专题二 洛伦兹力与现代科技 课件 -2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

专题二 洛伦兹力与现代科技 第一章 安培力和洛伦兹力 隆回县第一中学 高二物理组 1 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 复习回顾 洛伦兹力的方向与大小 方向：左手定则 大小 特点： 洛伦兹力永不做功 3 1.装置及要求 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 一、速度选择器 2.工作原理 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=E/B。 2.速度选择器的特点 （1）v的大小v=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。 （2）当v>E/B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<E/B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（2025·湖南长沙麓山国际实验学校高二期中）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方向射人，粒子仍能匀速通过场区 练习1．（速度选择器）（多选）不计重力的负粒子能够在如图所示的正交匀强电场和匀强磁场中匀速直线穿过。设产生匀强电场的两极板间电压为U.距离为d，匀强磁场的磁感应强度为B，粒子的电荷量为q，进入速度为v，下列说法正确的是(     )  A.若同时增大U和B，其他条件不变，则粒子一定 能够直线穿过 B.若同时减小d和增大v，其他条件不变，则粒子 可能直线穿过 C.若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子动能一定减小 D.若粒子向下偏，能够飞出极板间，则粒子的动能有可能不变 二、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。 等离子体 甲 乙 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=qu/d，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板聚集负离子，电势低，为发电机负极。 4．电源内阻： 例2（多选）（2024·湖北卷，9）磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正负带电粒子）从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是(    ) A.极板MN是发电机的正极 B.仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小   C.仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大   D.仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大 练习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 三、电磁流量计 1．工作原理：如图所示，圆柱形导管直径为d， 由非磁性材料制成.导电液体在管中向左流动， 导电液体中的自由电荷（正、负离子，不计重力 ）在洛伦兹力的作用下纵向偏转，a、b间出现电势差，形成电场，当自由电荷所受的静电力和洛伦兹力平衡时，，a、b间的电势差就保持稳定，即qvB=qE=qU/d，所以v＝U／Bd，因此液体流量 2．电势高低的判断：根据左手定则可得 例3（多选）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 C.污水的流速 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 练习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 Wistler's Song Steve Barakatt Best Of, track 1, disc 1 189084.92 163 key(Don't modify):L64FU3 $