物理选择性必修 第二册2 磁场对运动电荷的作用力学案

 1.2磁场对运动电荷的作用力（2）

【学习目标】

了解速度选择器、磁流体发电机和霍尔元件的工作原理。

一、速度选择器

例1、如图，电场强度E和磁感应强度B互相垂直，具有不同水平速度的带电粒子射入后发生偏转的情况不同。这种装置能把具有某一特定速度的粒子选择出来，所以叫速度选择器。试证明带电粒子具有速度v＝E/B时，才能沿虚线通过这个速度选择器。

思考：（1）负电荷以速度v可以沿虚线匀速通过这个选择器吗？

（2）如果粒子从右边进入呢？

二、磁流体发电机

例2、如图表示出了磁流体发电机的发电原理：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，而从整体上来说是呈电中性)喷射入磁场，磁场中有两块金属板A、B，则高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集，使两板间产生电势差，若平行金属板间距为d，匀强磁场的磁感应强度为B，等离子体流速为v，气体从一侧面垂直磁场射入板间，不计气体电阻，外电路电阻为R，则两板间最大电压和可能达到的最大电流为多少？

三、霍尔元件

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。当电流按如图方向通过导体板时，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＝kIBd，式中的比例系数k称为霍尔系数。

例3、长方体金属块放在匀强磁场中，有电流通过金属块，如图所示，则下面说法正确的是(　　)

A．金属块上下表面电势相等

B．金属块上表面电势高于下表面电势

C．金属块上表面电势低于下表面电势

D．无法比较两表面的电势高低

课堂检测

1．如图所示，一个带正电q的带电体处于垂直于纸面向里的匀强磁场B中，带电体的质量为m，为了使它对水平的绝缘面恰好没有正压力，则应该(　　)

A.将磁感应强度B的值增大

B.使磁场以速率v＝mg/qB向上运动

C.使磁场以速率v＝mg/qB向右运动

D.使磁场以速率v＝mg/qB向左运动

2．一种测量血管中血流速度仪器的原理如右图所示，在动脉血管左右两侧加有匀强磁场，上下两侧安装电极并连接电压表，设血管直径是2.0 mm，磁场的磁感应强度为0.08 T，电压表测出的电压为0.10 mV，则血流速度大小为多少？(取两位有效数字)

3．质量为m，带电荷量为q的微粒，以速度v与水平方向成45°角进入匀强电场和匀强磁场同时存在的空间，如图所示，微粒在电场、磁场、重力场的共同作用下做匀速直线运动，求：

(1)电场强度的大小，该带电粒子带何种电荷。

(2)磁感应强度的大小。