專(zhuān)題5速度選擇器與磁流體發(fā)電機(jī)(解析版)

專(zhuān)題五速度選擇器與磁流體發(fā)電機(jī)基本知識(shí)點(diǎn)1．速度選擇器：(1)平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來(lái)，所以叫做速度選擇器．(2)帶電粒子能夠勻速沿直線通過(guò)速度選擇器時(shí)的速度是v＝.(見(jiàn)下圖)2．速度選擇器的工作原理（1）粒子受力特點(diǎn)：同時(shí)受方向相反的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力作用。（2）粒子勻速通過(guò)速度選擇器的條件：電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡：qE=qvB，解得v=，速度大小只有滿足v=的粒子才能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若v＜，電場(chǎng)力大，粒子向電場(chǎng)力方向偏，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加．若v＞，洛倫茲力大，粒子向磁場(chǎng)力方向偏，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減少．3．磁流體發(fā)電機(jī)(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能．(2)根據(jù)左手定則，如下圖中的B板是發(fā)電機(jī)正極．(3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等粒子體速度為v，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢(shì)差U＝Bdv.4．磁流體發(fā)電機(jī)的工作原理將等離子氣體垂直于磁場(chǎng)方向噴入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢(shì)差．設(shè)平行金屬板A、B的面積為S，相距L，等離子氣體的電阻率為ρ，噴入氣體速率為v，板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)正、負(fù)離子受到的洛倫茲力和靜電力大小相等時(shí)，勻速通過(guò)A、B板間，此時(shí)A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，大小即為電源的電動(dòng)勢(shì)E．沿從S極向N極方向觀察，電路如圖乙所示，此時(shí)：qeq\f(E,L)＝Bqv，則電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，電源內(nèi)阻r＝ρeq\f(L,S)由閉合電路歐姆定律知，通過(guò)R的電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(BLv,R＋ρ\f(L,S))＝eq\f(BLvS,RS＋ρL)．例題分析一、速度選擇器例1如圖所示為一速度選擇器，也稱(chēng)為濾速器的原理圖。K為電子槍?zhuān)蓸屩醒豄A方向射出的電子，速率大小不一。當(dāng)電子通過(guò)方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，只有一定速率的電子能沿直線前進(jìn)，并通過(guò)小孔S。設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的平行板間的電壓為300V，間距為5cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06T，問(wèn)：(1)磁場(chǎng)的指向應(yīng)該向里還是向外？(2)速率為多大的電子才能通過(guò)小孔S?

(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)在兩平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．α粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，恰好能沿直線勻速通過(guò)．供下列各小題選擇的答案有：A．不偏轉(zhuǎn)B．向上偏轉(zhuǎn)C．向下偏轉(zhuǎn)D．向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn)(1)若質(zhì)子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，質(zhì)子將________(2)若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，電子將________(3)若質(zhì)子以大于v0的速度，沿垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向從兩板正中央射入，質(zhì)子將________二、磁流體發(fā)電機(jī)例2如圖所示，是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T，極板間距d＝20cm，如果要求該發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U＝20V，則離子的速率為多少？(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖．A、B兩極板間的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．等離子束從左向右進(jìn)入板間．下述正確的是()A．A極板電勢(shì)高于B極板，負(fù)載R中電流向上B．B極板電勢(shì)高于A極板，負(fù)載R中電流向上C．A極板電勢(shì)高于B極板，負(fù)載R中電流向下D．B極板電勢(shì)高于A極板，負(fù)載R中電流向下三、流量計(jì)例3為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)。該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開(kāi)口。在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說(shuō)法中正確的是()A．N端的電勢(shì)比M端的高B．若污水中正、負(fù)離子數(shù)相同，則前后表面的電勢(shì)差為零C．電壓表的示數(shù)U跟a和b都成正比，跟c無(wú)關(guān)D．電壓表的示數(shù)U跟污水的流量Q成正比(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端裝了如圖所示的流量計(jì)．該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為A，B，C，左右兩端開(kāi)口．在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U．若用Q表示污水流量（單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積），下列說(shuō)法中正確的是（）A．前表面比后表面電勢(shì)高B．前表面比后表面電勢(shì)低C．污水中離子濃度越高電壓表的示數(shù)將越大D．污水流量Q與U成正比，與A，B無(wú)關(guān)專(zhuān)題訓(xùn)練1．如右圖為一“濾速器”裝置的示意圖．a(chǎn)、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間．為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng)，由O′射出．不計(jì)重力作用．可能達(dá)到上述目的的辦法是()A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外2．長(zhǎng)方體金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有電流通過(guò)金屬塊，如圖所示，則下面說(shuō)法正確的是()A．金屬塊上下表面電勢(shì)相等B．金屬塊上表面電勢(shì)高于下表面電勢(shì)C．金屬塊上表面電勢(shì)低于下表面電勢(shì)D．無(wú)法比較兩表面的電勢(shì)高低3．如圖所示,銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通電時(shí)銅板中電流方向向下,由于磁場(chǎng)的作用,則()A．板左側(cè)聚集較多電子,使B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)B．板左側(cè)聚集較多電子,使A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)C．