速度选择器、磁流体发电机专题

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专题59 电磁组合场和叠加场中的各类仪器(解析版)

2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题59 电磁组合场和叠加场中的各类仪器导练目标导练内容目标1 质谱仪目标2 回旋加速器目标3 速度选择器目标4 磁流体发电机目标5 电磁流量计目标6霍尔元件一、电磁组合场中的各类仪器 1. 质谱仪（1）作用测量带电粒子质量和分离同位素的仪器。

（2）原理(如图所示)①加速电场：qU ＝12 mv 2。

①偏转磁场：qvB ＝mv 2r ，l ＝2r ，由以上两式可得r ＝1B 2mU q ，m ＝qr 2B 22U ，q m ＝2UB 2r 2 。

【例1】利用质谱仪检测电量相等（4价）的气态C14和C12离子的浓度比，结合C14衰变为N14的半衰期，可以判断古代生物的年龄。

如图所示，离子从容器A 下方的狭缝S 1飘入电场，经电场加速后通过狭缝S 2、S 3垂直于磁场边界MN 射入匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，离子经磁场偏转后发生分离，检测分离后离子的电流强度可得离子的浓度比。

测得143P Q I I =C14和C12的浓度比为（）A 143B 314C ．12D ．21【答案】C【详解】带电粒子在电场中加速得212qU mv =解得2qU v m=带电粒子在磁场中洛伦兹力提供向心力得12mv mUr qB B q=Q 点的是C14，根据电流的微观表达式I nqsv =得I n qsv =故141214121412314121412Q Q P P I I n v m n I v I m =⋅==，C 正确，ABD 错误。

故选C 。

2. 回旋加速器（1）构造如图所示，D 1、D 2是半圆形金属盒，D 形盒处于匀强磁场中，D 形盒的缝隙处接交流电源。

（2）原理交流电周期和粒子做圆周运动的周期相等，使粒子每经过一次D 形盒缝隙，粒子被加速一次。

（3）最大动能由qv m B ＝mv m 2R 、E km ＝12 mv m 2得E km ＝q 2B 2R 22m ，粒子获得的最大动能由磁感应强度B 和盒半径R 决定，与加速电压无关。

洛伦兹力在现代科技中的应用-修改版

ASCS 1S 2S 3S 4Vr PF BD B 0VU M N 洛伦兹力在现代科技中的应用一．速度选择器原理：其功能是选择出某种速度的带电粒子 1．结构：如图所示（1）平行金属板M、N,将M 接电源正极，N 板接电源负极，M、N 间形成匀强电场,设场强为E；（2)在两板之间的空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，设磁感应强度为B; (3)在极板两端加垂直极板的档板,档板中心开孔S 1、S 2，孔S 1、S 2水平正对。

2．原理设一束质量、电性、带电量、速度均不同的粒子束（重力不计），从S 1孔垂直磁场和电场方向进入两板间，当带电粒子进入电场和磁场共存空间时，同时受到电场力和洛伦兹力作用Bq FEq F 洛电,若洛电FFBq Eq v E B0 。

当粒子的速度v EB0 时，粒子匀速运动,不发生偏转，可以从S 2孔飞出。

由此可见，尽管有一束速度不同的粒子从S 1孔进入，但能从S 2孔飞出的粒子只有一种速度,而与粒子的质量、电性、电量无关3。

粒子匀速通过速度选择器的条件——带电粒子从小孔S 1水平射入，匀速通过叠加场，并从小孔S 2水平射出，电场力与洛仑兹力平衡，即 Bq Eq ;即v E B; 当粒子进入速度选择器时速度v EB0 ，粒子将因侧移而不能通过选择器. 如图，设在电场方向侧移 d 后粒子速度为v ,（1）当BEv 0时：粒子向洛伦兹力f 方向侧移电场力F 做负功，粒子动能减少，电势能增加，有2202121mv d qE mv(2）当BEv 0时:粒子向电场力F 方向侧移,F 做正功,粒子动能增加, 电势能减少, 有1212022mv qE d mv二．质谱仪主要用于分析同位素，测定其质量，荷质比和含量比, 1．质谱仪的结构原理（1)离子发生器O（发射出电量q、质量m 的粒子从A 中小孔S 飘出时速度大小不计）（2)静电加速器C:静电加速器两极板M 和N 的中心分别开有小孔S 1、S 2，粒子从S 1进入后，经电压为U 的电场加速后，从S 2孔以速度v 飞出；(3）速度选择器D:由正交的匀强电场E 0和匀强磁场B 0构成，调整E 0和B 0的大小可以选择度为v 0＝E 0/B 0的粒子通过速度选择器,从S 3孔射出; （4)偏转磁场B:粒子从速度选择器小孔S 3射出后,从偏转磁场边界挡板上的小孔S 4进入,做半径为r 的匀速圆周运动；（5)感光片F：粒子在偏转磁场中做半圆运动后，打在感光胶片的P 点被记录,可以测得PS 4间的距离L。

高中物理选修二学习笔记第1章专题强化2 洛伦兹力与现代科技

专题强化2 洛伦兹力与现代科技[学习目标] 1.知道速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计、霍尔元件的工作原理(重点)。

2.学会应用工作原理解决实际问题(难点)。

一、速度选择器速度选择器是近代物理学研究中常用的一种实验工具，其功能是可以选择某种速度的带电粒子。

如图，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧射入，不计粒子重力。

1．带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是____________，即v ＝________。

2．速度选择器中偏转情况：(1)当v ＞E B时，粒子向________方向偏转，F 电做________功，粒子的动能________，电势能________。

(2)当v ＜E B时，粒子向________方向偏转，F 电做________功，粒子的动能________，电势能________。

某粒子在速度选择器中匀速运动，若只改变其电性或电荷量，粒子能否匀速通过？ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________例1 (多选)(2023·唐山市开滦第一中学统考期末)如图所示为一速度选择器的原理图。

K 为电子枪(加速电压为U )，由枪中沿KA 方向射出的电子(电荷量大小为e ，质量为m ，不计电子重力)，速率大小不一，当电子通过方向互相垂直的匀强电场(场强为E )和匀强磁场(磁感应强度为B )后，只有一定速率的电子能沿直线前进，并通过小孔S ，下列说法正确的是( )A ．磁场方向必须垂直纸面向外B ．只有当加速电压U ＝mE 22eB 2时，才有电子从S 射出C ．只有带负电的粒子(不计重力)才能通过此速度选择器D ．在相互垂直的电场和磁场中，只有电子速度满足v ＝E B时才能通过小孔S 二、磁流体发电机磁流体发电机的发电原理图如图甲所示，其平面图如图乙所示。

