第一章安培力與洛倫茲力洛倫茲力與現(xiàn)代科技學(xué)習(xí)目標21、知道速度選擇器、磁流體發(fā)電機、電磁流量計、霍爾元件的工作原理.2、進一步了解洛倫茲力在科技生活中的應(yīng)用，提高綜合分析和計算能力.2、洛倫茲力的大?。簐∥B，F(xiàn)洛=0；v⊥B，F(xiàn)洛=qvB1、洛倫茲力的方向：F洛⊥BF洛⊥vF洛⊥vB平面3、洛倫茲力的效果：只改變運動電荷速度的方向，不改變運動電荷速度的大小。重要結(jié)論：洛倫茲力永遠不做功！v與B成θ時，F(xiàn)洛=qvBsinθ【復(fù)習(xí)回顧】左手定則一、速度選擇器1.裝置及要求如圖1，兩極板間存在勻強電場和勻強磁場，二者方向互相垂直，帶電粒子從左側(cè)射入，不計粒子重力.思考：若欲使帶電粒子能夠沿直線勻速通過，速度需要滿足什么條件？EB

速度選擇器只對選擇的粒子的速度有要求，而對粒子的質(zhì)量、電荷量大小及帶電正、負無要求.當F電＝F洛

時，粒子才沿圖示的直線運動，即：特點：1、當時，粒子作勻速直線運動。2、當

時，粒子向F洛方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做負功，粒子的動能減小，電勢能增大.3、當

時，粒子向F電方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做正功，粒子的動能增大，電勢能減小.例1(多選)如圖所示，在帶電的兩平行金屬板間有相互垂直的勻強磁場和勻強電場，磁感應(yīng)強度為B，勻強電場場強為E，現(xiàn)有一電子以速度v0平行金屬板射入場區(qū)，則（）BC（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場按勻強磁場處理，磁感應(yīng)強度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場，這個發(fā)電機的電動勢是多大？思路導(dǎo)引：

正電荷到達B板，負電荷到達A板，兩板之間形成電場，運動電荷受到與洛倫茲力方向相反的電場力，但電場力小于洛倫茲力，電荷繼續(xù)向兩板聚集，板間電場不斷增強，電荷所受電場力不斷增加，當電場力等于洛倫茲力時，板上電荷處于動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)。

一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖所示。平行金屬板A、B之間有一個很強的磁場。將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電粒子）噴入磁場，A、B兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把A、B和用電器連接，A、B就是一個直流電源的兩個電極。（1）A、B板哪一個是電源的正極?vF洛vF洛二、磁流體發(fā)電機B板是電源的正極（2）若A、B兩板相距為d，板間的磁場按勻強磁場處理，磁感應(yīng)強度為B，等離子體以速度v沿垂直于B的方向射入磁場，這個發(fā)電機的電動勢是多大？完全解答：設(shè)：板上電荷處于動態(tài)穩(wěn)定時，板間電勢差為U，板間電場強度為E。

此時：qvB=qE

根據(jù)外電路斷開時，電源電動勢的大小等于路端電壓，故此磁流體發(fā)電機的電動勢為E源＝U＝Bdv。例2、(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù).如圖11所示，平行金屬板之間有一個勻強磁場，將一束含有大量正、負離子的等離子體，沿圖中所示方向噴入磁場，圖中虛線框部分相當于發(fā)電機，把兩個極板與用電器相連，則（

）A.用電器中的電流方向為從A到BB.用電器中的電流方向為從B到AC.若只增大磁場的磁感應(yīng)強度，發(fā)電機的電動勢增大D.若只增大噴入離子的速度，發(fā)電機的電動勢增大ACD例3

磁流體發(fā)電的原理如圖4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（

）圖4C三、電磁流量計如圖電磁流量計的示意圖.流量Q：計算單位時間內(nèi)流過某一橫截面的液體體積t時間內(nèi)流體的長度l=vtt時間內(nèi)流體的體積V體=sl=svt單位時間內(nèi)流過某一橫截面的液體體積--流量設(shè)管的直徑為D，磁感應(yīng)強度為B，a、b兩點間的電勢差是由于導(dǎo)電液體中電荷受到洛倫茲力作用，在管壁的上、下兩側(cè)堆積產(chǎn)生的.到一定程度后，a、b兩點間的電勢差達到穩(wěn)定值U，上、下兩側(cè)堆積的電荷不再增加，此時，洛倫茲力和電場力平衡V例4

(多選)如圖6所示為電磁流量計(即計算單位時間內(nèi)流過某一橫截面的液體體積)的原理圖：一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動.圖中磁場方向垂直于紙面向里，大小為B，導(dǎo)電液體中的自由電荷(正、負離子)在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢差.當自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，a、b間的電勢差就穩(wěn)定為U，則下列說法正確的是（

）A.電勢a高b低

B.電勢b高a低圖6

BC四、霍爾元件如圖所示，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).原理：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電場力.當電場力與洛倫茲力達到平衡時，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.低于(2)電子所受洛倫茲力的大小為________.evB(3)當導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面之間的電勢差為UH時，電子所受電場力的大小為______.(4)導(dǎo)體板上、下兩側(cè)面產(chǎn)生的穩(wěn)定的電勢差U＝

。

總結(jié)提升2.分析兩側(cè)面產(chǎn)生電勢高低時應(yīng)特別注意霍爾元件的材料，若霍爾元件的材料是金屬，則參與定向移動形成電流的是電子，偏轉(zhuǎn)的也是電子；若霍爾元件的材料是半導(dǎo)體，則參與定向移動形成電流的可能是正“載流子”，此時偏轉(zhuǎn)的是正電荷.例5.如圖5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.增大d B.減小dC.增大h D.減小h圖5能力綜合練

B【課堂小結(jié)】一、速度選擇器二、磁流體發(fā)電機三、電磁流量計四、霍爾元件1.(速度選擇器)如圖8所示的平行板器件中有方向相互垂直的勻強電場和勻強磁場.一帶正電的粒子以某一速度從該裝置的左端水平向右進入兩板間后，恰好能做直線運動.忽略粒子重力的影響，則A.若只將粒子改為帶負電，其將往上偏B.若只增大粒子進入該裝置的速度，其

將往上偏C.若只增大粒子的電荷量，其將往下偏D.若粒子從右端水平進入，則仍沿直線水平飛出圖8針對訓(xùn)練1.(速度選擇器)如圖8所示的平行板器件中有方向相互垂直的勻強電場和勻強磁場.一帶正電的粒子以某一速度從該裝置的左端水平向右進入兩板間后，恰好能做直線運動.忽略粒子重力的影響，則A.若只將粒子改為帶負電，其將往上偏B.若只增大粒子進入該裝置的速度，其

將往上偏C.若只增大粒子的電荷量，其將往下偏D.若粒子從右端水平進入，則仍沿直線水平飛出√圖82.(磁流體發(fā)電機)(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù).如圖9所示，平行金屬板之間有一個勻強磁場，將一束含有大量正、負離子的等離子體，沿圖中所示方向噴入磁場，圖中虛線框部分相當于發(fā)電機，把兩個極板與用電器相連，則A.用電器中的電流方向為從A到BB.用電器中的電流方向為從B到AC.若只增大磁場的磁感應(yīng)強度，

發(fā)電機的電動勢增大D.若只增大噴入離子的速度，發(fā)電機的電動勢增大圖92.(磁流體發(fā)電機)(多選)磁流體發(fā)電是一項新興技術(shù).