板右側(cè)聚集較多電子,使A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)D．板右側(cè)聚集較多電子,使B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)4．如圖所示的正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，有一粒子沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向飛入其中，并沿直線運(yùn)動(dòng)(不考慮重力作用)，則此粒子()A．一定帶正電B．一定帶負(fù)電C．可能帶正電或負(fù)電，也可能不帶電D．一定不帶電5．如圖所示，帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平(垂直紙面向里)，某帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過(guò)軌道端點(diǎn)P進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)使球從較低的b點(diǎn)開(kāi)始滑下，經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間，則球在板間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．其動(dòng)能將會(huì)增大B．其電勢(shì)能將會(huì)增大C．小球所受的磁場(chǎng)力將會(huì)增大D．小球所受的電場(chǎng)力將會(huì)增大6．如圖所示，一電子束垂直于電場(chǎng)線與磁感應(yīng)線方向入射后偏向A極板，為了使電子束沿射入方向做直線運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是()A．將變阻器滑動(dòng)頭P向右滑動(dòng)B．將變阻器滑動(dòng)頭P向左滑動(dòng)C．將極板間距離適當(dāng)減小D．將極板間距離適當(dāng)增大7．如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖,金屬板M、N正對(duì)著平行放置,且板面垂直于紙面,在兩板之間接有電阻R。在極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)?shù)入x子束(分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束)從左向右進(jìn)入極板時(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A．N板的電勢(shì)高于M板的電勢(shì)B．M板的電勢(shì)等于N板的電勢(shì)C．R中有由b向a方向的電流D．R中有由a向b方向的電流8．截面為矩形的載流金屬導(dǎo)線置于磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中電流方向向右，如圖所示，將出現(xiàn)下列哪種情況()A．在b表面聚集正電荷，而a表面聚集負(fù)電荷B．在a表面聚集正電荷，而b表面聚集負(fù)電荷C．開(kāi)始通電時(shí)，電子做定向移動(dòng)并向b偏轉(zhuǎn)D．兩個(gè)表面電勢(shì)不同，a表面電勢(shì)較高9．如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電原理示意圖，將一束等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒)射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板P、Q，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓．兩金屬板的板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，板間距離為L(zhǎng)2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且平行于兩金屬板，等離子體充滿兩板間的空間．等離子體的初速度v與磁場(chǎng)方向垂直，當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，P板和Q板間電勢(shì)差UPQ為()A．vBL1B．vBL2C．eq\f(vBL2,L1)D．eq\f(vBL1,L2)10．如圖所示，連接兩平行金屬板的導(dǎo)線的一部分CD與另一回路的一段導(dǎo)線GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩金屬板之間時(shí)，CD段導(dǎo)線受到力F的作用．則()A．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左B．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右C．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左D．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向右11．如圖所示，平行板電容器的兩板與電源相連，板間同時(shí)有電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一個(gè)帶電荷量為＋q的粒子以v0為初速度從兩板中間沿垂直電磁場(chǎng)方向進(jìn)入，穿出時(shí)粒子的動(dòng)能減小了，若想使這個(gè)帶電粒子以v0沿原方向勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)電磁場(chǎng)，可采用的辦法是()A．減小平行板的正對(duì)面積 B．增大電源電壓C．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B D．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B12．將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒)沿如圖所示方向射入磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．正電荷向A板偏轉(zhuǎn)B．負(fù)電荷向A板偏轉(zhuǎn)C．洛倫茲力對(duì)正電荷做正功D．洛倫茲力對(duì)負(fù)電荷做正功13．一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖所示表示它的發(fā)電原理：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，而從整體來(lái)說(shuō)呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就聚集了電荷。在磁極配置如圖中所示的情況下，下列說(shuō)法中正確的是()A．A板帶正電B．有電流從b經(jīng)用電器流向aC．金屬板A、B間的電場(chǎng)方向向下D．等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力小于所受電場(chǎng)力14．如圖所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流，已知金屬導(dǎo)體中單位體積的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過(guò)程中，自由電子做定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差的大小為U，則下列說(shuō)法正確的是()A．前側(cè)面電勢(shì)較高 B．后側(cè)面電勢(shì)較高C．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(nebU,I) D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小eq\f(neaU,I)15．如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率v＝eq\f(E,B)，(不計(jì)粒子的重力)那么()A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)B．帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)C．不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)D．不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)16．如圖所示為一速度選擇器，也稱(chēng)為濾速器的原理圖．K為電子槍?zhuān)蓸屩醒豄A方向射出的電子，速率大小不一．當(dāng)電子通過(guò)方向互相垂直的均勻電場(chǎng)和磁場(chǎng)后，只有一定速率的電子能沿直線前進(jìn)，并通過(guò)小孔S.設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的平行板間的電壓為300V，間距為5cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06T，問(wèn)：(1)磁場(chǎng)的方向應(yīng)該垂直紙面向里還是向外？(2)速度為多大的電子才能通過(guò)小孔S?17．一種測(cè)量血管中血流速度儀器的原理如圖所示，在動(dòng)脈血管左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08T，電壓表測(cè)出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為多少？(取兩位有效數(shù)字)