与洛伦兹相关的多种科学仪器

4.霍尔效应如图所示，在匀强磁场中放置一个矩形截面的载流体，当磁场方向与电流方向垂直时，形成电流的载流子受洛伦兹力的作用发生偏转，导致导体在与磁场、电流方向都垂直的方向上出现了电势差.这个现象称为霍尔效应，所产生的电势差称为霍尔电势差或霍尔电压.当载流子不偏转时，即所受洛伦兹力与电场力平衡时，霍尔电压达到稳定值.
为U。若A处粒子源产生的粒子（初速度为0）质量为m、电荷量为＋q，在加速器中
被加速，加速过程中不考虑重力的影响。则下列说法正确的是
A．粒子被加速后的最大速度不可能超过 2πRf B．粒子离开回旋加速器时的最大动能与加速电压 U 成正比
C．粒子第 2 次和第 1 次经过两 D 形盒间狭缝后轨道半径之比为 2 ：1
D．若考虑相对论效应，速率接近光速时粒子的质量会随速率有显著增加
如图所示是医用回旋加速器示意图，其核心部分是两个D形金属盒，两金属盒置于匀强磁场中，并分别与高频电源相连21H.现分别加42H速e 氘核 ( )和氦核( ).下列说法中正确的是( ) A.它们的最大速度相同 B.它们的最大动能相同 C.两次所接高频电源的频率不相同 D.仅增大高频电源的频率可增大粒子的最大动能
一个质量为m、电荷量为q的粒子，从容器下方的小孔S1飘入电势差为U的加速电场，其初速度几乎为零，然后经过S3沿着与磁场垂直的方向进入磁感应强度为B的匀强磁场中，最后打到照相底片D上。（1）求粒子进入磁场时的速率。（2）求粒子在磁场中运动的轨道半径。
质谱仪通过测出粒子圆周运动的半径，计算粒子的比荷
或质量及分析同位素的仪器.
练：氘核和α 粒子，从静止开始经相同电场加速后，垂直进入同一匀强磁场作圆周运动.则这两个粒子的动能之比为多少？轨道半径之比为多少？周期之比为多少？

一质谱仪、速度选择器、回旋加速器、阴极射线管、示波管-霍尔效应-电磁流量计、磁流体发动机-磁流体发电机

一质谱仪、速度选择器、回旋加速器、阴极射线管、示波管-霍尔效应-电磁流量计、磁流体发动机-磁流体发电机似平抛运动D 、若质子的速度V'>V ，它将向上偏转，其运动轨迹既不是圆弧也不是抛物线二.质谱仪组成：离子源O ，加速场U ，速度选择器（E,B ），偏转场B2，胶片．原理：加速场中qU=½mv 2 选择器中:v=E/B 1 偏转场中:d ＝2r ，qvB 2＝mv 2/r比荷:122q E m B B d =质量122B B dq m E =作用：主要用于测量粒子的质量、比荷、研究同位素．1(单)如图带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。

速度选择器内相互正交的匀强磁场和匀强电场的强度分别为B 和E 。

平板S 上有可让粒子通过的狭缝P 和记录粒子位置的胶片A1A2。

平板S 下方有强度为B 0的匀强磁场。

下列表述不正确的是（）A ．质谱仪是分析同位素的重要工具B ．速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外C ．能通过狭缝P 的带电粒子的速率等于E/BD ．粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P ，粒子的荷质比越小2(单)如图，一束质量、速度和电量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里，结果发现有些离子保持原来的运动方向，未发生任何偏转．如果让这些不偏转离子进入另一匀强磁场中，发现这些离子又分裂成几束，对这些进入后一磁场的离子，可得出结论 ( )A ．它们的动能一定各不相同B ．它们的电量一定各不相同C ．它们的质量一定各不相同D ．它们的电量与质量之比一定各不相同3(单)如图所示，有a 、b 、c 、d 四种离子，它们带等量同种电荷，质量不等，d c b a m m m m =<=，以不等的速率d c b a v v v v <=<进入速度选择器后，有两种从速度选择器中射出，进入B2磁场，由此可判定( )A．射向P1的是a离子B．射向P2的是b离子C．射到A1的是c离子D．射到A2的是d离子3，解析：带等量同种电荷的离子在偏转磁场B2总向右偏，离子在刚进入受的洛仑磁力向右，用左手定则可判定离子带正电三,回旋回旋器（1）构造：如图8-3-3所示，D1、D2是两个半圆金属盒，D形盒的缝隙处接交流电源，D形盒处于匀强磁场中。

物理21.速度选择器、磁流体发电机、霍尔元件的区别

在稳定前，粒子偏转，稳定后粒子不再偏转
预期结果
通过狭缝后粒子的速度
经过偏转后两板间电势差
经过偏转后两侧面间电势差
决定因素
预加的场B、E：
预加磁场B、两板间距d、磁流体速度v：
预加磁场B、预加电流I、导体（载流子正负、载流子数密度n、垂直工作面的导体厚度h）：
速度选择器、磁流体发电机、霍尔元件的区别
速度选择器
磁流体发电机（电磁流量计）霍尔源自件仪器结构一个狭缝
两块极板
一块导体
预加的场
正交的电场与磁场
磁场
恒定电场（电流）、磁场
作用对象
单个的带电粒子
大量的自由正负离子
导体中的载流子
偏转情况
速度偏大或偏小，粒子的正负，都将导致粒子偏转方向相反
在稳定前，正负离子偏转方向相反，稳定后粒子不再偏转

