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1、速度选择器及应用实例分析【学习目标 】1. 对速度选择器特点的掌握；2. 学会利用速度选择器的原理对磁流体发电机、电磁流量计、霍尔效应进行分析。【重点难点 】利用速度选择器的原理进行案例分析【旧知回顾及应用 】速度选择器(1)平行板中电场强度E 和磁感应强度 B 互相.(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(3)速度选择器只能选择粒子的，不能选择粒子的、电荷量、质量 .(4)速度选择器具有.例 1如图所示是一速度选择器，当粒子速度满足v0 E时，粒子沿图中虚线水平射出；若某一粒子B以速度 v 射入该速度选择器后，运动轨迹为图中实线，则关于该粒子的说法正确的是()EA.
2、 粒子射入的速度一定是vBEB. 粒子射入的速度可能是v BC.粒子射出时的速度一定大于射入速度D.粒子射出时的速度一定小于射入速度应用实例 1. 磁流体发电机(1) 原理：如图所示，等离子气体喷入磁场，正、负离子在的作用下发生偏转而聚集在A、 B 板上，产生，它可以把离子的动能通过磁场转化为电能 .(2) 电源正、负极判断：根据定则可判断出图中的 B 是发电机的正极 .(3) 电源电动势 U：设 A、B 平行金属板的面积为S，两极板间的距离为l，磁场磁感应强度为 B，等离子气体的电阻率为，喷入气体的速度为v，板外电阻为 R.当正、负离子所受电场力和洛伦兹力时，两极板间达到的最大电势差为U (
3、即电源电动势 )，则，即 UBlv .l(5) 回路电流： I .(4) 电源内阻： r .S例 2(多选 )磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图，平行金属板A、C 间有一很强的磁场，将一束等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电离子)喷入磁场，两极板间便产生电压，现将 A、 C 两极板与电阻 R 相连，两极板间距离为d，正对面积为 S，等离子体的电阻率为 ，磁感应强度为 B，等离子体以速度v 沿垂直磁场方向射入 A、 C 两板之间，则稳定时下列说法中正确的是()A. 极板 A 是电源的正极B.电源的电动势为BdvC.极板 A、 C 间电压大小为BdvSRD.回路中电流为 Bdv
4、RS dR应用实例 2. 电磁流量计(1) 流量 (Q)的定义：单位时间流过导管某一截面的导电液体的体积.(2) 导电液体的流速(v) 的计算如图所示，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右流动.导电液体中的自由电荷(正、负离子 )在洛伦兹力作用下发生偏转，使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 (U )达到最大，由qUd qvB，可得 v=d2 U(3) 流量的表达式： Q Sv .（ S 为导管的横截面积，v 是导电液体的流速.）4Bd(4)电势高低的判断：根据左手定则可得例 3(多选 )为了测量某化工厂的污水排放量，技
5、术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a 1 m、 b 0.2 m、c 0.2 m，左、右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B 1.25 T 的匀强磁场，在上、下两个面的内侧固定有金属板M、N 作为电极，污水充满装置以某一速度从左向右匀速流经该装置时，用电压表测得两个电极间的电压 U 1 V.且污水流过该装置时受到阻力作用，阻力F f kLv，其中比例系数k 15 Ns/m2，L 为污水沿流速方向的长度，v 为污水的流速 .下列说法中正确的是()A. 金属板 M 电势不一定高于金属板N 的电势，因为污水中负离子较多B. 污水中离子浓度
