3.5-运动电荷在磁场中受到的力(精编上课用)

1、I阴极阴极阳极阳极狭缝狭缝荧光荧光板板电子电子束束实验验证实验验证演示：演示：阴极射线在磁场中的偏转阴极射线在磁场中的偏转安培力是洛伦兹力的安培力是洛伦兹力的宏观表现。宏观表现。洛伦兹力是安培力的洛伦兹力是安培力的微观本质。微观本质。俯视图俯视图试证明：带电粒子具有速度 时，才能沿着图示虚线路径通过这个速度选择器。【知识应用】：BEv v 速度选择器速度选择器练习练习1 1（书（书9898页第三题）在如图所示的平行板器件中，页第三题）在如图所示的平行板器件中，电场强度电场强度E E和磁感应强度和磁感应强度B B相互垂直。具有不同水平速相互垂直。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

2、。这种装置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，所以叫做能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫做速速度选择器度选择器。qvBEq 1 1如图所示是粒子速度选择器的原理图，如如图所示是粒子速度选择器的原理图，如果粒子所具有的速率果粒子所具有的速率v=E/Bv=E/B，那么，那么: ( ): ( )A A带正电粒子只要沿带正电粒子只要沿abab方向从左侧进入场区，方向从左侧进入场区，就能沿直线通过就能沿直线通过B. B. 带负电粒子必须沿带负电粒子必须沿baba方向从右侧进入场区，方向从右侧进入场区，才能沿直线通过才能沿直线通过C C不论粒子电性如何

3、，沿不论粒子电性如何，沿abab方向从左侧进入方向从左侧进入场区，都能沿直线通过场区，都能沿直线通过D. D. 不论粒子电性如何，沿不论粒子电性如何，沿baba方向从右侧进入方向从右侧进入场区，都能沿直线通过场区，都能沿直线通过c速度选择器应用练习速度选择器应用练习BC速度选择器选速度选择器选择特定速度，择特定速度，速度变化洛伦速度变化洛伦兹力变化兹力变化（2 2）若）若A A、B B两板相距为两板相距为d d，板间的磁场按匀强磁场处理板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为，磁感应强度为B B，等离子体，等离子体以速度以速度v v沿垂直于沿垂直于B B的方向射的方向射入磁场，该发电机的电动势入

4、磁场，该发电机的电动势是多大？是多大？2 2（书（书9898页第页第4 4题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术，它题）如图所示，磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板可以把物体的内能直接转化为电能。平行金属板A A、B B之间有一个之间有一个很强的磁场，将一束很强的磁场，将一束等离子体等离子体（即高温下电离的气体，含有（即高温下电离的气体，含有大量大量正、负带电粒子正、负带电粒子）喷入磁场，）喷入磁场，A A、B B两板间便产生电压。如果把两板间便产生电压。如果把A A、B B和用电器连接，和用电器连接，A A、B B就是一个直流电源的两个电极。就是一个直

5、流电源的两个电极。（1 1）图中）图中A A、B B板哪一个是发电机的正极。板哪一个是发电机的正极。NSNSNSNSd原理B负电荷负电荷正电荷正电荷qvBqdEqvBdEq磁流体发电机磁流体发电机原理是：等离子气体喷入磁场，原理是：等离子气体喷入磁场，正、负离子在洛仑兹力作用下正、负离子在洛仑兹力作用下发生偏转而聚集到发生偏转而聚集到A、B板上，板上，产产生电势差生电势差. 设设A A、B B平行金属板的面积为平行金属板的面积为S S，相距，相距d d，等离子体，等离子体的电阻率为的电阻率为，喷入气体速度为，喷入气体速度为v，板间磁场的磁，板间磁场的磁感强度为感强度为B B，板外电阻为，板外电

6、阻为R R，当等离子气体匀速通，当等离子气体匀速通过过A A、B B板间时，板间时，A A、B B板上聚焦的电荷最多，板间板上聚焦的电荷最多，板间电势差最大，即为电源电动势，此时通过电势差最大，即为电源电动势，此时通过R R的电流的电流是多大？是多大？E 场场q=BqV，E场场=BV电动势电动势E= dE场场=BdVLS电源内电阻电源内电阻r=R中电流中电流I=ERr=BdVR LSBdVSRS L=S上上BIS下下v霍尔效应霍尔效应：置于磁场中的：置于磁场中的载流体载流体，如果电流方向，如果电流方向与磁场方向垂直，则垂直于电流和磁场方向会产生一与磁场方向垂直，则垂直于电流和磁场方向会产生一个

7、附加的电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔个附加的电场，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于于1879年发现的，后被称为霍尔效应。年发现的，后被称为霍尔效应。(必须必须只有一只有一种电荷移动）种电荷移动） （二）、平衡方程：（二）、平衡方程： F电电=F洛洛 即、即、qU/h=qvBBIhd （三）、例题：（三）、例题： 1、如图厚度为、如图厚度为h,宽度为宽度为d的的金金属板属板放在垂直与它放在垂直与它 的磁感应强度的磁感应强度B的匀强磁场中的匀强磁场中,当有电流当有电流I通过金属通过金属板时板时, (1)为何产生电势差为何产生电势差? (2) 若产生的电势差为若产生的电势差为U, 则金属板

8、则金属板内自由电子密度内自由电子密度n（单位体积含有（单位体积含有的自由电荷数）为多大的自由电荷数）为多大?n=BI/eUd练习练习1、利用如图示的方法可以测量导体中单位体积利用如图示的方法可以测量导体中单位体积内的自由电子数内的自由电子数n,即测得一块横截面为矩形的金属导即测得一块横截面为矩形的金属导体的宽为体的宽为b,厚为厚为h,并加有与侧面垂直的匀强磁场并加有与侧面垂直的匀强磁场B,当当通以图示方向的电流通以图示方向的电流I时时,在导体上下表面间用电压表在导体上下表面间用电压表测得电压为测得电压为U,已知自由电子的电荷量为已知自由电子的电荷量为e,则下列判断则下列判断正确的是正确的是(

9、) A.上表面的电势高上表面的电势高 B.下表面的电势高下表面的电势高 C.该导体单位体积内的该导体单位体积内的 自由电子数为自由电子数为I/(ehb) D.该导体单位体积内的该导体单位体积内的 自由电子数为自由电子数为BI/(eUb)vBIB、D 如图为一如图为一电磁流量计电磁流量计的示意图的示意图,截面为一正截面为一正方形的非磁性管方形的非磁性管,其每边长为其每边长为d,内有导电液体内有导电液体流动，在垂直液体流动的方向加一指向纸里的流动，在垂直液体流动的方向加一指向纸里的匀强磁场匀强磁场, 磁感应强度磁感应强度B.现测得液体表面上现测得液体表面上ab两点间电势差为两点间电势差为U,求管内导电液体的流量求管内导电液体的流量Q。单位时间内流过某一段管道的流体的体积，称为该横截面的单位时间内流过某一段管道的流体的体积，称为该横截面的体积流量。简称为流量，用体积流量。简称为流量，用Q来表示。来表示。abB液体液体答案：答案：Ud/B 如图为一种测量血管中的血流速度原理图如图为一种测量血