高中物理微型专题5 洛伦兹力作用下的实例分析

微型专题5 洛伦兹力作用下的实例分析[学科素养与目标要求]物理观念：知道速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔效应的原理.科学思维：进一步了解洛伦兹力在科技生活中的应用,提高学生的综合分析和计算能力. 科学态度与责任：体会洛伦兹力的应用实例给现代科技生活带来的变化.一、速度选择器 1.装置及要求如图1,两极板间存在匀强电场和匀强磁场,二者方向互相垂直,带电粒子从左侧射入,不计粒子重力.图12.带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE ＝qvB,即v ＝EB .3.速度选择器的特点(1)v 的大小等于E 与B 的比值,即v ＝EB .速度选择器只对选择的粒子速度有要求,而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求.(2)当v ＞EB 时,粒子向f 方向偏转,F 电做负功,粒子的动能减小,电势能增大.(3)当v ＜EB时,粒子向F 电方向偏转,F 电做正功,粒子的动能增大,电势能减小.例1 在两平行金属板间,有如图2所示的正交的匀强电场和匀强磁场.α粒子以速度v 0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,恰好能沿直线匀速通过.供下列各小题选择的选项有：图2A.不偏转B.向上偏转C.向下偏转D.向纸内或纸外偏转(1)若质子以速度v 0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,质子将. (2)若电子以速度v 0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,电子将. (3)若质子以大于v 0的速度从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时,质子将.(4)若增大匀强磁场的磁感应强度,其他条件不变,电子以速度v 0沿垂直于电场和磁场的方向,从两板左侧正中央射入时,电子将. 答案 (1)A (2)A (3)B (4)C解析设带电粒子的带电荷量为q,匀强电场的电场强度为E,匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v 0从左侧垂直射入正交的匀强电场和匀强磁场中时,若粒子带正电荷,则所受电场力方向向下,大小为qE ；所受磁场力方向向上,大小为Bqv 0.沿直线匀速通过时,显然有Bqv 0＝qE,v 0＝EB ,即沿直线匀速通过时,带电粒子的速度与其带电荷量无关.如果粒子带负电荷,所受电场力方向向上,磁场力方向向下,上述结论仍然成立.所以,第(1)(2)两小题应选A.若质子以大于v 0的速度从左侧射向两板之间,所受磁场力将大于电场力,质子带正电荷,将向上偏转,第(3)小题应选B.磁场的磁感应强度B 增大,其他条件不变,电子所受磁场力大于电场力,电子带负电荷,所受磁场力方向向下,将向下偏转,所以第(4)小题应选C. 二、磁流体发电机磁流体发电机的发电原理图如图3甲所示,其平面图如图乙所示.图3设带电粒子的运动速度为v,带电荷量为q,磁场的磁感应强度为B,极板间距离为d,极板间电压为U,根据F B ＝F E ,有qvB ＝qE ＝qUd,得U ＝Bdv.例2 (2018·北京市朝阳区高二上学期期末)磁流体发电是一种新型发电方式,图4甲和乙是其工作原理示意图.图甲中的A 、B 是电阻可忽略的导体电极,两个电极的间距为d,这两个电极与负载电阻相连.假设等离子体(高温下电离的气体,含有大量的正负带电粒子)垂直于磁场进入两极板间的速度均为v 0.整个发电装置处于匀强磁场中,磁感应强度大小为B,方向如图乙所示.图4(1)开关断开时,请推导该磁流体发电机的电动势E 的大小；(2)开关闭合后,①如果电阻R 的两端被短接,此时回路电流为I,求磁流体发电机的等效内阻r ；②我们知道,电源是通过非静电力做功将其他形式的能转化为电能的装置,请你分析磁流体发电机的非静电力是由哪个力充当的,其工作过程如何.答案 (1)Bdv 0 (2)①Bdv 0I②洛伦兹力,使正电荷向A 板汇聚,负电荷向B 板汇聚.解析 (1)等离子体射入两极板之间时,正离子受向上的洛伦兹力而偏向A 极板,同时负离子偏向B 极板,随着离子的不断积聚,在两板之间形成了从A 到B 向下的附加电场,当粒子受的电场力与洛伦兹力相等时,粒子不再偏转,此时两板间的电势差即为发电机的电动势,满足Ed q ＝qv 0B,解得E ＝Bdv 0(2)开关闭合后,①如果电阻R 的两端被短接,此时回路电流为I,则磁流体发电机的等效内阻：r ＝E I ＝Bdv 0I②由(1)的分析可知,洛伦兹力使正电荷向A 板汇聚,负电荷向B 板汇聚,洛伦兹力充当非静电力. 三、电磁流量计如图5甲、乙所示是电磁流量计的示意图.图5设管的直径为D,磁感应强度为B,a 、b 两点间的电势差是由于导电液体中电荷受到洛伦兹力作用,在管壁的上、下两侧堆积电荷产生的.到一定程度后,a 、b 两点间的电势差达到稳定值U,上、下两侧堆积的电荷不再增多,此时,洛伦兹力和电场力平衡,有qvB ＝qE ＝q U D ,所以v ＝U DB ,又圆管的横截面积S ＝14πD 2,故流量Q＝Sv ＝πUD4B .例3 如图6所示是电磁流量计的示意图.圆管由非磁性材料制成,空间有匀强磁场.当管中的导电液体流过磁场区域时,测出管壁上MN 两点的电动势E,就可以知道管中液体的流量Q(单位时间内流过管道横截面的液体的体积).已知管的直径为d,磁感应强度为B,则关于Q 的表达式正确的是( )图6A.Q ＝πdE BB.Q ＝πdE 4BC.Q ＝πdE 2BD.Q ＝2πdE B答案 B解析 M 、N 两点间的电势差是由于带电粒子受到洛伦兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的.到一定程度后,上下两侧堆积的电荷不再增多,M 、N 两点间的电势差达到稳定值E,此时,洛伦兹力和电场力平衡：qvB ＝qE 场强,E 场强＝E d ,v ＝E dB ,圆管的横截面积S ＝14πd 2故流量Q ＝Sv ＝πEd 4B ,故B 正确.四、霍尔效应置于匀强磁场中的载流体,如果电流方向与磁场方向垂直,则垂直于电流和磁场的方向会出现电势差,这个现象是美国物理学家霍尔于1879年发现的,后被称为霍尔效应.霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用而引起的偏转,所以可以用高中物理中的电磁学、力学、运动学等有关知识来进行解释.例4 如图7所示,厚度为h 、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差U,这种现象称为霍尔效应.