18．如圖所示是電磁流量計(jì)的示意圖，在非磁性材料做成的圓管道外加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U，就可以知道管中液體的流量Q——單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)液體的體積(m3/s)。已知圓管的直徑為D，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，試推導(dǎo)出Q與U的關(guān)系式。19．目前世界上正在研究新型發(fā)電機(jī)——磁流體發(fā)電機(jī)，它的原理圖如圖所示，設(shè)想在相距為d的兩平行金屬板間加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩板通過(guò)開(kāi)關(guān)和燈泡相連．將氣體加熱電離后，由于正負(fù)離子一樣多，且?guī)щ姾闪烤鶠閝，因而稱(chēng)為等離子體，將其以速度v噴入甲、乙兩板之間，這時(shí)甲、乙兩板就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機(jī)的原理，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能，試問(wèn)：(1)圖中哪個(gè)極板是發(fā)電機(jī)的正極？(2)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為多大？(3)設(shè)噴入兩極板間的離子流每立方米中有n個(gè)負(fù)電荷，離子流的橫截面積為S，則發(fā)電機(jī)的最大功率為多大？專(zhuān)題五速度選擇器與磁流體發(fā)電機(jī)基本知識(shí)點(diǎn)1．速度選擇器：(1)平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來(lái)，所以叫做速度選擇器．(2)帶電粒子能夠勻速沿直線通過(guò)速度選擇器時(shí)的速度是v＝.(見(jiàn)下圖)2．速度選擇器的工作原理（1）粒子受力特點(diǎn)：同時(shí)受方向相反的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力作用。（2）粒子勻速通過(guò)速度選擇器的條件：電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡：qE=qvB，解得v=，速度大小只有滿足v=的粒子才能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若v＜，電場(chǎng)力大，粒子向電場(chǎng)力方向偏，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加．若v＞，洛倫茲力大，粒子向磁場(chǎng)力方向偏，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減少．3．磁流體發(fā)電機(jī)(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能．(2)根據(jù)左手定則，如下圖中的B板是發(fā)電機(jī)正極．(3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等粒子體速度為v，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢(shì)差U＝Bdv.4．磁流體發(fā)電機(jī)的工作原理將等離子氣體垂直于磁場(chǎng)方向噴入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢(shì)差．設(shè)平行金屬板A、B的面積為S，相距L，等離子氣體的電阻率為ρ，噴入氣體速率為v，板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)正、負(fù)離子受到的洛倫茲力和靜電力大小相等時(shí)，勻速通過(guò)A、B板間，此時(shí)A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，大小即為電源的電動(dòng)勢(shì)E．沿從S極向N極方向觀察，電路如圖乙所示，此時(shí)：qeq\f(E,L)＝Bqv，則電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，電源內(nèi)阻r＝ρeq\f(L,S)由閉合電路歐姆定律知，通過(guò)R的電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(BLv,R＋ρ\f(L,S))＝eq\f(BLvS,RS＋ρL)．例題分析一、速度選擇器例1如圖所示為一速度選擇器，也稱(chēng)為濾速器的原理圖。K為電子槍?zhuān)蓸屩醒豄A方向射出的電子，速率大小不一。當(dāng)電子通過(guò)方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，只有一定速率的電子能沿直線前進(jìn)，并通過(guò)小孔S。設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的平行板間的電壓為300V，間距為5cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06T，問(wèn)：(1)磁場(chǎng)的指向應(yīng)該向里還是向外？(2)速率為多大的電子才能通過(guò)小孔S?

(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)在兩平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．α粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，恰好能沿直線勻速通過(guò)．供下列各小題選擇的答案有：A．不偏轉(zhuǎn)B．向上偏轉(zhuǎn)C．向下偏轉(zhuǎn)D．向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn)(1)若質(zhì)子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，質(zhì)子將________(2)若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，電子將________(3)若質(zhì)子以大于v0的速度，沿垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向從兩板正中央射入，質(zhì)子將________二、磁流體發(fā)電機(jī)例2如圖所示，是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T，極板間距d＝20cm，如果要求該發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U＝20V，則離子的速率為多少？(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖．A、B兩極板間的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．等離子束從左向右進(jìn)入板間．下述正確的是()A．A極板電勢(shì)高于B極板，負(fù)載R中電流向上B．B極板電勢(shì)高于A極板，負(fù)載R中電流向上C．A極板電勢(shì)高于B極板，負(fù)載R中電流向下D．B極板電勢(shì)高于A極板，負(fù)載R中電流向下三、流量計(jì)例3為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)。該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開(kāi)口。在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說(shuō)法中正確的是()A．N端的電勢(shì)比M端的高B．