为m、电荷量为＋q的带电粒子，以速度v0从O点射入，沿OO′方向匀速通过场区，不计带电粒子的重力，则以下说法正确的是 (　　) A.电荷量为－q的粒子以速度v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 B.电荷量为2q的粒子以速度v0从O点沿OO′方向射入时，不能匀速通过场区 C.保持电场强度和磁感应强度大小不变，方向均与原来相反，则粒子仍能匀速通过场区 D.粒子以速度v0从右侧的O′点沿O′O方向射入，粒子仍能匀速通过场区 训练1速度选择器简化模型如图所示，两极板P、Q之间的距离为d，极板间所加电压为U，两极板间有一方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质子以速度从左侧沿两板中心线进入板间区域，恰好沿直线运动，不计质子重力。下列说法正确的是（　　） A．P极板接电源的负极 B．匀强磁场的磁感应强度大小为 C．若仅将质子换成电子，则不能沿直线运动 D．若质子以速度从右侧沿中心线射入，仍能做匀速直线运动 训练2如图所示为速度选择器原理图。在两平行板间，电场强度和磁感应强度B相互垂直，具有速度的粒子可以沿直线通过挡板上的小孔。关于带电粒子在速度选择器中的轨迹，下列说法正确的是（    ） A．带正电且速度大于的粒子向上偏 B．带正电且速度小于的粒子向上偏 C．带负电且速度小于的粒子向下偏 D．带负电且速度大于的粒子向上偏 提升2　磁流体发电机 1.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。 设带电粒子的运动速度为v，带电荷量为q，匀强磁场的磁感应强度为B，M、N极板间距离为d，极板间电压为U，当粒子(不计重力)匀速直线通过时，根据FB＝FE，有qvB＝qE＝，得U＝Bdv。 2.电源的电动势：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＝U＝Bdv。 3.电源正、负极的判断：根据左手定则可判断，正离子向M极板偏转，M极板积聚正离子，电势高，为发电机正极，N极板积聚负离子，电势低，为发电机负极。 4.电源内阻：r＝ρ。 例2 (多选)如图所示是磁流体发电机的示意图，两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。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)沿垂直于磁场的方向喷入磁场。把P、Q与电阻R相连接，下列说法正确的是(　　) A.Q板的电势高于P板的电势 B.R中有由a向b方向的电流 C.增加等离子体中带电粒子个数，R中电流保持不变 D.若只增大P、Q间距离，R中电流增大 训练1（多选）磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术。如图所示，等离子体进入两平行极板之间的区域，速度为v，两金属板的板长（沿初速度方向）为L，板间距离为d，金属板的正对面积为S，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于等离子体初速度方向，并与极板平行，负载电阻为R，等离子体充满两板间的空间。当稳定发电时，电流表的示数为I。下列说法正确的是（　　） A．稳定发电时，带电粒子受到的洛伦兹力和电场力等大反向 B．稳定发电时，正电荷受洛伦兹力向上，负电荷受洛伦兹力向下 C．稳定发电时，产生的电动势大小为BLv D．稳定发电时，板间等离子体的等效阻值为 训练2一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，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场。图中虚线框部分相当于电源，A、B就是电源的两极，则下列说法正确的是（    ） A．用电器中的电流方向从到 B．带负电的粒子受洛伦兹力方向向上 C．若只增强磁场，发电机的电动势将增大 D．若将发电机与用电器断开，A板积累的电荷会一直增多 提升3　电磁流量计 1.作用：测量管道内带电液体的流量 2.工作原理：如图甲、乙所示的是电磁流量计的示意图。 设圆管的直径为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多，此时，洛伦兹力和静电力平衡，有qvB＝qE＝q，所以v＝，又圆管的横截面积S＝πD2，故流量Q＝Sv＝。