图7霍尔效应可解释如下：外部磁场对运动电子的洛伦兹力使电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成电场.电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上下两侧面之间就会形成稳定的电势差.电流I 是自由电子的定向移动形成的,电子的平均定向移动速率为v,电荷量为e.回答下列问题：(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A 的电势(选填“高于”“低于”或“等于”)下侧面A ′的电势. (2)电子所受洛伦兹力的大小为.(3)当导体板上、下两侧面之间的电势差为U H 时,电子所受静电力的大小为. (4)上、下两侧面产生的稳定的电势差U ＝. 答案 (1)低于 (2)evB (3)e U Hh(4)Bhv解析 (1)电子向左做定向移动,由左手定则知电子受洛伦兹力的方向向上,故上侧面A 聚集电子,下侧面A ′聚集正电荷,上侧面的电势低于下侧面的电势. (2)f ＝evB. (3)F 电＝Ee ＝U Hhe.(4)当A 、A ′间电势差稳定时,evB ＝e Uh,故U ＝Bhv.分析两侧面产生电势高低时应特别注意霍尔元件的材料,若霍尔元件是金属导体,则参与定向移动形成电流的是电子,偏转的也是电子；若霍尔材料是半导体,参与定向移动形成电流的可能是正“载流子”,此时偏转的是正电荷.学科素养以上四个例题异曲同工,在稳定状态下,都是f ＝F 电,即qvB ＝qE 场强,通过归纳总结,提炼升华,提高了学生的综合分析能力,这是对基于经验事实建构的理想模型的应用过程,体现了“科学思维”的学科素养.1.(速度选择器)(多选)(2018·菏泽市高二上学期期末)如图8所示,在两平行金属板间有正交的匀强电场和匀强磁场,匀强磁场的方向垂直纸面向里,匀强电场的方向竖直向下,有一正离子恰能以速率v 沿直线从左向右水平飞越此区域,则( )图8A.若电子以速率v 从右向左飞入,电子也沿直线运动B.若电子以速率v 从右向左飞入,电子将向上偏转C.若电子以速率v 从右向左飞入,电子将向下偏转D.若电子以速率v 从左向右飞入,电子也沿直线运动答案 BD解析正离子从左边进入叠加场,在叠加场中受到向下的电场力和向上的洛伦兹力作用,因恰能沿直线从右边水平飞出,可知电场力和洛伦兹力平衡,有qE ＝qvB,得v ＝EB .若粒子带负电,也从左边以速率v 射入,电场力和洛伦兹力的方向仍相反,还是有v ＝EB ,所以带电粒子只要以速率v 从左边水平进入复合场,粒子就会沿水平方向射出,与电性和电荷量无关,选项D 正确.电子从右侧进入叠加场,受到的电场力方向向上,由左手定则可知,洛伦兹力方向也向上,所以电子将向上偏转,选项A 、C 错误,B 正确.2.(磁流体发电机)(多选)磁流体发电是一项新兴技术.如图9所示,平行金属板之间有一个很强的匀强磁场,将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体,沿图中所示方向喷入磁场,图中虚线框部分相当于发电机,把两个极板与用电器相连,则( )图9A.用电器中的电流方向为从A 到BB.用电器中的电流方向为从B 到AC.若只增强磁场,发电机的电动势增大D.若只增大喷入粒子的速度,发电机的电动势增大答案 ACD解析首先对等离子体进行动态分析：开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上(负离子所受洛伦兹力方向向下),则正离子向上极板聚集,负离子则向下极板聚集,两极板间产生了电势差,即金属板变为一电源,且上极板为正极,下极板为负极,所以通过用电器的电流方向为从A 到B,故A 正确,B 错误；此后的正离子除受到向上的洛伦兹力f 外还受到向下的电场力F 电,最终两力达到平衡,即最终等离子体将匀速通过磁场区域,因f ＝qvB,F 电＝q E d ,则qvB ＝q Ed ,解得E ＝Bdv,所以电动势E 与速度v 及磁场B 成正比,所以C 、D 正确.3.(电磁流量计)(多选)为监测某化工厂的污水排放量,技术人员在该厂的排污管末端安装了如图10所示的流量计.该装置由绝缘材料制成,长、宽、高分别为a 、b 、c,左右两端开口.在垂直于上下底面方向加磁感应强度大小为B 的匀强磁场,在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极,污水充满管口从左向右流经该装置时,电压表将显示两个电极间的电压U.若用Q 表示污水流量(单位时间内排出的污水体积),下列说法中正确的是( )图10A.前表面比后表面电势高B.前表面比后表面电势低C.污水中离子浓度越高电压表的示数将越大D.污水流量Q 与U 成正比,与a 、b 无关答案 BD解析正负电荷从左向右移动,根据左手定则,正电荷所受的洛伦兹力指向后表面,负电荷所受的洛伦兹力指向前表面,所以后表面电极的电势比前表面电极的电势高,故A 错误,B 正确.最终稳定时,电荷所受洛伦兹力和电场力平衡,有qvB ＝q Ub,U ＝Bbv,电压表的示数U 与v 成正比,与浓度无关,故C 错误.污水的流量Q ＝vS ＝vbc ＝UcB,与电压表的示数U 成正比,与a 、b 无关,故D 正确.4.(霍尔效应)一种半导体材料称为“霍尔材料”,用它制成的元件称为“霍尔元件”.这种材料中有可定向移动的电荷,称为“载流子”,每个载流子的电荷量大小为1元电荷,即q ＝1.6×10－19C,霍尔元件在自动检测、控制领域得到广泛应用,如录像机中用来测量录像磁鼓的转速、电梯中用来检测电梯门是否关闭以控制升降电动机的电源通断等.在一次实验中,一块霍尔材料制成的薄片宽ab ＝1.0×10－2m 、长bc ＝4.0×10－2m 、厚h ＝1.0×10－3m,水平放置在竖直向上的磁感应强度B ＝1.5T 的匀强磁场中,bc 方向通有I ＝3.0A 的电流,如图11所示,沿宽度产生1.0×10－5V 的横向电压.图11(1)假定载流子是电子,端电势较高.(选填“ad ”或“bc ”) (2)薄板中载流子定向移动的速率v ＝m/s. 答案 (1)ad (2)6.7×10－41.(多选)(2018·临沂市高二上学期期末)如图1所示,在图中虚线所围区域内,存在电场强度为E 的匀强电场和磁感应强度为B 的匀强磁场.已知从左方水平射入的电子,穿过此区域时未发生偏转.