人教版高中物理选择性必修第二册洛伦兹力与现代科技课件

第一章安培力与洛伦兹力洛伦兹力与现代科技学习目标21、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、进一步了解洛伦兹力在科技生活中的应用，提高综合分析和计算能力.2、洛伦兹力的大小：v∥B，F洛=0；v⊥B，F洛=qvB1、洛伦兹力的方向：F洛⊥BF洛⊥vF洛⊥vB平面3、洛伦兹力的效果：只改变运动电荷速度的方向，不改变运动电荷速度的大小。重要结论：洛伦兹力永远不做功！v与B成θ时，F洛=qvBsinθ【复习回顾】左手定则一、速度选择器1.装置及要求如图1，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧射入，不计粒子重力.思考：若欲使带电粒子能够沿直线匀速通过，速度需要满足什么条件？EB

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.当F电＝F洛

时，粒子才沿图示的直线运动，即：特点：1、当时，粒子作匀速直线运动。2、当

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

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.例1(多选)如图所示，在带电的两平行金属板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场，磁感应强度为B，匀强电场场强为E，现有一电子以速度v0平行金属板射入场区，则（）BC（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？思路导引：

正电荷到达B板，负电荷到达A板，两板之间形成电场，运动电荷受到与洛伦兹力方向相反的电场力，但电场力小于洛伦兹力，电荷继续向两板聚集，板间电场不断增强，电荷所受电场力不断增加，当电场力等于洛伦兹力时，板上电荷处于动态稳定状态。

一种用磁流体发电的装置如图所示。平行金属板A、B之间有一个很强的磁场。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）喷入磁场，A、B两板间便产生电压。如果把A、B和用电器连接，A、B就是一个直流电源的两个电极。（1）A、B板哪一个是电源的正极?vF洛vF洛二、磁流体发电机B板是电源的正极（2）若A、B两板相距为d，板间的磁场按匀强磁场处理，磁感应强度为B，等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场，这个发电机的电动势是多大？完全解答：设：板上电荷处于动态稳定时，板间电势差为U，板间电场强度为E。

此时：qvB=qE

根据外电路断开时，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源＝U＝Bdv。例2、(多选)磁流体发电是一项新兴技术.如图11所示，平行金属板之间有一个匀强磁场，将一束含有大量正、负离子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场，图中虚线框部分相当于发电机，把两个极板与用电器相连，则（

）A.用电器中的电流方向为从A到BB.用电器中的电流方向为从B到AC.若只增大磁场的磁感应强度，发电机的电动势增大D.若只增大喷入离子的速度，发电机的电动势增大ACD例3

磁流体发电的原理如图4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（

）图4C三、电磁流量计如图电磁流量计的示意图.流量Q：计算单位时间内流过某一横截面的液体体积t时间内流体的长度l=vtt时间内流体的体积V体=sl=svt单位时间内流过某一横截面的液体体积--流量设管的直径为D，磁感应强度为B，a、b两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用，在管壁的上、下两侧堆积产生的.到一定程度后，a、b两点间的电势差达到稳定值U，上、下两侧堆积的电荷不再增加，此时，洛伦兹力和电场力平衡V例4

(多选)如图6所示为电磁流量计(即计算单位时间内流过某一横截面的液体体积)的原理图：一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动.图中磁场方向垂直于纸面向里，大小为B，导电液体中的自由电荷(正、负离子)在洛伦兹力作用下偏转，a、b间出现电势差.当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就稳定为U，则下列说法正确的是（

）A.电势a高b低

B.电势b高a低图6

BC四、霍尔元件如图所示，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.原理：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电场力.当电场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.低于(2)电子所受洛伦兹力的大小为________.evB(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为UH时，电子所受电场力的大小为______.(4)导体板上、下两侧面产生的稳定的电势差U＝

。

总结提升2.分析两侧面产生电势高低时应特别注意霍尔元件的材料，若霍尔元件的材料是金属，则参与定向移动形成电流的是电子，偏转的也是电子；若霍尔元件的材料是半导体，则参与定向移动形成电流的可能是正“载流子”，此时偏转的是正电荷.例5.如图5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.增大d B.减小dC.增大h D.减小h图5能力综合练

B【课堂小结】一、速度选择器二、磁流体发电机三、电磁流量计四、霍尔元件1.(速度选择器)如图8所示的平行板器件中有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场.一带正电的粒子以某一速度从该装置的左端水平向右进入两板间后，恰好能做直线运动.忽略粒子重力的影响，则A.若只将粒子改为带负电，其将往上偏B.若只增大粒子进入该装置的速度，其

将往上偏C.若只增大粒子的电荷量，其将往下偏D.若粒子从右端水平进入，则仍沿直线水平飞出图8针对训练1.(速度选择器)如图8所示的平行板器件中有方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场.一带正电的粒子以某一速度从该装置的左端水平向右进入两板间后，恰好能做直线运动.忽略粒子重力的影响，则A.若只将粒子改为带负电，其将往上偏B.若只增大粒子进入该装置的速度，其

将往上偏C.若只增大粒子的电荷量，其将往下偏D.若粒子从右端水平进入，则仍沿直线水平飞出√图82.(磁流体发电机)(多选)磁流体发电是一项新兴技术.如图9所示，平行金属板之间有一个匀强磁场，将一束含有大量正、负离子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场，图中虚线框部分相当于发电机，把两个极板与用电器相连，则A.用电器中的电流方向为从A到BB.用电器中的电流方向为从B到AC.若只增大磁场的磁感应强度，

发电机的电动势增大D.若只增大喷入离子的速度，发电机的电动势增大图92.(磁流体发电机)(多选)磁流体发电是一项新兴技术.