1.3 带电粒子在匀强磁场中的运动（课时2）课件 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

该高中物理课件聚焦磁流体发电机、霍尔元件、速度选择器的原理及应用，从洛伦兹力公式复习切入，通过探究问题引导学生分析粒子偏转与平衡条件，搭建从理论到实际应用的学习支架，衔接带电粒子在磁场中运动的前后知识。 其亮点在于以科学思维（模型建构、科学推理）和科学探究为核心，如霍尔电压推导结合电流微观表达式与力的平衡，通过“原理-探究-例题-练习”结构化教学，帮助学生深化运动与相互作用观念，提升科学推理能力，也为教师提供系统的教学资源和清晰的教学流程。

第一章 安培力与洛伦兹力 第三节 带电粒子在匀强磁场中的运动2 高中物理 选必2 26 十一月 2025 磁流体发电机 霍尔元件 速度选择器 洛伦兹力的计算公式： ； 1、当电荷运动的方向与磁场方向的夹角为 ① 90°时，电荷所受的洛伦兹力为： ； ②0°时，电荷所受的洛伦兹力为： ； 2、当电荷静止于磁场中时，所受的洛伦兹力为： ； f洛=qvBsinθ f洛=qvB f洛=0 f洛=0 第三节 等离子发电机、霍尔效应、速度选择器 一、磁流体发电机 磁流体发电机： 磁流体发电是把物体的内能直接转化为电能的新兴技术； 等离子体： 高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子； 磁流体发电机结构： 金属板A、B之间有强磁场； 将一束等离子体喷入磁场； 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； 探究1：如图所示正、负离子向哪个极板偏转？粒子最终做什么运动？ 等离子体喷射入磁场时正、负粒子受洛伦兹力； 正离子偏向B极板，负离子偏向A极板； B板带上正电，A板带上负电； A、B 板之间形成向上电场E； 当等离子体正、负电荷受到的洛伦兹力大 小等于AB极板之间的电场力时，正、负粒 子匀速直线运动，不再偏转达到平衡； F洛 F电 E 探究2： 1、如图所示，A、B极板哪个极板是发电机的正极？ A板带上正电，故是电源正极； 2、电源的非静电力是什么力？ 电源的非静电力跟洛仑兹力有关； 3、什么能转化成了电能？ 洛仑兹力使等离子体中的正、负离子不断向A、B两板聚积，并将 等离子体的内能、动能转化为电源的电势能； 例1：（多选）目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机。现将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压。下列说法正确的是（　　） A、B板带正电 B、A板带正电 C、其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大 D、其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大 ACD 第三节 等离子发电机、霍尔效应、速度选择器 二、霍尔元件 霍耳效应： 在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流导体，当磁场方向与电流方向垂直时，导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差的现象； 霍尔电压： 霍尔效应中的产生的电势差； 霍尔效应电势高低判断： ①判断定向移动自由电荷等效电流； ②判断运动电荷所受洛伦兹力方向； ③最后根据极板电性判断电势高低； 例2：如图所示，厚度为h，宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，导体内单位体积的自由电荷数为n。当电流I按如图方向通过导体板时，求：霍尔电压UH（试分析计算结果物理意义）； 解： 设电流I由电子的定向流动形成，电子 定向移动的平均速率为v，电荷量为e； 计算结果物理意义： 第三节 等离子发电机、霍尔效应、速度选择器 三、速度选择器 速度选择器（不计粒子重力）： 平行金属板中存在相互垂直的电磁场，场强分别为E、B。速度大小不同的带电粒子平行射入金属板时，筛选特定速度的粒子通过电磁场区域； 速度选择器原理： 综上： 只有v=E/B的粒子才能打出复合场，实现了速度选择； F洛 F电 F洛 F电 F洛 F电 探究3： 1、速度选择器受运动电荷电性影响么？ 因为v=E/B，所以不受电性影响； 2、速度选择器受运动电荷电量、质量影响么？ 速度选择器只选择速度的大小和方向，粒子电荷量以及质量无关； 磁流体发电机、霍尔元件： 速度选择器： 第三节 等离子发电机、霍尔效应、速度选择器 课时练习 练1： 如图所示是等离子体发电机示意图。平行金属板间的匀强磁场的磁感应强度B=0.5T，两板间距离为20cm，要使AB端的输出电压为220V，则等离子垂直射入磁场的速度为多少，并判断A、B极板电势高低； 解： 练2：如图所示，在两水平极板间存在匀强电场和匀强磁场，电场方向竖直向下，磁场方向垂直于纸面向里。一带电粒子以某一速度v0沿水平直线oo′通过两极板。若不计重力，下列四个物理量中哪一个改变时，粒子运动轨迹不会改变（ ） A、粒子速度的大小 B、粒子所带的电荷量 C、电场强度 D、磁感应强度 B 练3：（多选）利用如图所示的方法可以测得金属导体中单位体积内的自由电子数n，现测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为b，厚为d，并加有与侧面垂直的匀强磁场B，当通以图示方向电流I时，在导体上、下表面间用电压表可测得电压为U。已知自由电子的电荷量为e，则下列判断正确的是（ ） A、下表面电势高 B、上表面电势高 C、该导体单位体积内的自由电子数为 D、该导体单位体积内的自由电子数为 AD 结束页 B1 谢谢观赏！ $