根据左手定则可判知φa<φB。 例3 (多选)(2024·四川成都高二期末)某污水处理站的管道中安装了如图所示的电磁流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口，磁感应强度为B的匀强磁场方向垂直于上表面向下，前后两面的内侧固定有薄金属板作为电极。含有大量正负离子(离子重力不计)的污水充满管道从左向右流经该装置时，电压表所显示的两电极间的电压为U，则(　　) A.电磁流量计后表面的电势高于前表面的电势 B.污水的流速v＝ C.污水的流速v＝ D.若仅增大污水中正负离子的浓度，则两电极间的电压U将增大 训练1（多选）为了诊断病人的心脏功能和动脉中血液黏滞情况，可使用电磁流量计测量血管中血液的流速和流量。如图所示是电磁流量计测量血管中血液流速的示意图，血管中存在着大量正负离子水平向左定向流动，现使血管处于磁感应强度为的匀强磁场中，测得血管两侧电压为。已知血管的直径为，假定血管中各处液体的流速稳定时恒为，忽略重力影响，则（　　） A．血管中水平向左运动的正离子所受洛伦兹力垂直纸面向上 B．处电势比处电势低 C．流速稳定时，血管两侧电压为 D．流速稳定时， 训练2某学校安装了反渗透RO膜过滤净水器，经过过滤净化的直饮水进入了教室。净水器如果有反渗透RO膜组件，会产生一部分无法过滤的自来水，称为“废水”，或称“尾水”。“尾水”中含有较多矿物质及其他无法透过反渗透RO膜的成分，不能直接饮用，但可以浇花、拖地。该学校的物理兴趣小组为了测量直饮水供水处“尾水”的流量，将“尾水”接上电磁流量计，如图所示。已知流量计水管直径为d，垂直水管向里的匀强磁场磁感应强度大小为B，稳定后M、N两点之间电压为U。则（    ） A．M点的电势低于N点的电势 B．“尾水”中离子所受洛伦兹力方向由M指向N C．“尾水”的流速为 D．“尾水”的流量为 随堂对点自测 1.(速度选择器)如图所示为速度选择器示意图，P1、P2为其两个极板且水平放置。某带电粒子带电荷量为q，以速度v0从S1射入，恰能沿虚线从S2射出。不计粒子重力，下列说法正确的是(　　) A.该粒子一定带正电 B.若该粒子以速度v0从S2射入，也能沿虚线从S1射出 C.若该粒子以速度2v0从S1射入，仍能沿虚线从S2射出 D.若该粒子带电荷量变为2q，以速度v0从S1射入，仍能沿虚线从S2射出 2.(磁流体发电机)(多选)磁流体发电是一项新兴技术，如图是磁流体发电机的示意图。平行金属板A、B之间有一个很强的匀强磁场，磁感应强度大小为B。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)垂直于磁场的方向喷入磁场，每个离子的速度都为v，电荷量大小都为q，A、B两板间距为d，稳定时，下列说法中正确的是 (　　) A.电流从A板经电阻流向B板 B.图中B板是电源的正极 C.电源的电动势为Bvd D.增大磁感应强度可以增大电路中的电流 3.(电磁流量计)(多选)为监测某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上下表面方向加磁感应强度大小为B的匀强磁场，在前、后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，接在M、N两端间的电压表将显示两极间的电压U。若用Q表示污水流量(单位时间内排出的污水体积)，下列说法中正确的是(　　) A.N端的电势比M端的高 B.若污水中正、负离子数相同，则流量计前、后表面的电势差为零 C.电压表的示数U跟a和b都成正比，跟c无关 D.电压表的示数U跟污水的流量Q成正比 4.如图所示，在真空中两块带电金属板水平正对放置，在板间形成匀强电场，电场方向竖直向下。板间同时存在与匀强电场正交的匀强磁场，方向垂直纸面向里。一带电粒子以某一初速度从两板的左端中央，沿垂直于电场、磁场的方向射入场中，恰好无偏转地通过场区。已知两板间距为d，两板间电势差为U，磁感应强度的大小为B，不计电子所受重力。则（　　） A．粒子一定带正电 B．该粒子的速度 C．若只将粒子的初速度变为2倍，其将往上偏 D．若只将粒子的电荷量变为2倍，其将无偏转 5．磁流体发电机工作原理如图所示，a、b是正对的两个电阻可忽略的导体电极，面积均为S，间距为d，分别与阻值为R的负载电阻相连。a、b之间存在匀强磁场，当一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v0向右进入a、b之间时，运动的带电粒子受到磁场力的作用，使a、b之间产生了电势差。