洛倫茲力與現(xiàn)代科技+導(dǎo)學(xué)案 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊(cè)

高二物理導(dǎo)學(xué)案選擇性必修第二冊(cè)第一章安培力與洛倫茲力INET【典例剖析】一、速度選擇器1．裝置及要求如圖2．帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是，即v＝.3．速度選擇器的特點(diǎn)例1在如圖所示的平行板器件中(極板長度有限)，電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直．一帶電粒子(重力不計(jì))從左端以速度v沿虛線射入后做直線運(yùn)動(dòng)，則該粒子()A．一定帶正電B．速度v＝eq\f(E,B)C．若速度v>eq\f(E,B)，粒子一定不能從板間射出D．若此粒子從右端沿虛線方向射入，仍做直線運(yùn)動(dòng)二、磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理圖如圖甲所示，其平面圖如圖乙所示．原理：例2磁流體發(fā)電的原理如圖所示，將一束速度為v的等離子體垂直于磁場方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，在相距為d、寬為a、長為b的兩平行金屬板間便產(chǎn)生電壓．如果把上、下板和電阻R連接，上、下板就是一個(gè)直流電源的兩極，若穩(wěn)定時(shí)等離子體在兩板間均勻分布，電阻率為ρ，忽略邊緣效應(yīng)，下列判斷正確的是()A．上板為正極，電流I＝eq\f(Bdvab,Rab＋ρd)B．上板為負(fù)極，電流I＝eq\f(Bvad2,Rad＋ρb)C．下板為正極，電流I＝eq\f(Bdvab,Rab＋ρd)D．下板為負(fù)極，電流I＝eq\f(Bvad2,Rad＋ρb)針對(duì)訓(xùn)練1磁流體發(fā)電的原理如圖所示，將一束速度為v的等離子體垂直于磁場方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，在面積為ab、板間距離為d的兩平行金屬板間產(chǎn)生電動(dòng)勢．將其上下極板與阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器相連，板間距離為L的電容器極板間有一帶電微粒處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計(jì)其他電阻，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．平行金屬板上極板比下極板電勢高B．磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢為BLvC．電容器所帶電荷量為CBavD．微粒的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(gL,Bdv)三、電磁流量計(jì)如圖甲、乙所示是電磁流量計(jì)的示意圖．原理：例3(2021·無錫市高二期末)2020年初爆發(fā)了新冠肺炎，該病毒傳播能力非常強(qiáng)，因此研究新冠肺炎病毒株的實(shí)驗(yàn)室必須是全程都在高度無接觸物理防護(hù)性條件下操作．武漢病毒研究所是我國防護(hù)等級(jí)最高的P4實(shí)驗(yàn)室，在該實(shí)驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì)，其原理可以簡化為如圖丙所示模型：廢液內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從直徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出．流量值Q等于單位時(shí)間通過橫截面的液體的體積．空間有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，下列說法正確的是()A．帶電粒子所受洛倫茲力方向水平向左B．正、負(fù)離子所受洛倫茲力方向是相同的C．測量M、N兩點(diǎn)間的電壓就能夠推算廢液的流量D．M點(diǎn)電勢高于N點(diǎn)電勢四、霍爾元件(*)例4如圖所示，厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時(shí)，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會(huì)產(chǎn)生電勢差U，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場對(duì)運(yùn)動(dòng)電子的洛倫茲力使電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會(huì)出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成電場．電場對(duì)電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力．當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時(shí)，導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間就會(huì)形成穩(wěn)定的電勢差．電流I是自由電子的定向移動(dòng)形成的，電子的平均定向移動(dòng)速率為v，電荷量為e.回答下列問題：(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢________(選填“高于”“低于”或“等于”)下側(cè)面A′的電勢．(2)電子所受洛倫茲力的大小為________．(3)當(dāng)導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間的電勢差為UH時(shí)，電子所受靜電力的大小為________．