6、的高低对电压表的示数也有一定影响C.污水的流量 (单位时间内流出的污水体积)Q 0.16 m3 /sD.为使污水匀速通过该装置，左、右两侧管口应施加的压强差为p1 500 Pa应用实例 3. 霍尔效应的原理和分析(1)定义：高为h、宽为d 的导体 (自由电荷是电子或正电荷)置于匀强磁场B 中，当电流通过导体时，在导体的上表面A 和下表面A之间产生电势差，这种现象称为霍尔效应，此电压称为.(2)电势高低的判断：如图，导体中的电流I 向右时，根据左手定则可得，若自由电荷是电子，则下表面 A的电势.若自由电荷是正电荷，则下表面A的电势.(3) 霍尔电压的计算：导体中的自由电荷(电子 )在洛伦兹力作用
7、下偏转， A、 A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、A间的电势差 (U)就保持稳定， 由 qvB，I nqvS，BI1S hd；联立得 U k d ， k nq称为霍尔系数 .例 4中国科学家发现了量子反常霍尔效应，杨振宁称这一发现是诺贝尔奖级的成果.如图所示，厚度为 h、宽度为 d 的金属导体，当磁场方向与电流方向垂直时，在导体上、下表面会产生电势差，这种现象称为霍尔效应.下列说法正确的是()A. 上表面的电势高于下表面的电势B. 仅增大 h 时，上、下表面的电势差增大C.仅增大 d 时，上、下表面的电势差减小D. 仅增大电流I 时，上、下表面的电势差减小【当堂检测 】
8、1.在如图所示的平行板器件中，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()EA. 一定带正电B. 速度 v BEC.若速度 vB，粒子一定不能从板间射出D. 若此粒子从右端沿虚线方向进入，仍做直线运动2.(多选 )如图所示， a、 b 是一对平行金属板，分别接到直流电源的两极上，使a、 b 两板间产生匀强电场E，右边有一块挡板，正中间开有一小孔d，在较大空间范围内存在着匀强磁场，磁感应强度大小为B ，方向垂直纸面向里.从两板左侧中点c 处射入一束正离子(不计重力 ) ，这些正离子都沿直线运动到右侧，从d 孔射出后分成三
9、束，则下列判断正确的是 ()A. 这三束正离子的速度一定不相同B. 这三束正离子的比荷一定不相同C.a、 b 两板间的匀强电场方向一定由a 指向 bD. 若这三束离子改为带负电而其他条件不变，则仍能从d 孔射出3 (多选 )目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的发电原理：将一束等离子体 (即高温下电离的气体，含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性)沿如图所示方向射入磁场，磁场中有两块金属板A 、B ，这时金属板上就聚集了电荷在磁极配置如图中所示的情况下，下列说法正确的是()A A 板带正电B 有电流从b 经用电器流向aC金属板 A 、 B 间的电场方向向下D 等
10、离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受静电力4.医生做某些特殊手术时，利用电磁血流计来监测通过动脉的血流速度.电磁血流计由一对电极a 和 b以及磁极N 和 S 构成，磁极间的磁场是均匀的.使用时，两电极 a、b 均与血管壁接触， 两触点的连线、磁场方向和血流速度方向两两垂直，如图5 所示 .由于血液中的正负离子随血液一起在磁场中运动，电极 a、b 之间会有微小电势差.在达到平衡时，血管内部的电场可看做是匀强电场，血液中的离子所受的电场力和磁场力的合力为零.在某次监测中，两触点间的距离为3.0 mm ，血管壁的厚度可忽略，两触点间的电势差为160 V，磁感应强度的大小为0.040 T.
11、则血流速度的近似值和电极a、 b 的正负为 ()， a 正、b 负， a 正、 b 负， a 负、 b 正， a 负、 b 正5.(多选 )(2018 四川成都调研)如图，为探讨霍尔效应，取一块长度为a、宽度为 b、厚度为 d 的金属导体，给金属导体加与前后侧面垂直的匀强磁场B，且通以图示方向的电流I 时，用电压表测得导体上、下表面 M 、 N 间电压为U.已知自由电子的电荷量为e.下列说法中正确的是()A. M 板比 N 板电势高B.导体单位体积内自由电子数越多，电压表的示数越大UBIC.导体中自由电子定向移动的速度为D.导体单位体积内的自由电子数为eUbv Bd共同特点：当带电粒子(不计重力 )在复合场中做匀速直线运动时，qvB qE.【课后反思 】1. 通过本节课谈谈你的收获：2.你存在的知识漏洞：【课堂小结 】