已知a、b之间等离子体的等效电阻为，通过负载电阻的电流方向由2指向1，负载电阻两端的电压为U，则关于a、b之间磁感应强度B的大小和方向，下列说法正确的是（　　） A．，垂直纸面向里 B．，垂直纸面向外 C．，垂直纸面向外 D．，垂直纸面向里 基础对点练 题组一　速度选择器 1.在如图所示的平行板器件中(极板长度有限)，电场强度E和磁感应强度B相互垂直。一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子(　　) A.一定带正电 B.速度v＝ C.若速度v>，粒子一定不能从板间射出 D.若此粒子从右端沿虚线方向射入，仍做直线运动 2.(多选)如图所示是一个速度选择器，它由两块平行金属板构成，两板间距为d，工作时在两板上加一定电压U，使两板间形成匀强电场，同时还需要在两板间垂直于电场方向上加一匀强磁场，磁感应强度大小为B，当质量为m、电荷量为＋q的粒子从O点以速度v0进入速度选择器时，恰好可以沿中线OO′做匀速直线运动，粒子重力可忽略不计。下列判断正确的是(　　) A.匀强磁场方向垂直纸面向里 B.v0＝ C.当粒子质量不变，带电荷量加倍时粒子会向上偏转 D.当粒子质量不变，带电荷量为－q时粒子会向下偏转 题组二　磁流体发电机 3.(2024·广东实验中学开学考试)如图为磁流体发电机的原理图，等离子体束(含有正、负离子)以某一速度垂直喷射入由一对磁极C、D产生的匀强磁场中，A、B是一对平行于磁场放置的金属板。稳定后电流表中的电流从“＋”极流向“－”极，由此可知(　　) A.D磁极为N极 B.正离子向B板偏转 C.负离子向D磁极偏转 D.离子在磁场中偏转过程洛伦兹力对其做正功 4.如图所示为等离子体发电机的示意图。高温燃烧室产生的大量的正、负离子被加速后垂直于磁场方向喷入发电通道的磁场中。在发电通道中有两块相距为d的平行金属板，两金属板外接电阻R。若磁场的磁感应强度为B，等离子体进入磁场时的速度为v，系统稳定时发电通道的电阻为r。则下列表述正确的是(　　) A.上金属板为发电机的负极，电路中电流为 B.下金属板为发电机的正极，电路中电流为 C.上金属板为发电机的正极，电路中电流为 D.下金属板为发电机的负极，电路中电流为 题组三　电磁流量计 5.(2024·北京房山高二期中)在实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出，流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积。空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是(　　) A.当污水中离子浓度升高时，MN两点间电压将增大 B.磁感应强度B不变，当污水流速恒定时，MN两点间电压U为零 C.测出磁感应强度B及MN两点间电压U的值，就能够推算污水的流量 D.测出磁感应强度B、直径d及MN两点间电压U的值，就能推算污水的流量 6.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度。电磁血流计由一对电极a和b以及磁极N和S构成，磁极间的磁场是均匀的。使用时，两电极a、b均与血管壁接触，两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图所示。由于血液中的正、负离子随血流一起在磁场中运动，电极a、b之间会有微小电势差。在达到平衡时，血管内部的电场可看作匀强电场，血液中的离子所受的静电力和磁场力的合力为零。在某次监测中，两触点的距离为3.0 mm，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 μV，磁感应强度的大小为0.04 T。则血流速度的近似值和电极a、b的正负为(　　) A.1.3 m/s，a正、b负 B.2.7 m/s，a正、b负 C.1.3 m/s，a负、b正 D.2.7 m/s，a负、b正 综合提升练 7.(多选)(2024·湖北荆州高二统考)磁流体发电技术就是把燃料(石油、天然气、燃煤、核能等)直接加热成易于电离的气体，使之在2 000 ℃的高温下电离成导电的离子流，以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电流体产生的作用，从而形成电流，其原理图如图所示。