若污水中正、負(fù)離子數(shù)相同，則前后表面的電勢(shì)差為零C．電壓表的示數(shù)U跟a和b都成正比，跟c無(wú)關(guān)D．電壓表的示數(shù)U跟污水的流量Q成正比(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端裝了如圖所示的流量計(jì)．該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為A，B，C，左右兩端開(kāi)口．在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U．若用Q表示污水流量（單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積），下列說(shuō)法中正確的是（）A．前表面比后表面電勢(shì)高B．前表面比后表面電勢(shì)低C．污水中離子濃度越高電壓表的示數(shù)將越大D．污水流量Q與U成正比，與A，B無(wú)關(guān)專(zhuān)題訓(xùn)練1．如右圖為一“濾速器”裝置的示意圖．a(chǎn)、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間．為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng)，由O′射出．不計(jì)重力作用．可能達(dá)到上述目的的辦法是()A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外2．長(zhǎng)方體金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有電流通過(guò)金屬塊，如圖所示，則下面說(shuō)法正確的是()A．金屬塊上下表面電勢(shì)相等B．金屬塊上表面電勢(shì)高于下表面電勢(shì)C．金屬塊上表面電勢(shì)低于下表面電勢(shì)D．無(wú)法比較兩表面的電勢(shì)高低3．如圖所示,銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通電時(shí)銅板中電流方向向下,由于磁場(chǎng)的作用,則()A．板左側(cè)聚集較多電子,使B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)B．板左側(cè)聚集較多電子,使A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)C．板右側(cè)聚集較多電子,使A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)D．板右側(cè)聚集較多電子,使B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)4．如圖所示的正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，有一粒子沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向飛入其中，并沿直線運(yùn)動(dòng)(不考慮重力作用)，則此粒子()A．一定帶正電B．一定帶負(fù)電C．可能帶正電或負(fù)電，也可能不帶電D．一定不帶電5．如圖所示，帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平(垂直紙面向里)，某帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過(guò)軌道端點(diǎn)P進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)使球從較低的b點(diǎn)開(kāi)始滑下，經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間，則球在板間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．其動(dòng)能將會(huì)增大B．其電勢(shì)能將會(huì)增大C．小球所受的磁場(chǎng)力將會(huì)增大D．小球所受的電場(chǎng)力將會(huì)增大6．如圖所示，一電子束垂直于電場(chǎng)線與磁感應(yīng)線方向入射后偏向A極板，為了使電子束沿射入方向做直線運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是()A．將變阻器滑動(dòng)頭P向右滑動(dòng)B．將變阻器滑動(dòng)頭P向左滑動(dòng)C．將極板間距離適當(dāng)減小D．將極板間距離適當(dāng)增大7．如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖,金屬板M、N正對(duì)著平行放置,且板面垂直于紙面,在兩板之間接有電阻R。在極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)?shù)入x子束(分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束)從左向右進(jìn)入極板時(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A．N板的電勢(shì)高于M板的電勢(shì)B．M板的電勢(shì)等于N板的電勢(shì)C．R中有由b向a方向的電流D．R中有由a向b方向的電流8．截面為矩形的載流金屬導(dǎo)線置于磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中電流方向向右，如圖所示，將出現(xiàn)下列哪種情況()A．在b表面聚集正電荷，而a表面聚集負(fù)電荷B．在a表面聚集正電荷，而b表面聚集負(fù)電荷C．開(kāi)始通電時(shí)，電子做定向移動(dòng)并向b偏轉(zhuǎn)D．兩個(gè)表面電勢(shì)不同，a表面電勢(shì)較高9．如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電原理示意圖，將一束等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒)射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板P、Q，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓．兩金屬板的板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，板間距離為L(zhǎng)2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且平行于兩金屬板，等離子體充滿兩板間的空間．等離子體的初速度v與磁場(chǎng)方向垂直，當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，P板和Q板間電勢(shì)差UPQ為()A．vBL1B．vBL2C．eq\f(vBL2,L1)D．eq\f(vBL1,L2)10．如圖所示，連接兩平行金屬板的導(dǎo)線的一部分CD與另一回路的一段導(dǎo)線GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩金屬板之間時(shí)，CD段導(dǎo)線受到力F的作用．則()A．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左B．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右C．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左D．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向右11．如圖所示，平行板電容器的兩板與電源相連，板間同時(shí)有電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一個(gè)帶電荷量為＋q的粒子以v0為初速度從兩板中間沿垂直電磁場(chǎng)方向進(jìn)入，穿出時(shí)粒子的動(dòng)能減小了，若想使這個(gè)帶電粒子以v0沿原方向勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)電磁場(chǎng)，可采用的辦法是()A．減小平行板的正對(duì)面積 B．增大電源電壓C．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B D．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B12．將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒)沿如圖所示方向射入磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．正電荷向A板偏轉(zhuǎn)B．負(fù)電荷向A板偏轉(zhuǎn)C．洛倫茲力對(duì)正電荷做正功D．