(4)導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面產(chǎn)生的穩(wěn)定的電勢差U＝________.1.2.2專題強(qiáng)化二：洛倫茲力與現(xiàn)代科技班級(jí)：姓名：學(xué)號(hào)：1.如圖所示，在兩水平極板間存在勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，電場方向豎直向下，磁場方向垂直于紙面向里(圖中均未畫出)．一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板．若不計(jì)重力，下列四個(gè)物理量中哪一個(gè)改變時(shí)，粒子運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)改變()A．粒子速度的大小 B．粒子所帶的電荷量C．電場強(qiáng)度 D．磁感應(yīng)強(qiáng)度2．磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理如圖所示．將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的粒子，從整體來說呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就聚集了電荷．下列說法正確的是()A．A板帶負(fù)電B．有電流從b經(jīng)用電器流向aC．金屬板A、B間的電場方向向上D．等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是粒子所受洛倫茲力大于所受靜電力3.(2021·宿遷市高二期末)江蘇啟動(dòng)“263”專項(xiàng)行動(dòng)，打響碧水藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，根據(jù)群眾舉報(bào)，“263”暗訪組對(duì)某化工廠的排污管進(jìn)行了測量．如圖所示是排污管末端安裝的流量計(jì)，測量管由絕緣材料制成，其長為L、直徑為D，左右兩端開口，勻強(qiáng)磁場方向垂直紙面向里，在上下兩個(gè)內(nèi)側(cè)面a、b固定有金屬板作為電極，a、b兩端連接顯示器(圖中未畫出)．污水充滿管口從左向右流經(jīng)測量管時(shí)，a、b兩端電壓為U，顯示儀器顯示污水流量為Q(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)．則()A．a(chǎn)側(cè)電勢比b側(cè)電勢低B．由題中條件可得污水流量Q＝eq\f(πDU,4B)C．該流量計(jì)也能檢測出離子的濃度D．若污水從右側(cè)流入測量管，則不能測出流量4.(2021·江蘇省東臺(tái)中學(xué)高二期中)如圖所示，M、N為一對(duì)水平放置的平行金屬板，一帶電粒子以平行于金屬板方向的速度v穿過平行金屬板．若在兩板間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場，可使帶電粒子的運(yùn)動(dòng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．不計(jì)粒子所受的重力，則以下敘述正確的是()A.若改變帶電粒子電性，即使它以同樣的速度v射入該區(qū)域，其運(yùn)動(dòng)方向也一定會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．帶電粒子無論帶上何種電荷，只要以同樣的速度v入射，都不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．若帶電粒子的入射速度v′>v，它將做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)D．若帶電粒子的入射速度v′<v，它將一定向下偏轉(zhuǎn)5．如圖所示，寬度為h、厚度為d的霍爾元件放在與它垂直的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場中，當(dāng)恒定電流I通過霍爾元件時(shí)，在它的前、后兩個(gè)側(cè)面之間會(huì)產(chǎn)生電壓，這樣就實(shí)現(xiàn)了將電流輸入轉(zhuǎn)化為電壓輸出．為提高輸出的電壓，可采取的措施是()A．只增大dB．只減小dC．只增大h D．只減小h6.(2021·承德一中高二月考)磁流體發(fā)電機(jī)可簡化為如下模型：兩塊長、寬分別為a、b的平行板，彼此相距L，板間通入已電離的速度為v的氣流，兩板間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向與兩板平行，并與氣流速度方向垂直，如圖所示．把兩板與外電阻R連接起來，在洛倫茲力作用下，氣流中的正、負(fù)離子分別向兩板移動(dòng)形成電流．設(shè)該氣流的導(dǎo)電率(電阻率的倒數(shù))為σ，則()A．該磁流體發(fā)電機(jī)模型的內(nèi)阻為r＝eq\f(Lb,σa)B．產(chǎn)生的電動(dòng)勢為E＝BavC．流過外電阻R的電流為I＝eq\f(BLv,R＋\f(L,σab))D．該磁流體發(fā)電機(jī)模型的路端電壓為eq\f(BLvR,R＋σ\f(L,ab))7.(2021·衡水市安平中學(xué)高二月考)電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(單位時(shí)間內(nèi)通過管內(nèi)某橫截面的流體的體積)．為了簡化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空的部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連(圖中虛線)，圖中流量計(jì)的上、下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直于前后兩面，當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流