洛倫茲力與現(xiàn)代科技+導(dǎo)學(xué)案 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

高二物理導(dǎo)學(xué)案選擇性必修第二冊第一章安培力與洛倫茲力INET【典例剖析】一、速度選擇器1．裝置及要求如圖2．帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是，即v＝.3．速度選擇器的特點例1在如圖所示的平行板器件中(極板長度有限)，電場強度E和磁感應(yīng)強度B相互垂直．一帶電粒子(重力不計)從左端以速度v沿虛線射入后做直線運動，則該粒子()A．一定帶正電B．速度v＝eq\f(E,B)C．若速度v>eq\f(E,B)，粒子一定不能從板間射出D．若此粒子從右端沿虛線方向射入，仍做直線運動二、磁流體發(fā)電機磁流體發(fā)電機的發(fā)電原理圖如圖甲所示，其平面圖如圖乙所示．原理：例2磁流體發(fā)電的原理如圖所示，將一束速度為v的等離子體垂直于磁場方向噴入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，在相距為d、寬為a、長為b的兩平行金屬板間便產(chǎn)生電壓．如果把上、下板和電阻R連接，上、下板就是一個直流電源的兩極，若穩(wěn)定時等離子體在兩板間均勻分布，電阻率為ρ，忽略邊緣效應(yīng)，下列判斷正確的是()A．上板為正極，電流I＝eq\f(Bdvab,Rab＋ρd)B．上板為負(fù)極，電流I＝eq\f(Bvad2,Rad＋ρb)C．下板為正極，電流I＝eq\f(Bdvab,Rab＋ρd)D．下板為負(fù)極，電流I＝eq\f(Bvad2,Rad＋ρb)針對訓(xùn)練1磁流體發(fā)電的原理如圖所示，將一束速度為v的等離子體垂直于磁場方向噴入磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，在面積為ab、板間距離為d的兩平行金屬板間產(chǎn)生電動勢．將其上下極板與阻值為R的定值電阻和電容為C的電容器相連，板間距離為L的電容器極板間有一帶電微粒處于靜止?fàn)顟B(tài)，不計其他電阻，重力加速度為g.下列說法正確的是()A．平行金屬板上極板比下極板電勢高B．磁流體發(fā)電機的電動勢為BLvC．電容器所帶電荷量為CBavD．微粒的比荷eq\f(q,m)＝eq\f(gL,Bdv)三、電磁流量計如圖甲、乙所示是電磁流量計的示意圖．原理：例3(2021·無錫市高二期末)2020年初爆發(fā)了新冠肺炎，該病毒傳播能力非常強，因此研究新冠肺炎病毒株的實驗室必須是全程都在高度無接觸物理防護性條件下操作．武漢病毒研究所是我國防護等級最高的P4實驗室，在該實驗室中有一種污水流量計，其原理可以簡化為如圖丙所示模型：廢液內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從直徑為d的圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出．流量值Q等于單位時間通過橫截面的液體的體積．空間有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，下列說法正確的是()A．帶電粒子所受洛倫茲力方向水平向左B．正、負(fù)離子所受洛倫茲力方向是相同的C．測量M、N兩點間的電壓就能夠推算廢液的流量D．M點電勢高于N點電勢四、霍爾元件(*)例4如圖所示，厚度為h、寬度為d的導(dǎo)體板放在垂直于它的磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體板時，在導(dǎo)體板的上側(cè)面A和下側(cè)面A′之間會產(chǎn)生電勢差U，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)．霍爾效應(yīng)可解釋如下：外部磁場對運動電子的洛倫茲力使電子聚集在導(dǎo)體板的一側(cè)，在導(dǎo)體板的另一側(cè)會出現(xiàn)多余的正電荷，從而形成電場．電場對電子施加與洛倫茲力方向相反的靜電力．當(dāng)靜電力與洛倫茲力達(dá)到平衡時，導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間就會形成穩(wěn)定的電勢差．電流I是自由電子的定向移動形成的，電子的平均定向移動速率為v，電荷量為e.回答下列問題：(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，導(dǎo)體板上側(cè)面A的電勢________(選填“高于”“低于”或“等于”)下側(cè)面A′的電勢．(2)電子所受洛倫茲力的大小為________．(3)當(dāng)導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間的電勢差為UH時，電子所受靜電力的大小為________．