1.2 磁场对运动电荷的作用力2 导学案-2024-2025学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

1.2  磁场对运动电荷的作用力2

一、速度选择器

例1：如图，电场强度E和磁感应强度B互相垂直，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。思考并回答以下问题：

（1）若带正电的粒子能沿虚线通过速度选择器，请求出粒子入射速度的大小

（2）负电荷以第（1）问的速度入射可以沿虚线通过速度选择器吗？

（3）若粒子从右边射入，会做什么运动？

 

 

 

 

 

二、磁流体发电机

例2：如图表示出了磁流体发电机的发电原理：将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体上来说是呈电中性）喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，则高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集，使两板间产生电势差，若平行金属板间距为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R。思考并回答以下问题：

（1）相对的两块金属板可视为平行板电容器，起初这些微粒做什么运动？电容器处于什么状态？

（2）随着这些微粒向两板聚集，最终带电粒子会做什么运动？

两板间的最大电压和电路中的最大电流分别为多少？

 

 

 

 

三、电磁流量计

例3：武汉病毒研究所内的实验室是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计如图甲所示，其原理可以简化为如图乙所示模型：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，在洛伦兹力的作用下竖向偏转，稳定后M、N间的电势差为U，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、磁感应强度大小为B的匀强磁场。思考并回答以下问题：

（1）离子从右侧流入的速度v

（2）该废液的流量值Q

 

 

 

 

 

 

四、霍尔元件

例4：如图所示，厚度为h，宽度为d的金属导体板放在匀强磁场中，磁场方向垂直于板的两个侧面向里，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面之间会产生电势差，这种现象称为霍尔效应。思考并回答以下问题：

（1）达到稳定时，导体板上下侧面的电势哪个高?

（2）若测得上侧面A和下侧面之间的电压为U1，磁感应强度为B1时，求此时电子做匀速直线运动的速度为多少?

（3）由于电流和电压很容易测量，因此霍尔效应经常被用于检测磁感应强度的大小。若已知该导体内部单位体积内自由电子数为电子电量为测得通过电流为I时，导体板上下侧面的电压为U，求此时磁感应强度B的大小。