电子重力忽略不计,则在此区域中的E 和B 的方向可能是( )图1A.E 竖直向下,B 垂直纸面向外B.E 竖直向上,B 垂直纸面向里C.E 竖直向上,B 垂直纸面向外D.E 、B 都沿水平方向,并与电子运行方向相同答案 CD解析若E 竖直向下,B 垂直于纸面向外,则有电场力竖直向上,而洛伦兹力由左手定则可得方向竖直向上,两个力方向相同,电子穿过此区域会发生偏转,故A 错误；若E 竖直向上,B 垂直于纸面向里,则有电场力方向竖直向下,而洛伦兹力方向由左手定则可得竖直向下,所以两力不能使电子做直线运动,故B 错误；若E 竖直向上,B 垂直于纸面向外,则有电场力竖直向下,而洛伦兹力由左手定则可得方向竖直向上,所以当两力大小相等时,电子穿过此区域不会发生偏转,故C 正确；若E 和B 都沿水平方向,并与电子运动方向相同,则有电子所受电场力方向与运动方向相反,而由于电子运动方向与B方向相互平行,所以不受洛伦兹力,因此穿过此区域不会发生偏转,故D正确.2.(2018·邗江中学高二上学期期中)如图2所示,水平放置的两块带电平行金属板,板间存在着方向竖直向下、场强大小为E的匀强电场和垂直于纸面的匀强磁场.假设电场、磁场只存在于两板间.一个带正电的粒子,以水平速度v0从两极板的左端正中央沿垂直于电场、磁场的方向射入极板间,恰好做匀速直线运动.不计粒子的重力及空气阻力,则( )图2A.板间所加的匀强磁场B＝Ev0,方向垂直于纸面向里B.若粒子电荷量加倍,将会向下偏转C.若粒子从极板的右侧射入,一定沿直线运动D.若粒子带负电,其他条件不变,将向上偏转答案 A解析因为粒子做匀速直线运动,故它受到的电场力与洛伦兹力大小相等、方向相反,粒子带正电,电场力的方向竖直向下,故洛伦兹力的方向竖直向上,根据左手定则判断出磁场的方向是垂直纸面向里的,因为Eq＝Bqv0,故B＝Ev0,所以选项A正确；若粒子电荷量加倍,将仍然做匀速直线运动,选项B错误；若粒子从极板的右侧射入,电场力方向竖直向下,洛伦兹力方向竖直向下,故它受到的力不平衡,所以它一定不会沿直线运动,选项C错误；若粒子带负电,其他条件不变,将仍做匀速直线运动,选项D错误.3.(多选)如图3所示为速度选择器装置,场强为E的匀强电场与磁感应强度为B的匀强磁场互相垂直.一带电荷量为＋q、质量为m的粒子(不计重力)以速度v水平向右射入,粒子恰好沿直线穿过,则下列说法正确的是( )图3A.若带电粒子带电荷量为＋2q,粒子将向下偏转B.若带电粒子带电荷量为－2q,粒子仍能沿直线穿过C.若带电粒子速度为2v,粒子不与极板相碰,则从右侧射出时电势能一定增加D.若带电粒子从右侧水平射入,粒子仍能沿直线穿过答案BC解析粒子恰好沿直线穿过,电场力和洛伦兹力大小相等、方向相反,粒子做匀速直线运动,根据平衡条件有：qvB ＝qE,解得：v ＝E B ,只要粒子速度为EB ,就能沿直线匀速通过速度选择器,故A 错误,B 正确；若带电粒子速度为2v,电场力不变,洛伦兹力变为原来的2倍,将会偏转,克服电场力做功,电势能增加,故C 正确；若带电粒子从右侧水平射入,电场力方向不变,洛伦兹力方向反向,粒子一定偏转,故D 错误.4.(2018·大连市高二上学期期末)如图4所示,一质子以速度v 穿过互相垂直的电场和磁场区域而没有发生偏转,则下列说法正确的是( )图4A.若质子的速度v ′<v,它将向上偏转B.若电子以相同速度v 射入该区域,将会发生偏转C.若质子从右侧以相同大小的速度射入仍然不发生偏转D.无论何种带电粒子,只要以相同速度从左侧射入都不会发生偏转答案 D5.(多选)目前世界上有一种新型发电机叫磁流体发电机,如图5表示它的原理：将一束等离子体(包含大量正、负离子)喷射入磁场,在磁场中有两块金属板A 、B,于是金属板上就会聚集电荷,产生电压.以下说法正确的是( )图5A.B 板带正电B.A 板带正电C.其他条件不变,只增大射入速度,U AB 增大D.其他条件不变,只增大磁感应强度,U AB 增大答案 ACD解析根据左手定则,正离子进入磁场受到的洛伦兹力向下,A 正确,B 错误.稳定后,离子受力平衡有qBv ＝q U ABd,可得U AB ＝Bvd,C 、D 正确. 6.(多选)(2018·厦门市高二第一学期质检)如图6所示,在带电的两平行金属板间有相互垂直的匀强磁场和匀强电场,磁感应强度为B,电场强度为E,现有一电子以速度v 0平行金属板射入场区,则( )图6A.若v 0>EB ,电子沿轨迹Ⅰ运动,出场区时速度v>v 0B.若v 0>EB ,电子沿轨迹Ⅱ运动,出场区时速度v<v 0C.若v 0<EB ,电子沿轨迹Ⅰ运动,出场区时速度v>v 0D.若v 0<EB ,电子沿轨迹Ⅱ运动,出场区时速度v<v 0答案 BC解析电子进入电、磁场中,受到洛伦兹力与电场力两个力作用,由左手定则判断可知,洛伦兹力方向向下,而电场力方向向上.若v 0>EB ,则qv 0B>qE,即洛伦兹力大于电场力,电子向下偏转,沿轨迹Ⅱ运动,洛伦兹力不做功,而电场力对电子做负功,动能减小,速度减小,故出场区时速度v<v 0,故A 错误,B 正确；若v 0<EB ,则qv 0B<qE,即洛伦兹力小于电场力,电子向上偏转,沿轨迹Ⅰ运动,洛伦兹力不做功,而电场力对电子做正功,动能增加,速度增大,故速度v>v 0,故C 正确,D 错误.7.(多选)如图7所示为一电磁流量计(即计算单位时间内流过某一横截面的液体体积)的原理图：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左流动.图中磁场方向垂直于纸面向里,大小为B,导电液体中的自由电荷(负离子)在洛伦兹力作用下横向偏转,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 间的电势差就稳定为U,则( )图7A.电势a 高b 低B.电势b 高a 低C.流量Q ＝πdU 4BD.流量Q ＝4BπdU答案 BC解析根据左手定则可知,导电液体中的自由电荷(负离子)在洛伦兹力作用下向上偏转,则a 点电势低,b 点电势高,故A 错误,B 正确；对离子有：qvB ＝q U d ,解得v ＝UBd .流量等于单位时间内流过液体的体积,有Q ＝vS＝U Bd π(d 2)2＝πdU4B,故C 正确,D 错误. 8.(多选)(2018·张家口市高二上学期期末)如图8所示,电路中有一段金属导体,它的横截面是宽为a 、高第 11 页共 11 页为b 的长方形,放在沿y 轴正方向的匀强磁场中,导体中通有沿x 轴正方向、大小为I 的电流,已知金属导体中单位体积的自由电子数为n,电子电荷量为e,金属导电过程中,自由电子做定向移动可视为匀速运动,测出金属导体前后两个侧面间的电势差的大小为U,则下列说法正确的是( )图8A.前侧面电势较高B.后侧面电势较高C.磁感应强度的大小为nebU ID.磁感应强度的大小为2nebU I答案 BC解析电子定向移动的方向沿x 轴负方向,所以电子向前侧面偏转,则前侧面带负电,后侧面失去电子带正电,后侧面的电势较高,当金属导体中自由电子定向移动时受洛伦兹力作用向前侧面偏转,使得前后两侧面间产生电势差,当电子所受的电场力与洛伦兹力平衡时,前后两侧面间产生恒定的电势差,则可得eU a＝Bev,q ＝n(abvt)e,I ＝q t ＝nevab,联立以上几式解得磁场的磁感应强度：B ＝nebU I,故B 、C 正确,A 、D 错误.。