洛倫茲力對(duì)負(fù)電荷做正功13．一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖所示表示它的發(fā)電原理：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，而從整體來(lái)說(shuō)呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就聚集了電荷。在磁極配置如圖中所示的情況下，下列說(shuō)法中正確的是()A．A板帶正電B．有電流從b經(jīng)用電器流向aC．金屬板A、B間的電場(chǎng)方向向下D．等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力小于所受電場(chǎng)力14．如圖所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流，已知金屬導(dǎo)體中單位體積的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過(guò)程中，自由電子做定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差的大小為U，則下列說(shuō)法正確的是()A．前側(cè)面電勢(shì)較高 B．后側(cè)面電勢(shì)較高C．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(nebU,I) D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小eq\f(neaU,I)15．如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率v＝eq\f(E,B)，(不計(jì)粒子的重力)那么()A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)B．帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)C．不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)D．不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)16．如圖所示為一速度選擇器，也稱(chēng)為濾速器的原理圖．K為電子槍?zhuān)蓸屩醒豄A方向射出的電子，速率大小不一．當(dāng)電子通過(guò)方向互相垂直的均勻電場(chǎng)和磁場(chǎng)后，只有一定速率的電子能沿直線前進(jìn)，并通過(guò)小孔S.設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的平行板間的電壓為300V，間距為5cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06T，問(wèn)：(1)磁場(chǎng)的方向應(yīng)該垂直紙面向里還是向外？(2)速度為多大的電子才能通過(guò)小孔S?17．一種測(cè)量血管中血流速度儀器的原理如圖所示，在動(dòng)脈血管左右兩側(cè)加有勻強(qiáng)磁場(chǎng)，上下兩側(cè)安裝電極并連接電壓表，設(shè)血管直徑是2.0mm，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.08T，電壓表測(cè)出的電壓為0.10mV，則血流速度大小為多少？(取兩位有效數(shù)字)

18．如圖所示是電磁流量計(jì)的示意圖，在非磁性材料做成的圓管道外加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差U，就可以知道管中液體的流量Q——單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)液體的體積(m3/s)。已知圓管的直徑為D，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，試推導(dǎo)出Q與U的關(guān)系式。19．目前世界上正在研究新型發(fā)電機(jī)——磁流體發(fā)電機(jī)，它的原理圖如圖所示，設(shè)想在相距為d的兩平行金屬板間加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩板通過(guò)開(kāi)關(guān)和燈泡相連．將氣體加熱電離后，由于正負(fù)離子一樣多，且?guī)щ姾闪烤鶠閝，因而稱(chēng)為等離子體，將其以速度v噴入甲、乙兩板之間，這時(shí)甲、乙兩板就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機(jī)的原理，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能，試問(wèn)：(1)圖中哪個(gè)極板是發(fā)電機(jī)的正極？(2)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為多大？(3)設(shè)噴入兩極板間的離子流每立方米中有n個(gè)負(fù)電荷，離子流的橫截面積為S，則發(fā)電機(jī)的最大功率為多大？專(zhuān)題五速度選擇器與磁流體發(fā)電機(jī)基本知識(shí)點(diǎn)1．速度選擇器：(1)平行板中電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B互相垂直，這種裝置能把具有一定速度的粒子選擇出來(lái)，所以叫做速度選擇器．(2)帶電粒子能夠勻速沿直線通過(guò)速度選擇器時(shí)的速度是v＝.(見(jiàn)下圖)2．速度選擇器的工作原理（1）粒子受力特點(diǎn)：同時(shí)受方向相反的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力作用。（2）粒子勻速通過(guò)速度選擇器的條件：電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡：qE=qvB，解得v=，速度大小只有滿足v=的粒子才能做勻速直線運(yùn)動(dòng)。若v＜，電場(chǎng)力大，粒子向電場(chǎng)力方向偏，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能增加．若v＞，洛倫茲力大，粒子向磁場(chǎng)力方向偏，電場(chǎng)力做負(fù)功，動(dòng)能減少．3．磁流體發(fā)電機(jī)(1)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能．(2)根據(jù)左手定則，如下圖中的B板是發(fā)電機(jī)正極．(3)磁流體發(fā)電機(jī)兩極板間的距離為d，等粒子體速度為v，磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，則兩極板間能達(dá)到的最大電勢(shì)差U＝Bdv.4．磁流體發(fā)電機(jī)的工作原理將等離子氣體垂直于磁場(chǎng)方向噴入勻強(qiáng)磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢(shì)差．設(shè)平行金屬板A、B的面積為S，相距L，等離子氣體的電阻率為ρ，噴入氣體速率為v，板間磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)正、負(fù)離子受到的洛倫茲力和靜電力大小相等時(shí)，勻速通過(guò)A、B板間，此時(shí)A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，大小即為電源的電動(dòng)勢(shì)E．沿從S極向N極方向觀察，電路如圖乙所示，此時(shí)：qeq\f(E,L)＝Bqv，則電動(dòng)勢(shì)E＝BLv，電源內(nèi)阻r＝ρeq\f(L,S)由閉合電路歐姆定律知，通過(guò)R的電流I＝eq\f(E,R＋r)＝eq\f(BLv,R＋ρ\f(L,S))＝eq\f(BLvS,RS＋ρL)．例題分析一、速度選擇器例1如圖所示為一速度選擇器，也稱(chēng)為濾速器的原理圖。K為電子槍?zhuān)蓸屩醒豄A方向射出的電子，速率大小不一。當(dāng)電子通過(guò)方向互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)后，只有一定速率的電子能沿直線前進(jìn)，并通過(guò)小孔S。設(shè)產(chǎn)生勻強(qiáng)電場(chǎng)的平行板間的電壓為300V，間距為5cm，垂直紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.06T，問(wèn)：(1)磁場(chǎng)的指向應(yīng)該向里還是向外？(2)速率為多大的電子才能通過(guò)小孔S?解析(1)由題圖可知，平行板間的電場(chǎng)強(qiáng)度E的方向向下，電子受到的靜電力FE＝eE，方向向上。若沒(méi)有磁場(chǎng)，電子將向上偏轉(zhuǎn)，為了使電子能夠穿過(guò)小孔S，所加的磁場(chǎng)施于電子的洛倫茲力必須是向下的。