(4)導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面產(chǎn)生的穩(wěn)定的電勢差U＝________.1.2.2專題強化二：洛倫茲力與現(xiàn)代科技班級：姓名：學(xué)號：1.如圖所示，在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向下，磁場方向垂直于紙面向里(圖中均未畫出)．一帶電粒子以某一速度沿水平直線通過兩極板．若不計重力，下列四個物理量中哪一個改變時，粒子運動軌跡不會改變()A．粒子速度的大小 B．粒子所帶的電荷量C．電場強度 D．磁感應(yīng)強度2．磁流體發(fā)電機的發(fā)電原理如圖所示．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，從整體來說呈中性)沿圖中所示方向噴射入磁場，磁場中有兩塊金屬板A、B，這時金屬板上就聚集了電荷．下列說法正確的是()A．A板帶負(fù)電B．有電流從b經(jīng)用電器流向aC．金屬板A、B間的電場方向向上D．等離子體發(fā)生偏轉(zhuǎn)的原因是粒子所受洛倫茲力大于所受靜電力3.(2021·宿遷市高二期末)江蘇啟動“263”專項行動，打響碧水藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)，根據(jù)群眾舉報，“263”暗訪組對某化工廠的排污管進行了測量．如圖所示是排污管末端安裝的流量計，測量管由絕緣材料制成，其長為L、直徑為D，左右兩端開口，勻強磁場方向垂直紙面向里，在上下兩個內(nèi)側(cè)面a、b固定有金屬板作為電極，a、b兩端連接顯示器(圖中未畫出)．污水充滿管口從左向右流經(jīng)測量管時，a、b兩端電壓為U，顯示儀器顯示污水流量為Q(單位時間內(nèi)排出的污水體積)．則()A．a(chǎn)側(cè)電勢比b側(cè)電勢低B．由題中條件可得污水流量Q＝eq\f(πDU,4B)C．該流量計也能檢測出離子的濃度D．若污水從右側(cè)流入測量管，則不能測出流量4.(2021·江蘇省東臺中學(xué)高二期中)如圖所示，M、N為一對水平放置的平行金屬板，一帶電粒子以平行于金屬板方向的速度v穿過平行金屬板．若在兩板間存在互相垂直的勻強電場和勻強磁場，可使帶電粒子的運動不發(fā)生偏轉(zhuǎn)．不計粒子所受的重力，則以下敘述正確的是()A.若改變帶電粒子電性，即使它以同樣的速度v射入該區(qū)域，其運動方向也一定會發(fā)生偏轉(zhuǎn)B．帶電粒子無論帶上何種電荷，只要以同樣的速度v入射，都不會發(fā)生偏轉(zhuǎn)C．若帶電粒子的入射速度v′>v，它將做勻變速曲線運動D．若帶電粒子的入射速度v′<v，它將一定向下偏轉(zhuǎn)5．如圖所示，寬度為h、厚度為d的霍爾元件放在與它垂直的磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場中，當(dāng)恒定電流I通過霍爾元件時，在它的前、后兩個側(cè)面之間會產(chǎn)生電壓，這樣就實現(xiàn)了將電流輸入轉(zhuǎn)化為電壓輸出．為提高輸出的電壓，可采取的措施是()A．只增大dB．只減小dC．只增大h D．只減小h6.(2021·承德一中高二月考)磁流體發(fā)電機可簡化為如下模型：兩塊長、寬分別為a、b的平行板，彼此相距L，板間通入已電離的速度為v的氣流，兩板間存在一磁感應(yīng)強度大小為B的勻強磁場，磁場方向與兩板平行，并與氣流速度方向垂直，如圖所示．把兩板與外電阻R連接起來，在洛倫茲力作用下，氣流中的正、負(fù)離子分別向兩板移動形成電流．設(shè)該氣流的導(dǎo)電率(電阻率的倒數(shù))為σ，則()A．該磁流體發(fā)電機模型的內(nèi)阻為r＝eq\f(Lb,σa)B．產(chǎn)生的電動勢為E＝BavC．流過外電阻R的電流為I＝eq\f(BLv,R＋\f(L,σab))D．該磁流體發(fā)電機模型的路端電壓為eq\f(BLvR,R＋σ\f(L,ab))7.(2021·衡水市安平中學(xué)高二月考)電磁流量計廣泛應(yīng)用于測量可導(dǎo)電流體(如污水)在管中的流量(單位時間內(nèi)通過管內(nèi)某橫截面的流體的體積)．為了簡化，假設(shè)流量計是如圖所示的橫截面為長方形的一段管道，其中空的部分的長、寬、高分別為圖中的a、b、c，流量計的兩端與輸送流體的管道相連(圖中虛線)，圖中流量計的上、下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計所在處加磁感應(yīng)強度為B的勻強磁場，磁場方向垂直于前后兩面，當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計時，在管外將流