磁场与现代科技

一、速度选择器磁场与现代科技必须满足平衡条件：qvB=qE，故v=E/B这样就把满足v=E/B的粒子从速度选择器中选择出来。

如图所示，由所受重力可以忽略不计，运动方向相同而速率不同的正离子组成的粒子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的区域，已知电场强度大小为E方向向下；磁场的磁感应强度为B，方向垂直于纸面向里，若粒子运动轨迹不发生偏折(重力不计) 带电粒子不发生偏折的条件跟粒子的质量、所带电量均无关，跟粒子所带电荷的正负也无关，只跟粒子的速度有关。

且对速度的方向进行选择，如图若从右侧入射则不能射出场区。

注意：⑴任何一个存在正交电场和磁场的空间都可看作速度选择器。

⑵速度选择器只选择速度大小而不选择粒子的种类。

即只要，粒子能沿直线匀速通过选择器，而与粒子的电性、电量、质量无关。

(不计重力)⑶对于某一确定的速度选择器，有确定的入口和出口，在如图所示的选择器中，入口在左端，出口在右端，若带电粒子从右端射入时，由于洛伦兹力和电场力同向，粒子必发生偏转。

【例1】如图所示，a、b是一对平行金属板，板间存在着方向竖直向下的匀强电场及方向垂直纸面向里的匀强磁场，一个不计重力的带电粒子从两板左侧正中位置以初速度v沿平行于金属板的方向射入场区。

若撤去磁场，电场保持不变，则带电粒子进入场区后将向上偏转，并恰好从a板的右边边缘处飞出；若撤去电场，【例1】磁场保持不变，则带电粒子进入场区后将向下偏转，并恰好从b板的右边边缘处飞出。

现电场和磁场同时存在，下面的判断中哪个正确？( )A．带电粒子将做匀速直线运动B．带电粒子将偏向a板一方做曲线运动C．带电粒子将偏向b板一方做曲线运动D．无法确定带电粒子做哪种运动二、质谱仪如图所示，离子源S产生质量为m，电量为q正离子(所受重力不计)。

离子出来时速度很小(可忽略不计)，经过电压为U电场加速后进入磁感应强度为B匀强磁场中做匀速圆周运动，经过半个周期打到胶片上的某点。

测出该圆周的半径r即可求得粒子的荷质比。

洛伦兹力作用下的实际应用问题

专题：洛伦兹力的应用
一、速度选择器
二、质谱仪 1.荷质比的概念：带电粒子的电荷与质量之比。它是带电粒子的基本参量。
2.结构：
A：电离室:S1—S2：加速电场 S2—S3：速度选择器
B：匀强磁场
D：照相底片
3、原理：
（1）加速电场：使带电粒子
加速
加速：qU 1 mv2 2
v=
2qU m
（2）偏转磁场区：使带电粒子
轨迹发生偏转，并被拍照.
偏转半径 r=mv/qB=
2mU qB2
4、质谱仪：精密测量带电粒子质量和分析同位素（测荷质比）的仪器（最初由汤姆生发现）。
例：A、B是两种同位素的原子核，他们具有相同的电荷、不同的质量。为测定他们的质量比，使他们从质谱仪的同一加速电场由静止开始加速，然后沿着与磁场垂直的方向进入同一匀强电场，打到照相底片上。如果从底片上获知A、B在磁场中运动轨迹的直径之比为1.08:1，求A、B的质量之比。
导学P98页第21题
九、极光
洛伦兹力的作用
• 从太阳或其他星体上，时刻都有大量的高能粒子流放出，称为宇宙射线。这些高能粒子流，如果都到达地球，将对地球上的生物带来危害。庆幸的是，地球周围存在地磁场，改变了宇宙射线中带电粒子的运动方向，对宇宙射线起了一定的阻挡作用。
以正电荷为例
+
+
2nmu qB2
最终：盒的空间有限
Rmax
mvmax qB
R盒
得vmax
BqR盒 m
b：最大动能
vmax取决于B，R,q m与u无关
EK max
1 2
mv2max
q2B2R2 2m
EK max取决于B，R,q B 与u无关