已知等离子体射入的初速度为v0，匀强磁场磁感应强度大小为B，平行金属板A、B的长度为a、宽度为b、间距为L，金属板A、B的宽度为b的边外接阻值为R的定值电阻，稳定后，等离子体均匀分布在金属板A、B之间，且电阻率为ρ，不计离子的重力及离子间的相互作用，下列说法正确的是(　　) A.电流从金属板B流经电阻R到金属板A B.将磁流体发电机看成是电源，则电源内阻r＝ρ C.电流表的读数为I＝ D.将金属板A、B水平旋转90°，再将阻值为R的电阻接在金属板长度为a的边两端，电流表的读数不变 8.(2024·山东临沂高二期末)电磁流量计是随着电子技术的发展而迅速发展起来的新型流量测量仪表。主要有直流式和感应式两种。如图所示直流式电磁流量计，外加磁感应强度为B的水平匀强磁场垂直于管轴，在竖直径向a、b处装有两个电极，用来测量含有大量正、负离子的液体通过磁场时所产生的电势差大小U。液体的流量Q可表示为Q＝·，其中d为管道直径，k为修正系数，用来修正导出公式时未计及的因素(如流量计管道内的流速并不均匀等)的影响。那么A应该为(　　) A.恒定常数 B.管道的横截面积 C.液体的流速 D.液体中单位时间内流过某一横截面的电荷量 9.（多选）如图，两极板P、Q之间的距离为，极板间所加电压为，两极板间有一方向垂直纸面向里的匀强磁场。一质子以速度从左侧两板边缘连线的中点沿两板中心线进入板间区域，恰好沿直线运动，不计质子重力。下列说法正确的是（　　） A．P极板接电源的负极 B．磁感应强度大小为 C．若仅将质子的速度变为，则质子在该区域运动过程中电势能增大 D．若一电子（不计重力）以速度从左侧两板边缘连线的中点沿虚线进入板间，也将沿直线运动 10．磁流体发电机工作原理如图所示，a、b是正对的两个电阻可忽略的导体电极，面积均为S，间距为d，分别与负载电阻R相连。a、b之间存在匀强磁场，当高温等离子电离气体以速度向右进入a、b之间时，运动的电离气体受到磁场作用，使a、b之间产生了电势差，理想电压表的示数为U，通过负载电阻R的电流由1指向2。已知a、b之间等离子体的等效电阻为，则关于a、b之间磁感应强度B的大小和方向，下列说法正确的是（　　） A．，垂直纸面向里 B．，垂直纸面向外 C．，垂直纸面向外 D．，垂直纸面向里 11．某化工厂的排污管末端安装如图所示的电磁流量计。流量计处于方向竖直向下的匀强磁场中，其测量管由绝缘材料制成，长为直径为，左右两端开口，在前后两个内侧面固定有金属板作为电极。当污水（含有大量的正、负离子）充满管口从左向右流经该测量管时，稳定后两端的电压为，显示仪器显示污水流量为（单位时间内排出的污水体积）下列说法正确的是（    ） A．匀强磁场的磁感应强度 B．侧电势比侧电势低 C．污水中离子浓度越高，显示仪器的示数越大 D．污水流量与成正比，与无关 培优加强练 12.如图所示是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d，板平面的面积为S，内有磁感应强度为B的匀强磁场。现持续将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性)垂直喷 入磁场，每个离子的速度为v，负载电阻的阻值为R，当发电机稳定发电时，负载电阻中的电流为I，求： (1)a、b两板哪块板的电势高； (2)磁流体发电机的电动势E； (3)两板间等离子体的电阻率ρ。 13.（多选）如图所示的磁流体发电机，两金属板间距为，板足够长，板宽为。若等离子体均匀喷入两极板（设单位体积正、负离子的个数均为），等离子体质量均为，带电量分别为、，均以速度沿着与板面平行的方向射入两板间，两板间还有与粒子速度方向垂直的匀强磁场，磁感应强度为。若此发电机两极板输出的电压为，则此发电机输出的电流可能为（　　） A． B． C． D． 14．（多选）如图为某款新型电磁泵的简易装置图。泵体是一个长、宽、高分别为、、的长方体，上下两面M、N为金属极板，当与电源相连时会在两极板间的导电液体中产生自上而下的恒定电流，泵体处于垂直纸面向外磁感应强度为的匀强磁场中。导电液的电阻率为，密度为，重力加速度为，工作时泵体始终充满液体，下列说法正确的是（　　） A．电磁泵稳定工作时，磁场对导电液的作用力为 B．导电液的流速稳定为时，电源的输出功率为 C．该电磁泵中导电液流速与抽液高度的关系为 D．该电磁泵的最大抽液高度为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 1 学科网（北京）股份有限公司 $$