根據(jù)左手定則分析得出，B的方向應(yīng)該垂直于紙面向里。(2)電子受到的洛倫茲力FB＝evB，它的大小與電子的速度v有關(guān)。只有那些速度的大小剛好使得洛倫茲力與靜電力平衡的電子，才可沿直線KA通過(guò)小孔S。據(jù)題意，能夠通過(guò)小孔S的電子，其速度滿足：evB＝eE，解得v＝eq\f(E,B)。又因?yàn)镋＝eq\f(U,d)，所以v＝eq\f(U,Bd)。將U＝300V，B＝0.06T，d＝0.05m代入上式，解得v＝105m/s，即只有速度為105m/s的電子才可以通過(guò)小孔S。答案(1)磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里(2)105m/s歸納總結(jié)：(1)正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度分別為E、B，有一帶電粒子以一定的速度垂直電、磁場(chǎng)的方向射入電、磁場(chǎng)中，能勻速穿過(guò)電、磁場(chǎng)的條件是帶電粒子的速度為：v＝eq\f(E,B)，與帶電粒子的質(zhì)量、電荷量、電性等皆無(wú)關(guān)．換句話說(shuō)，帶電粒子能否勻速垂直穿過(guò)電、磁場(chǎng)與粒子帶電荷量、帶電性質(zhì)、粒子的質(zhì)量無(wú)關(guān)．(2)速度選擇器選擇的是粒子“速度”而非“速率”，只有當(dāng)粒子以特定速率v＝eq\f(E,B)，以確定的方向才可沿直線通過(guò)速度選擇器．(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)在兩平行金屬板間，有如圖所示的互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)．α粒子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，恰好能沿直線勻速通過(guò)．供下列各小題選擇的答案有：A．不偏轉(zhuǎn)B．向上偏轉(zhuǎn)C．向下偏轉(zhuǎn)D．向紙內(nèi)或紙外偏轉(zhuǎn)(1)若質(zhì)子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，質(zhì)子將________(2)若電子以速度v0從兩板的正中央垂直于電場(chǎng)方向和磁場(chǎng)方向從左向右射入時(shí)，電子將________(3)若質(zhì)子以大于v0的速度，沿垂直于勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)的方向從兩板正中央射入，質(zhì)子將________解析分析粒子在場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)，須從分析帶電粒子在互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中受力情況入手．設(shè)帶電粒子的質(zhì)量為m，帶電荷量為q，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度為E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.帶電粒子以速度v垂直射入互相正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，若粒子帶正電，則所受電場(chǎng)力方向向下，大小為qE；所受磁場(chǎng)力方向向上，大小為Bqv.沿直線勻速通過(guò)時(shí)，顯然有Bqv＝qE，v＝eq\f(E,B)，即勻速直線通過(guò)時(shí)，帶電粒子的速度與其質(zhì)量、電荷量無(wú)關(guān)．如果粒子帶負(fù)電，電場(chǎng)力方向向上，磁場(chǎng)力方向向下，上述結(jié)論仍然成立．所以，(1)、(2)兩小題應(yīng)選A.若質(zhì)子以大于v0的速度射入兩板之間，由于磁場(chǎng)力F＝Bqv，磁場(chǎng)力將大于電場(chǎng)力，質(zhì)子帶正電，將向上偏轉(zhuǎn)．第(3)小題應(yīng)選擇B.答案(1)A(2)A(3)B二、磁流體發(fā)電機(jī)例2如圖所示，是磁流體發(fā)電機(jī)的示意圖，兩極板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B＝0.5T，極板間距d＝20cm，如果要求該發(fā)電機(jī)的輸出電壓為U＝20V，則離子的速率為多少？解析等離子體以一定速度進(jìn)入磁場(chǎng)后，在洛倫茲力作用下正離子向上極板偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子向下極板偏轉(zhuǎn)，上下極板因聚集了異種電荷從而使兩板之間產(chǎn)生電壓，當(dāng)離子在兩極間勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，電壓達(dá)到穩(wěn)定．此時(shí)有qeq\f(U,d)＝qvB，得v＝eq\f(U,Bd)，代入數(shù)據(jù)得v＝200m/s.答案200m/s(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)原理示意圖．A、B兩極板間的磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里．等離子束從左向右進(jìn)入板間．下述正確的是()A．A極板電勢(shì)高于B極板，負(fù)載R中電流向上B．B極板電勢(shì)高于A極板，負(fù)載R中電流向上C．A極板電勢(shì)高于B極板，負(fù)載R中電流向下D．B極板電勢(shì)高于A極板，負(fù)載R中電流向下解析等離子束指的是含有大量正、負(fù)離子，整體呈中性的離子流，進(jìn)入磁場(chǎng)后，正離子受到向上的洛倫茲力向A極板偏，負(fù)離子受到向下的洛倫茲力向B極板偏，這樣正離子聚集在A極板，而負(fù)離子聚集在B極板，A極板電勢(shì)高于B極板，電流方向從A→R→B.答案C三、流量計(jì)例3為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)。該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為a、b、c，左右兩端開(kāi)口。在垂直于上下表面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極。污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，接在M、N兩端間的電壓表將顯示兩極間的電壓U。若用Q表示污水流量(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)，下列說(shuō)法中正確的是()A．N端的電勢(shì)比M端的高B．若污水中正、負(fù)離子數(shù)相同，則前后表面的電勢(shì)差為零C．電壓表的示數(shù)U跟a和b都成正比，跟c無(wú)關(guān)D．電壓表的示數(shù)U跟污水的流量Q成正比解析由左手定則可知，不管污水帶何種電性，都有φN>φM，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤。當(dāng)電荷受力平衡時(shí)有qvB＝qeq\f(U,b)，得v＝eq\f(U,bB)，流量Q＝Sv＝eq\f(cU,B)，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確。答案AD(對(duì)應(yīng)訓(xùn)練)為監(jiān)測(cè)某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端裝了如圖所示的流量計(jì)．該裝置由絕緣材料制成，長(zhǎng)、寬、高分別為A，B，C，左右兩端開(kāi)口．在垂直于上下底面方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面分別固定有金屬板作為電極．污水充滿管口從左向右流經(jīng)該裝置時(shí)，電壓表將顯示兩個(gè)電極間的電壓U．若用Q表示污水流量（單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積），下列說(shuō)法中正確的是（）A．前表面比后表面電勢(shì)高B．前表面比后表面電勢(shì)低C．污水中離子濃度越高電壓表的示數(shù)將越大D．污水流量Q與U成正比，與A，B無(wú)關(guān)解析正負(fù)電荷從左向右移動(dòng)，根據(jù)左手定則，正電荷所受的洛倫茲力指向后表面，負(fù)電荷所受的洛倫茲力指向前表面，所以后表面電極的電勢(shì)比前表面電極電勢(shì)高．故A錯(cuò)誤，B正確．