洛伦兹力与现代科技+导学案 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

高二物理导学案选择性必修第二册第一章安培力与洛伦兹力INET【典例剖析】一、速度选择器1．装置及要求如图2．带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是，即v＝.3．速度选择器的特点例1在如图所示的平行板器件中(极板长度有限)，电场强度E和磁感应强度B相互垂直．一带电粒子(重力不计)从左端以速度v沿虚线射入后做直线运动，则该粒子()A．一定带正电B．速度v＝eq\f(E,B)C．若速度v>eq\f(E,B)，粒子一定不能从板间射出D．若此粒子从右端沿虚线方向射入，仍做直线运动二、磁流体发电机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．原理：例2磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在相距为d、宽为a、长为b的两平行金属板间便产生电压．如果把上、下板和电阻R连接，上、下板就是一个直流电源的两极，若稳定时等离子体在两板间均匀分布，电阻率为ρ，忽略边缘效应，下列判断正确的是()A．上板为正极，电流I＝eq\f(Bdvab,Rab＋ρd)B．上板为负极，电流I＝eq\f(Bvad2,Rad＋ρb)C．下板为正极，电流I＝eq\f(Bdvab,Rab＋ρd)D．下板为负极，电流I＝eq\f(Bvad2,Rad＋ρb)针对训练1磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在面积为ab、板间距离为d的两平行金属板间产生电动势．将其上下极板与阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器相连，板间距离为L的电容器极板间有一带电微粒处于静止状态，不计其他电阻，重力加速度为g.下列说法正确的是()A．平行金属板上极板比下极板电势高B．磁流体发电机的电动势为BLvC．电容器所带电荷量为CBavD．微粒的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(gL,Bdv)三、电磁流量计如图甲、乙所示是电磁流量计的示意图．原理：例3(2021·无锡市高二期末)2020年初爆发了新冠肺炎，该病毒传播能力非常强，因此研究新冠肺炎病毒株的实验室必须是全程都在高度无接触物理防护性条件下操作．武汉病毒研究所是我国防护等级最高的P4实验室，在该实验室中有一种污水流量计，其原理可以简化为如图丙所示模型：废液内含有大量正、负离子，从直径为d的圆柱形容器右侧流入，左侧流出．流量值Q等于单位时间通过横截面的液体的体积．空间有垂直纸面向里的磁感应强度为B的匀强磁场，下列说法正确的是()A．带电粒子所受洛伦兹力方向水平向左B．正、负离子所受洛伦兹力方向是相同的C．测量M、N两点间的电压就能够推算废液的流量D．M点电势高于N点电势四、霍尔元件(*)例4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，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差U，这种现象称为霍尔效应．霍尔效应可解释如下：外部磁场对运动电子的洛伦兹力使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，从而形成电场．电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力．当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上、下两侧面之间就会形成稳定的电势差．电流I是自由电子的定向移动形成的，电子的平均定向移动速率为v，电荷量为e.回答下列问题：(1)达到稳定状态时，导体板上侧面A的电势________(选填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A′的电势．(2)电子所受洛伦兹力的大小为________．(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为UH时，电子所受静电力的大小为________．(4)导体板上、下两侧面产生的稳定的电势差U＝________.1.2.2专题强化二：洛伦兹力与现代科技班级：姓名：学号：1.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(图中均未画出)．一带电粒子以某一速度沿水平直线通过两极板．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2．磁流体发电机的发电原理如图所示．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粒子，从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就聚集了电荷．下列说法正确的是()A．A板带负电B．有电流从b经用电器流向aC．金属板A、B间的电场方向向上D．等离子体发生偏转的原因是粒子所受洛伦兹力大于所受静电力3.(2021·宿迁市高二期末)江苏启动“263”专项行动，打响碧水蓝天保卫战，根据群众举报，“263”暗访组对某化工厂的排污管进行了测量．如图所示是排污管末端安装的流量计，测量管由绝缘材料制成，其长为L、直径为D，左右两端开口，匀强磁场方向垂直纸面向里，在上下两个内侧面a、b固定有金属板作为电极，a、b两端连接显示器(图中未画出)．污水充满管口从左向右流经测量管时，a、b两端电压为U，显示仪器显示污水流量为Q(单位时间内排出的污水体积)．则()A．a侧电势比b侧电势低B．由题中条件可得污水流量Q＝eq\f(πDU,4B)C．该流量计也能检测出离子的浓度D．若污水从右侧流入测量管，则不能测出流量4.(2021·江苏省东台中学高二期中)如图所示，M、N为一对水平放置的平行金属板，一带电粒子以平行于金属板方向的速度v穿过平行金属板．若在两板间存在互相垂直的匀强电场和匀强磁场，可使带电粒子的运动不发生偏转．不计粒子所受的重力，则以下叙述正确的是()A.若改变带电粒子电性，即使它以同样的速度v射入该区域，其运动方向也一定会发生偏转B．带电粒子无论带上何种电荷，只要以同样的速度v入射，都不会发生偏转C．若带电粒子的入射速度v′>v，它将做匀变速曲线运动D．若带电粒子的入射速度v′<v，它将一定向下偏转5．如图所示，宽度为h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为B的匀强磁场中，当恒定电流I通过霍尔元件时，在它的前、后两个侧面之间会产生电压，这样就实现了将电流输入转化为电压输出．为提高输出的电压，可采取的措施是()A．只增大dB．只减小dC．只增大h D．只减小h6.(2021·承德一中高二月考)磁流体发电机可简化为如下模型：两块长、宽分别为a、b的平行板，彼此相距L，板间通入已电离的速度为v的气流，两板间存在一磁感应强度大小为B的匀强磁场，磁场方向与两板平行，并与气流速度方向垂直，如图所示．把两板与外电阻R连接起来，在洛伦兹力作用下，气流中的正、负离子分别向两板移动形成电流．设该气流的导电率(电阻率的倒数)为σ，则()A．该磁流体发电机模型的内阻为r＝eq\f(Lb,σa)B．产生的电动势为E＝BavC．流过外电阻R的电流为I＝eq\f(BLv,R＋\f(L,σab))D．该磁流体发电机模型的路端电压为eq\f(BLvR,R＋σ\f(L,ab))7.(2021·衡水市安平中学高二月考)电磁流量计广泛应用于测量可导电流体(如污水)在管中的流量(单位时间内通过管内某横截面的流体的体积)．为了简化，假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道，其中空的部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送流体的管道相连(图中虚线)，图中流量计的上、下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面，当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流