速度选择器

习题课：洛仑兹力的应用教学目标 1、熟练地应用左手定则判断洛伦兹力的方向。

2、较熟练地解决洛伦兹力作用下的问题。

教学重、难点左手定则以及洛伦兹力计算公式的应用教学方法练习、讨论等典型问题分析一、速度选择器例题1、如图所示，由于电子等基本粒子所受重力可忽略不计，运动方向相同而速率不同的正离子组成的离子束射入相互正交的匀强电场和匀强磁场所组成的场区，已知电场强度大小为E 、方向向下，磁场的磁感强度为B ，方向垂直于纸面向里，若粒子的运动轨迹不发生偏转（重力不计），必须满足平衡条件：___________，故v=_____，这样就把满足v=________的粒子从速度选择器中选择了出来。

带电粒子不发生偏转的条件跟__________、_________、________均无关，只跟粒子的________有关，且对_______的方向进行选择。

若粒子从图中右侧入射能否穿出场区？________练习1：在方向如图所示的匀强电场（场强为E ）和匀强磁场（磁感应强度为B ）共存的场区，一电子沿垂直电场线和磁感线方向以速度v 0 射入场区，则（）A ．若v 0 ＞E/B ，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v ＞v 0B ．若v 0 ＞E/B ，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v ＜v 0C ．若v 0 ＜E/B ，电子沿轨迹Ⅰ运动，射出场区时，速度v ＞v 0D ．若v 0 ＜E/B ，电子沿轨迹Ⅱ运动，射出场区时，速度v ＜v 0二、磁流体发电机从发电的机理上讲，磁流体发电与普通发电一样，都是根据法拉第电磁感应定律获得电能。

所不同的是，磁流体发电是以高温的导电流体（在工程技术上常用等离子体）高速通过磁场，以导电的流体切割磁感线产生电动势。

这时，导电的流体起到了金属导线的作用。

其原理如图所示。

例 2.磁流体发电中所采用的导电流体一般是导电的气体，也可以是液态金属。

我们知道，常温下的气体是绝缘体，只有在很高的温度下，例如6000K 以上，才能电离，才能导电。

高二物理专题练习-习题课--带电粒子在复合场中的运动

考点四霍尔效应6.据报道，我国最近实施的“双星”计划所发射的卫星中放置一种磁强计，用于测定地磁场的磁感应强度等研究项目。

磁强计的原理如图所示，电路中有一段金属导体，它的横截面是宽为a 、高为b 的长方形，放在沿y 轴正方向的匀强磁场中，导体中通有沿x 轴正方向、电流强度为I 的电流。

已知金属导体单位体积中的自由电子数为n ，电子电量为e 。

金属导电过程中，自由电子所做的定向移动可视为匀速运动。

测出金属导体前后两个侧面间的电势差为U 。

（1）金属导体前后两个侧面哪个电势较高？（2）求磁场磁感应强度B 的大小。

考点五带电体在复合场中的运动7.如图所示，在矩形ABCD 区域内，对角线BD 以上的区域存在有平行于AD 向下的匀强电场，对角线BD 以下的区域存在有垂直于纸面的匀强磁场（图中未标出），矩形AD 边长为L ，AB 边长为2L 。

一个质量为m 、电荷量为+q 的带电粒子（重力不计）以初速度v 0从A 点沿AB 方向进入电场，在对角线BD 的中点P 处进入磁场，并从DC 边上以垂直于DC 边的速度离开磁场（图中未画出），求：（1）电场强度E 的大小和带电粒子经过P 点时速度v 的大小和方向；（2）磁场的磁感应强度B 的大小和方向。

8.如图所示的平面直角坐标系xOy ，在第Ⅰ象限内有平行于y 轴的匀强电场，方向沿y 正方向；在第Ⅳ象限的正三角形abc 区域内有匀强磁场，方向垂直于xOy 平面向里，正三角形边长为L ，且ab 边与y 轴平行．一质量为m 、电荷量为q 的粒子，从y 轴上的p （0，h ）点，以大小为v 0的速度沿x 轴正方向射入电场，通过电场后从x 轴上的a （2h ，0）点进入第Ⅳ象限，又经过磁场从y 轴上的某点进入第Ⅲ象限，且速度与y 轴负方向成45°角，不计粒子所受的重力．求：（1）电场强度E 的大小；（2）粒子到达a 点时速度的大小和方向；（3）abc 区域内磁场的磁感应强度B 的最小值．电场的方向竖直向下，有一正离子恰能以速率从右向左飞入，则该电子将向从右向左飞入，则该电子将向取＝方向两两垂直，如图所示。