最終穩(wěn)定時(shí)，電荷受洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡，有qvB=qU/b，U=Bbv，電壓表的示數(shù)U與v成正比，與濃度無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；污水的流量Q=vS=vbc=U/Bb；與電壓表的示數(shù)U成正比，與A，B無(wú)關(guān)；故D正確；答案BD專(zhuān)題訓(xùn)練1．如右圖為一“濾速器”裝置的示意圖．a(chǎn)、b為水平放置的平行金屬板，一束具有各種不同速率的電子沿水平方向經(jīng)小孔O進(jìn)入a、b兩板之間．為了選取具有某種特定速率的電子，可在a、b間加上電壓，并沿垂直于紙面的方向加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使所選電子仍能夠沿水平直線OO′運(yùn)動(dòng)，由O′射出．不計(jì)重力作用．可能達(dá)到上述目的的辦法是()A．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里B．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里C．使a板電勢(shì)高于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外D．使a板電勢(shì)低于b板，磁場(chǎng)方向垂直紙面向外解析要使電子沿直線OO′射出，則電子必做勻速直線運(yùn)動(dòng)，電子受力平衡．在該場(chǎng)區(qū)，電子受到電場(chǎng)力和洛倫茲力，要使電子二力平衡，則二力方向分別為豎直向上和豎直向下．A選項(xiàng)電子所受電場(chǎng)力豎直向上，由左手定則判斷洛倫茲力豎直向下，滿足受力平衡．同理，D選項(xiàng)也滿足受力平衡．所以A、D選項(xiàng)正確．答案AD2．長(zhǎng)方體金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，有電流通過(guò)金屬塊，如圖所示，則下面說(shuō)法正確的是()A．金屬塊上下表面電勢(shì)相等B．金屬塊上表面電勢(shì)高于下表面電勢(shì)C．金屬塊上表面電勢(shì)低于下表面電勢(shì)D．無(wú)法比較兩表面的電勢(shì)高低解析由左手定則知自由電子所受洛倫茲力方向向上，即自由電子向上偏，所以上表面電勢(shì)比下表面低．答案C3．如圖所示,銅質(zhì)導(dǎo)電板置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,通電時(shí)銅板中電流方向向下,由于磁場(chǎng)的作用,則()A．板左側(cè)聚集較多電子,使B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)B．板左側(cè)聚集較多電子,使A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)C．板右側(cè)聚集較多電子,使A點(diǎn)電勢(shì)高于B點(diǎn)D．板右側(cè)聚集較多電子,使B點(diǎn)電勢(shì)高于A點(diǎn)解析銅板導(dǎo)電靠的是自由電子的定向移動(dòng),電流方向向下,則電子相對(duì)磁場(chǎng)定向移動(dòng)的方向向上,根據(jù)左手定則,電子受洛倫茲力的方向向右,致使銅板右側(cè)聚集較多電子,左側(cè)剩余較多正離子,板中逐漸形成方向向右的水平電場(chǎng),直到定向移動(dòng)的自由電子受到的洛倫茲力與水平電場(chǎng)力平衡為止。所以,由于磁場(chǎng)的作用,整個(gè)銅板左側(cè)電勢(shì)高于右側(cè),即φA>φB。答案C4．如圖所示的正交電場(chǎng)和磁場(chǎng)中，有一粒子沿垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向飛入其中，并沿直線運(yùn)動(dòng)(不考慮重力作用)，則此粒子()A．一定帶正電B．一定帶負(fù)電C．可能帶正電或負(fù)電，也可能不帶電D．一定不帶電解析帶電粒子在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力，在磁場(chǎng)中受洛倫茲力，而帶電粒子做直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)電場(chǎng)力方向及洛倫茲力方向判定，可知兩力必反向且與運(yùn)動(dòng)速度垂直，故無(wú)法判斷是何種帶電粒子，即正電、負(fù)電、不帶電粒子都滿足題設(shè)條件，故正確答案為C。答案C5．如圖所示，帶電平行板中勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向水平(垂直紙面向里)，某帶電小球從光滑絕緣軌道上的a點(diǎn)自由滑下，經(jīng)過(guò)軌道端點(diǎn)P進(jìn)入板間后恰好沿水平方向做直線運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)使球從較低的b點(diǎn)開(kāi)始滑下，經(jīng)P點(diǎn)進(jìn)入板間，則球在板間運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是()A．其動(dòng)能將會(huì)增大B．其電勢(shì)能將會(huì)增大C．小球所受的磁場(chǎng)力將會(huì)增大D．小球所受的電場(chǎng)力將會(huì)增大解析帶電小球一定帶正電荷，從a點(diǎn)滑下時(shí)，電場(chǎng)力qE和磁場(chǎng)力qBv方向均向上，它們的合力與重力mg相平衡，因此在板間做勻速直線運(yùn)動(dòng)．當(dāng)小球從較低的b點(diǎn)滑下到達(dá)P點(diǎn)時(shí)的速度v′<v，則qBv′<qBv，有mg>qE＋qBv′，帶電小球軌跡將向下彎曲，重力做正功，電場(chǎng)力做負(fù)功，磁場(chǎng)力不做功，但mg>qE，則帶電小球的動(dòng)能增大，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能將增大，小球所受電場(chǎng)力大小和方向都不會(huì)改變，而由于動(dòng)能增大，則小球所受磁場(chǎng)力將會(huì)增大．答案ABC6．如圖所示，一電子束垂直于電場(chǎng)線與磁感應(yīng)線方向入射后偏向A極板，為了使電子束沿射入方向做直線運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是()A．將變阻器滑動(dòng)頭P向右滑動(dòng)B．將變阻器滑動(dòng)頭P向左滑動(dòng)C．將極板間距離適當(dāng)減小D．將極板間距離適當(dāng)增大解析電子入射極板后，偏向A板，說(shuō)明Eq>Bvq，由E＝eq\f(U,d)可知，減小場(chǎng)強(qiáng)E的方法有增大板間距離和減小板間電壓，故C錯(cuò)誤，D正確；而移動(dòng)滑動(dòng)頭P并不能改變板間電壓，故A、B均錯(cuò)誤。答案D7．如圖是磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖,金屬板M、N正對(duì)著平行放置,且板面垂直于紙面,在兩板之間接有電阻R。在極板間有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)。當(dāng)?shù)入x子束(分別帶有等量正、負(fù)電荷的離子束)從左向右進(jìn)入極板時(shí),下列說(shuō)法中正確的是()A．N板的電勢(shì)高于M板的電勢(shì)B．M板的電勢(shì)等于N板的電勢(shì)C．R中有由b向a方向的電流D．R中有由a向b方向的電流解析根據(jù)左手定則可知正離子向上極板偏轉(zhuǎn),負(fù)離子向下極板偏轉(zhuǎn),則M板電勢(shì)高于N板電勢(shì)。M板相當(dāng)于電源的正極,那么R中有由a向b方向的電流,據(jù)以上分析可知本題正確選項(xiàng)為D。答案D8．截面為矩形的載流金屬導(dǎo)線置于磁場(chǎng)中，導(dǎo)線中電流方向向右，如圖所示，將出現(xiàn)下列哪種情況()A．在b表面聚集正電荷，而a表面聚集負(fù)電荷B．在a表面聚集正電荷，而b表面聚集負(fù)電荷C．開(kāi)始通電時(shí)，電子做定向移動(dòng)并向b偏轉(zhuǎn)D．兩個(gè)表面電勢(shì)不同，a表面電勢(shì)較高解析金屬導(dǎo)體靠電子導(dǎo)電，金屬正離子并沒(méi)有移動(dòng)，而電流由金屬導(dǎo)體中的自由電子的定向移動(dòng)(向左移動(dòng))形成。應(yīng)用左手定則，四指應(yīng)指向電流的方向，讓磁感線垂直穿過(guò)手心，拇指的指向即為自由電子的受力方向。也就是說(shuō)，自由電子受洛倫茲力方向指向a表面一側(cè)，即自由電子在向左移動(dòng)的同時(shí)，受到指向a表面的作用力，并在a表面進(jìn)行聚集，由于整個(gè)導(dǎo)體是呈電中性的(正、負(fù)電荷總量相等)，所以在b的表面“裸露”出正電荷層，并使b表面電勢(shì)高于a表面電勢(shì)，故選A。答案A9．