高中物理 第三章 磁场综合小结课件 新人教版选修3-1.ppt

第三章磁场 本章综合小结 知识网络构建 补充专题训练 一 速度选择器如图所示 粒子所受的电场力FE qE 所受的洛伦兹力FB qvB 则由匀速运动的条件FE FB可得 v E B 即满足此值的粒子都沿直线通过 与粒子的正负无关 除此之外 还应注意以下两点 答案 BC 二 磁流体发电机如图是磁流体发电机 其原理是 等离子体喷入磁场B 正 负离子在洛伦兹力作用下发生上下偏转而聚集到A B板上 产生电势差 设板间距离为l 当等离子体以速度v匀速通过A B板间时 A B板上聚集的电荷最多 板间电势差最大 即为电源电动势 此时离子受力平衡 E场q Bqv 即E场 Bv 故电源电动势E E场l Blv 目前世界上正在研究新型发电机 磁流体发电机 它的原理图如图所示 设想在相距为d的两平行金属板间有磁感应强度为B的匀强磁场 两板通过开关和灯泡相连 将气体加热到使之电离后 由于正 负离子一样多 且带电荷量均为q 因而称为等离子体 将其以速度v喷入甲 乙两板之间 这时甲 乙两板就会聚集电荷 产生电压 这就是磁流体发电机的原理 它可以直接把内能转化为电能 试问 1 图中哪个极板是发电机的正极 2 发电机的电动势多大 3 设喷入两极间的离子流每立方米有n个负电荷 离子流的横截面积为S 则发电机的最大功率多大 解析 1 等离子体从左侧射入磁场 正离子受向上的洛沦兹力而偏向甲板 使甲板上积累正电荷 相应的乙板上积累负电荷 成为电源的正 负两极 甲板是发电机的正极 2 当开关断开时 甲 乙两板间的电压即为电源的电动势 稳定时 甲 乙两板上积累的电荷不再增加 此时的等离子体所受的洛伦兹力与电场力恰好平衡 则有qU d qvB 即得电源的电动势U Bdv 3 理想状态时 喷入两极间的离子流全部流向两极板 这时电源达到最大功率 此时 电路中的最大电流为Imax Nq t 式中N为t时间内喷入两极板的正 负离子数的总和 即N 2nSvt 发电机的最大功率为Pmax UImax 2ndqSBv2 答案 1 甲板是发电机的正极 2 Bdv 3 2ndqSBv2 如图是电磁流量计的示意图 在非磁性材料制成的圆管道外加一匀强磁场区 当管中的导电液体流过此磁场区域时 小灯泡就会发光 如果导电液体流过磁场区能使额定电压为U 3 0V的小灯泡正常发光 已知磁场的磁感应强度为B 0 20T 测得圆管的直径为d 0 10m 导电液体的电阻忽略不计 又假设导电液体充满圆管流过 求管中液体流量 液体流量为单位时间内流过的液体体积 的表达式及其数值为多少 2014 临沂模拟 霍尔元件是一种应用霍尔效应的磁传感器 广泛应用于各领域 如在翻盖手机中 常用霍尔元件来控制翻盖时开启或关闭运行程序 如图是一霍尔元件的示意图 磁场方向垂直霍尔元件工作面 霍尔元件宽为d M N间距离 厚为h 图中上下面距离 当通以图示方向电流时 MN两端将出现电压UMN 则 A MN两端电压UMN仅与磁感应强度B有关B 若霍尔元件的载流子是自由电子 则MN两端电压UMN 0C 若增大霍尔元件宽度d 则MN两端电压UMN一定增大D 通过控制磁感应强度B可以改变MN两端电压UMN 解析 电子流过霍尔元件 磁场方向竖直向下 根据左手定则可知 洛伦兹力受力指向N板 电子向N板聚集 M板带正电荷 两板间的电势差UMN 0 故B选项错误 答案 D 以上各类问题中 在达到稳定状态时有一个共同特点 就是洛伦兹力与电场力相等 即evB eE 抓住这一点 就抓住了各类问题的解决办法 如图甲所示 M N为竖直放置彼此平行的两块平板 板间距离为d 两板中央各有一个小孔O O 且正对 在两板间有垂直于纸面方向的磁场 磁感应强度随时间的变化如图乙所示 有一束正离子在t 0时垂直于M板从小孔O射入磁场 已知正离子的质量为m 带电荷量为q 正离子在磁场中做匀速圆周运动的周期与磁感应强度变化的周期都为T0 不考虑由于磁场变化而产生的电场的影响 不计离子所受重力 求 1 磁感应强度B0的大小 2 要使正离子从O 孔垂直于N板射出磁场 正离子射入磁场时的速度v0的可能值 分析 先分析正离子在交变磁场中的运动性质 明确物理过程 然后判断出要使正离子垂直于N板射出磁场 必须让正离子在磁场中运动的时间正好是磁场变化周期的整数倍 2014 咸阳二模 科学家在研究原子核式结构时 为提高轰击粒子的利用率需要某些特定速度的粒子 故此设计了一种速度选择仪 其模型如图所示 一半径为R的绝缘圆筒中有沿轴线方向的匀强磁场 磁感应强度为B 一质量为m 带电量为q的正粒子 不计重力 以不同速度v从筒壁的A孔沿半径方向进入筒内 设粒子和筒壁的碰撞无电量和能量的损失 使粒子与筒壁连续碰撞 绕筒壁一周后恰好又从A孔射出 其余粒子被吸收 问 1 选出粒子的速度大小 2 粒子在筒中运动的时间为多少