高中物理磁流体发电机,速度选择器,霍尔效应知识精讲新人教版

电场与磁场在实际中的应用知识体系：一速度选择器1.如图所示,一束质量、速度和电荷量不同的正离子垂直地射入匀强磁场和匀强电场正交的区域里,结果发现有些离子保持原来的运动方向,有些未发生任何偏转.如果让这些不偏转的离子进入另一匀强磁场中,发现这些离子又分裂成几束,对这些进入另一磁场的离子,可得出结论（）A .它们的动能一定各不相同B .它们的电荷量一定各不相同C .它们的质量一定各不相同D .它们的电荷量与质量之比一定各不相同答案 D二质谱仪S 产生出来的正离子初速度为零,经过加速电场加速后,进入一平行板电容器C 中,电场强度为E 的电场和磁感应强度为B 1的磁场相互垂直,具有某一速度的离子将沿图中所示的直线穿过两板间的空间而不发生偏转,再进入磁感应强度为B 2的匀强磁场,最后打在记录它的照相底片上的PP 点到入口处S 1的距离为s ,证明离子的质量为m =EsB qB 221. 答案离子被加速后进入平行板电容器,受到的水平的电场力和洛伦兹力平衡才能够竖直向上进入上面的匀强磁场,由qvB 1=qE 得v =E/B 1,在匀强磁场中22qB m s v,将v 代入,可得m =Es B qB 221. 三回旋加速器3.回旋加速器是用来加速一群带电粒子使它们获得很大动能的仪器,其核心部分是两个D 形金属盒q ,质量为m ,粒子最大回转半径R m ,其运动轨迹如图所示. 求:（1）两个D 形盒内有无电场? （2）离子在D 形盒内做何种运动? （3）所加交流电频率是多大?（4）离子离开加速器的速度为多大?最大动能为多少? 答案（1）无电场（2）做匀速圆周运动,每次加速之后半径变大（3）m qBπ2 （4）mqBR m m R B q 2m 222四霍尔效应4.如图所示,厚度为h 、宽度为d 的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B 的匀强磁场中,当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A 和下侧面A ′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U 、电流I 和B 的关系为U =kdIB.式中的比例系数kI 是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v ,电荷量为e ,回答下列问题:（1）达到稳定状态时,导体板上侧面A 的电势下侧面A ′的电势（填“高于”“低于”或“等于”）;（2）电子所受的洛伦兹力的大小为 ;（3）当导体板上下两侧之间的电势差为U 时,电子所受静电力的大小为 ; （4）由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为k =ne1,其中n 代表导体板单位体积中电子的个数.答案（1）低于（2）evB （3）ehU （4）由F =F 电得evB =ehUU =hvB 导体中通过的电流I=nev ·d ·h 由U =k d IB 得hvB =k d IB =k dv dhB ne 得k =ne1 五：磁流体发电机5.目前世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机,它可以把气体的内能直接转化为电能.如图所示为它的发电原理图.将一束等离子体（即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,从整体上来说呈电中性）喷射入磁感应强度为B 的匀强磁场,磁场中有两块面积为S ,相距为d 的平行金属板与外电阻Rv ,气体的电导率（电阻率的倒数）为g ,则流过外电阻R 的电流强度I 及电流方向为（）A .I =RBd v,A →R →B B .I =gdSR SBd +v ,B →R →AC .I =RBd v,B →R →AD .I =dgSR SgBd +v ,A →R →B答案 D六：电磁流量计6.电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）.为了简化,假设流量计是如图所示的横截面为长方形的一段管道,其中空部分的长、宽、高分别为图中的a 、b 、cB 的匀强磁场,磁场方向垂直于前后两面.当导电流体稳定地流经流量计时,在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R 的电流表的两端连接,Iρ,不计电流表的内阻,则可求得流量为（） A .)(acbR B I ρ+ B .)(cb aR B I ρ+C . )(ba cR BIρ+D .)(acR B I ρ+ 答案 A练习：电磁场在科学技术中的应用1．电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）。

高中物理科技的理解应用(速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等)学生版

物理科技的理解应用(速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机)考点考向题型分布物理科技的理解应用(速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等)考向1：速度选择器考向2：质谱仪考向3：回旋加速器考向4：霍尔元件考向5：电磁流量计考向6：磁流体发电机10单选+7多选+3计算考点01物理科技的理解应用(速度选择器、质谱仪、回旋加速器、霍尔元件、电磁流量计、磁流体发电机等)(10单选+7多选+3计算)1.(2024·北京昌平·二模)如图所示，水平放置的两平行金属板间存在着相互垂直的匀强电场和匀强磁场。

一带电粒子(重力不计)从M 点沿水平方向射入到两板之间，恰好沿直线从N 点射出。

电场强度为E ，磁感应强度为B 。

下列说法正确的是( )。

A.粒子一定带正电B.粒子射入的速度大小v =B EC.若只改变粒子射入速度的大小，其运动轨迹为曲线D.若粒子从N 点沿水平方向射入，其运动轨迹为直线2.(2024·江西鹰潭·模拟预测)第十四届夏季达沃斯论坛发布2023年度突破性技术榜单，列出最有潜力对世界产生积极影响的十大技术，这些新技术的应用正在给我们的生活带来潜移默化的改变。

磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术。

如图所示是磁流体发电机示意图，相距为d 的平行金属板A 、B 之间的磁场可看作匀强磁场，磁感应强度大小为B ，等离子体(即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子)以速度v 垂直于B 且平行于板面的方向进入磁场。

金属板A 、B 和等离子体整体可以看作一个直流电源。

将金属板A 、B 与电阻R 相连，当发电机稳定发电时，假设两板间磁流体的等效电阻为r ，则A 、B 两金属板间的电势差为()A.B d v R +r RB.3B d v 2(R +r )RC.2B d v R +rR D.5B d v 2(R +r )R 3.(2024·广东东莞·模拟预测)关于下列四幅图理解正确的是()A.甲图中干电池的电动势为1.5V ，则通过电源的电荷量为1C 时，电源内静电力做功为1.5JB.乙图中等离子体进入上、下极板之间后上极板A 带正电C.丙图中通过励磁线圈的电流越大，电子的运动径迹半径越小D.丁图中回旋加速器带电粒子的最大动能与加速电压的大小有关4.(2024·北京海淀·模拟预测)磁流体发电的原理如图所示。

带电粒子在磁场中的运动精品文档

⑴这个结论与离子带何种电荷、电荷多少都无关。
⑵若速度小于这一速度，电场力将大于洛伦兹力，带电粒子向电场力
方向偏转，电场力做正功，动能将增大，洛伦兹力也将增大，粒子的轨迹
既不是抛物线，也不是圆，而是一条复杂曲线；若大于这一速度，将向洛
伦兹力方向偏转，电场力将做负功，动能将减小，洛伦兹力也将减小，轨
迹是一条复杂曲线。
(3)带电质点在第四象限空间运动过程中最小速度的
大小和方向．
【解析】(1)参见图3-3-5，带电质点从P1到P2，由平抛运动规律，得
h 1 gt2
①
2
v0

2h t
②
vy gt
③
求出v
v
2 0

v
2 y

2
gh
④
方向与 x轴负方向成 45角
2 带电质点从 P2到 P3，重力与电场力平衡，洛伦兹力
带电粒子在组合场中的运动问题，解题的关键是正确地画出粒子的运动轨迹图．解题时将其在匀强电场中的运动分解为沿着电场方向的匀加速直线运动，垂直于电场方向的匀速直线运动．在磁场中运动的核心问题还是“定圆心，求半径，画轨迹”．
【例3】(2019·全国大纲卷)如图3-3-4，与水平面成45°角的平面MN将空间分成 Ⅰ和Ⅱ两个区域．一质量为m、电荷量为 q(q>0) 的粒子以速度 v0 从平面 MN 上的 P0 点水平向右射入Ⅰ区．粒子在Ⅰ区运动
理解复合场中的几个特殊物理模型的原理
3、电磁流量计
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
向左流动。
原理：