如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電原理示意圖，將一束等離子體(高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒)射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板P、Q，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓．兩金屬板的板長(zhǎng)為L(zhǎng)1，板間距離為L(zhǎng)2，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B且平行于兩金屬板，等離子體充滿兩板間的空間．等離子體的初速度v與磁場(chǎng)方向垂直，當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，P板和Q板間電勢(shì)差UPQ為()A．vBL1B．vBL2C．eq\f(vBL2,L1)D．eq\f(vBL1,L2)解析等離子體進(jìn)入兩金屬板間，在洛倫茲力作用下帶正電的離子向P板運(yùn)動(dòng)、帶負(fù)電的離子向Q板運(yùn)動(dòng)，平行板間形成一個(gè)向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)，并且場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大，當(dāng)離子受到的洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡時(shí)，正負(fù)離子便做勻速直線運(yùn)動(dòng)通過(guò)金屬板，發(fā)電機(jī)便穩(wěn)定發(fā)電了．則有qE＝qvB，又UPQ＝EL2，可得UPQ＝vBL2，選項(xiàng)B對(duì)．答案B10．如圖所示，連接兩平行金屬板的導(dǎo)線的一部分CD與另一回路的一段導(dǎo)線GH平行且均在紙面內(nèi)，金屬板置于磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，當(dāng)一束等離子體射入兩金屬板之間時(shí)，CD段導(dǎo)線受到力F的作用．則()A．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向左B．若等離子體從右方射入，F(xiàn)向右C．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向左D．若等離子體從左方射入，F(xiàn)向右解析等離子體指的是整體顯電中性，內(nèi)部含有等量的正、負(fù)電荷的氣態(tài)離子群體．當(dāng)?shù)入x子體從右方射入時(shí)，正、負(fù)離子在洛倫茲力的作用下將分別向下、上偏轉(zhuǎn)，使上極板的電勢(shì)低于下極板，從而在外電路形成由D流向C的電流，這一電流處在通電導(dǎo)線GH所產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，由左手定則可知，它受到的安培力的方向向左，所以A項(xiàng)對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)；同理可分析得知C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對(duì)．答案AD11．如圖所示，平行板電容器的兩板與電源相連，板間同時(shí)有電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B，一個(gè)帶電荷量為＋q的粒子以v0為初速度從兩板中間沿垂直電磁場(chǎng)方向進(jìn)入，穿出時(shí)粒子的動(dòng)能減小了，若想使這個(gè)帶電粒子以v0沿原方向勻速直線運(yùn)動(dòng)穿過(guò)電磁場(chǎng)，可采用的辦法是()A．減小平行板的正對(duì)面積 B．增大電源電壓C．減小磁感應(yīng)強(qiáng)度B D．增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B解析減小平行板間的正對(duì)面積，U不變，d不變，則電場(chǎng)強(qiáng)度不變，電場(chǎng)力不變，仍然小于洛倫茲力，不能勻速穿越電磁場(chǎng)，故A錯(cuò)誤；增大電源電壓，則電場(chǎng)強(qiáng)度增大，電場(chǎng)力變大，能夠與洛倫茲力相等，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故B正確；減小磁感應(yīng)強(qiáng)度，則洛倫茲力減小，能夠與電場(chǎng)力平衡，做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故C正確；增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，則洛倫茲力增大，仍然大于電場(chǎng)力，不能勻速穿越電磁場(chǎng)，故D錯(cuò)誤。答案BC12．將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒)沿如圖所示方向射入磁場(chǎng)，下列說(shuō)法正確的是()A．正電荷向A板偏轉(zhuǎn)B．負(fù)電荷向A板偏轉(zhuǎn)C．洛倫茲力對(duì)正電荷做正功D．洛倫茲力對(duì)負(fù)電荷做正功解析等離子體射入磁場(chǎng)后，由左手定則知正離子受到向上的洛倫茲力，向A板偏轉(zhuǎn)，負(fù)電荷向B板偏轉(zhuǎn)，選項(xiàng)A正確，B錯(cuò)誤；洛倫茲力的方向與速度方向垂直，則洛倫茲力不做功，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。答案A13．一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖所示表示它的發(fā)電原理：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，而從整體來(lái)說(shuō)呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就聚集了電荷。在磁極配置如圖中所示的情況下，下列說(shuō)法中正確的是()A．A板帶正電B．有電流從b經(jīng)用電器流向aC．金屬板A、B間的電場(chǎng)方向向下D．等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力小于所受電場(chǎng)力解析根據(jù)左手定則知，正電荷向下偏，負(fù)電荷向上偏，則A板帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；因?yàn)锽板帶正電，A板帶負(fù)電，所以電流的流向?yàn)閎經(jīng)用電器流向a，故B正確；因?yàn)锽板帶正電，A板帶負(fù)電，所以金屬板間的場(chǎng)強(qiáng)方向向上，故C錯(cuò)誤；等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是離子所受洛倫茲力大于所受電場(chǎng)力，故D錯(cuò)誤。答案B14．如圖所示，電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面是寬為a、高為b的長(zhǎng)方形，放在沿y軸正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿x軸正方向、大小為I的電流，已知金屬導(dǎo)體中單位體積的自由電子數(shù)為n，電子電荷量為e，金屬導(dǎo)電過(guò)程中，自由電子做定向移動(dòng)可視為勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)出金屬導(dǎo)體前后兩個(gè)側(cè)面間的電勢(shì)差的大小為U，則下列說(shuō)法正確的是()A．前側(cè)面電勢(shì)較高 B．后側(cè)面電勢(shì)較高C．磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為eq\f(nebU,I) D．磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小eq\f(neaU,I)解析電子定向移動(dòng)方向和電流方向相反，所以電子定向移動(dòng)方向沿x軸負(fù)方向，根據(jù)左手定則判斷，電子受力方向指向前側(cè)面，所以前側(cè)面電勢(shì)低，后側(cè)面電勢(shì)高，A錯(cuò)誤，B正確；當(dāng)金屬導(dǎo)體中自由電子定向移動(dòng)時(shí)，受洛倫茲力作用向前側(cè)面偏轉(zhuǎn)，使得前后兩側(cè)面間產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)電子所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，前后兩側(cè)產(chǎn)生恒定的電勢(shì)差，則有q＝n(abvt)e，e