洛伦兹力与现代科技

洛伦兹力与现代科技第一页，共三十页，编辑于2023年，星期日第二页，共三十页，编辑于2023年，星期日霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的另一侧会出现多余的正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的电场力．当电场力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上、下两侧之间就会形成稳定的电势差．第三页，共三十页，编辑于2023年，星期日典题示例如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面为边长等于a的正方形，放在沿x轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿y轴正方向、电流强度为I的电流．已知金属导体单位体积中的自由电子数为n，电子电荷量为e，金属导体导电过程中，自由电子所做的定向移动可以认为是匀速运动，测出导体上、下两侧面间的电势差为U.求：(1)导体上、下侧面哪个电势较高？(2)磁场的磁感应强度B是多少？例1第四页，共三十页，编辑于2023年，星期日第五页，共三十页，编辑于2023年，星期日尝试应用1.

在翻盖手机中，经常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序．如图是霍尔元件示意图，磁场方向垂直于霍尔元件工作面，通入图示方向的电流I，MN两端会形成电势差UMN，下列说法正确的是(

)A．电势差UMN仅与材料有关B．若霍尔元件的载流子是自由电子，则电势差UMN＞0C．仅增大M、N间的宽度，电势差UMN变大D．通过控制磁感应强度可以改变电势差UMN第六页，共三十页，编辑于2023年，星期日第七页，共三十页，编辑于2023年，星期日第八页，共三十页，编辑于2023年，星期日第九页，共三十页，编辑于2023年，星期日第十页，共三十页，编辑于2023年，星期日第十一页，共三十页，编辑于2023年，星期日典题示例如图所示为一速度选择器，内有一磁感应强度为B、方向垂直纸面向外的匀强磁场，一束粒子流以速度v水平射入，为使粒子流经过磁场时不偏转(不计重力)，则磁场区域内必须同时存在一个匀强电场，关于此电场场强大小和方向的说法中，正确的是(

)A．大小为B/v，粒子带正电时，方向向上B．大小为B/v，粒子带负电时，方向向上C．大小为Bv，方向向下，与粒子带何种电荷无关D．大小为Bv，方向向上，与粒子带何种电荷无关例2第十二页，共三十页，编辑于2023年，星期日【解析】当粒子所受的洛伦兹力和电场力平衡时，粒子流匀速直线通过该区域，有qvB＝qE，所以E＝Bv.假设粒子带正电，则受向下的洛伦兹力，电场方向应该向上．粒子带负电时，电场方向仍应向上．故选D.【答案】

D第十三页，共三十页，编辑于2023年，星期日尝试应用3.

如图为一“速度选择器”装置的示意图．a、b为水平放置的平行金属板，一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间．为了选取具有某种特定速率的电子，可在a、b间加上电压，并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场，使所选电子仍能够沿水平直线OO′运动，由O′射出，不计重力作用．可能达到上述目的的办法是(

)第十四页，共三十页，编辑于2023年，星期日A．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向里B．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向里C．使a板电势高于b板，磁场方向垂直纸面向外D．使a板电势低于b板，磁场方向垂直纸面向外解析：选AD.要使电子沿直线OO′运动，则电子在竖直方向所受电场力和洛伦兹力平衡，若a板电势高于b板，则电子所受电场力方向竖直向上，其所受洛伦兹力方向必向下，由左手定则可判定磁场方向垂直纸面向里，故A选项正确．同理可判断D选项正确．第十五页，共三十页，编辑于2023年，星期日三、磁流体发电机知识检索如图表示出了它的发电原理：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．第十六页，共三十页，编辑于2023年，星期日典题示例(2013·安徽名校联考)磁流体发电机可以把气体的内能直接转化为电能，是一种低碳环保发电机，有着广泛的发展前景，其发电原理示意图如图所示，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，整体上呈电中性)喷射入磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场区域由两块面积为S、相距为d的平行金属板与外电阻R相连构成一电路．设气流的速度为v，气体的电导率(电阻率的倒数)为ρ，则(

)例3第十七页，共三十页，编辑于2023年，星期日第十八页，共三十页，编辑于2023年，星期日【答案】

D第十九页，共三十页，编辑于2023年，星期日尝试应用4.(2013·北京西城区抽样)如图所示是磁流体发电机的原理示意图，金属板M、N正对平行放置，且板面垂直于纸面，在两极板之间接有电阻R.在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场．当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时，下列说法中正确的是(

)A．N板的电势高于M板的电势B．M板的电势高于N板的电势C．R中有由b向a方向的电流D．R中有由a向b方向的电流第二十页，共三十页，编辑于2023年，星期日解析：选BD.根据左手定则可知带正电荷的离子向上极板偏转，带负电荷的离子向下极板偏转，则M板的电势高于N板的电势．M板相当于电源的正极，那么R中有由a向b方向的电流，故选BD.第二十一页，共三十页，编辑于2023年，星期日5．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，则两板间最大电压和可能达到的最大电流为多少？第二十二页，共三十页，编辑于2023年，星期日第二十三页，共三十页，编辑于2023年，星期日四、电磁流量计知识检索如图是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的a、b两点间的电压U，就可以知道管中液体的流量Q——单位时间内流过液体的体积(m3/s)．第二十四页，共三十页，编辑于2023年，星期日第二十五页，共三十页，编辑于2023年，星期日典题示例如图所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料制成的圆管道外加一匀强磁场区，当管中的导电液体流过此磁场区域时，小灯泡就会发光，如果导电液体流过磁场区域能使额定电压为U＝3.0V的小灯泡正常发光，已知磁场的磁感应强度为B＝0.20T．测得圆管的直径为d＝0.10m，导电液体的电阻忽略不计，又假设导电液体充满圆管流过，求管中液体流量Q(液体流量为单位时间内流过的液体体积)的表达式及其数值为多少？例4第二十六页，共三十页，编辑于2023年，星期日【思路点拨】

解答本题应把握以下三点：(1)导电液体中的正、负离子在磁场中向上下两侧偏转．(2)稳定时流动液体中的离子受力平衡．(3)液体流量Q＝S·v.第二十七页，共三十页，编辑于2023年，星期日尝试应用6.一种测量血管中血流速度仪器的原理如图所示，在动脉血管左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表，设血管直径是