湖南省長(zhǎng)郡中學(xué)高中物理 第三章 第六節(jié) 帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件3 新人教版選修3-1

1、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)（3 3）如圖是磁流體發(fā)電機(jī)，如圖是磁流體發(fā)電機(jī)，其原理是：等離子體其原理是：等離子體噴入磁場(chǎng)噴入磁場(chǎng)B，正、負(fù)，正、負(fù)離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集離子在洛倫茲力作用下發(fā)生上下偏轉(zhuǎn)而聚集到到A、B板上，產(chǎn)生電勢(shì)差。設(shè)板間距離為板上，產(chǎn)生電勢(shì)差。設(shè)板間距離為l，當(dāng)?shù)入x子體以速度當(dāng)?shù)入x子體以速度v勻速通過(guò)勻速通過(guò)A、B板間時(shí)，板間時(shí)，A、B板上聚集的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，即板上聚集的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，即為電源電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)離子受力平衡：為電源電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)離子受力平衡：E場(chǎng)場(chǎng)q=Bqv，即即E場(chǎng)場(chǎng)=Bv，故電源電動(dòng)勢(shì)，故電源電

2、動(dòng)勢(shì)E=E場(chǎng)場(chǎng)l=Blv。( (三三) )磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電機(jī)例例3.目前世界上正在研目前世界上正在研究新型發(fā)電機(jī)究新型發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)磁流體發(fā)電機(jī)，它的原理圖如圖所電機(jī)，它的原理圖如圖所示，設(shè)想在相距為示，設(shè)想在相距為d的兩平的兩平行金屬板間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為行金屬板間有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩板通過(guò)開(kāi)關(guān)和燈泡相連。將氣體加熱到使之電板通過(guò)開(kāi)關(guān)和燈泡相連。將氣體加熱到使之電離后，由于正、負(fù)離子一樣多，且?guī)щ姾闪烤x后，由于正、負(fù)離子一樣多，且?guī)щ姾闪烤鶠闉閝，因而稱為等離子體，將其速度，因而稱為等離子體，將其速度v噴入甲、噴入甲、乙兩板之間，這時(shí)甲、乙兩板就會(huì)聚集電荷，乙兩板

3、之間，這時(shí)甲、乙兩板就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機(jī)的原理，它可產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機(jī)的原理，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。試問(wèn)：以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。試問(wèn)：(1)圖中哪個(gè)極板是發(fā)電機(jī)的正極？圖中哪個(gè)極板是發(fā)電機(jī)的正極？(2)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)多大？發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)多大？解析：解析：(1)等離子體從左側(cè)射入磁場(chǎng)，正等離子體從左側(cè)射入磁場(chǎng)，正離子受向上的洛倫茲力而偏向甲板，使甲板上離子受向上的洛倫茲力而偏向甲板，使甲板上積累正電荷，相應(yīng)的乙板上積累負(fù)電荷，成為積累正電荷，相應(yīng)的乙板上積累負(fù)電荷，成為電源的正、負(fù)兩極。甲板是發(fā)電機(jī)的正極。電源的正、負(fù)兩極。甲板是發(fā)電機(jī)的正極。(2)當(dāng)開(kāi)關(guān)

4、斷開(kāi)時(shí)，甲、乙兩板間的電壓當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，甲、乙兩板間的電壓即為電源的電動(dòng)勢(shì)，穩(wěn)定時(shí)，甲、乙兩板上積即為電源的電動(dòng)勢(shì)，穩(wěn)定時(shí)，甲、乙兩板上積累的電荷不再增加，此時(shí)的等離子體所受的洛累的電荷不再增加，此時(shí)的等離子體所受的洛倫茲力與電場(chǎng)力恰好平衡，則有倫茲力與電場(chǎng)力恰好平衡，則有qU/d=qvB，即，即得電源的電動(dòng)勢(shì)得電源的電動(dòng)勢(shì)U=Bdv。四四 電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)原理：如圖所示，一圓形導(dǎo)電磁流量計(jì)原理：如圖所示，一圓形導(dǎo)管直徑為管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動(dòng)，導(dǎo)電液體中的自由電荷導(dǎo)電的液體向左流動(dòng)，導(dǎo)電液體中的自由電荷在洛倫茲力

5、作用下橫向偏轉(zhuǎn)，在洛倫茲力作用下橫向偏轉(zhuǎn)，a、b間出現(xiàn)電勢(shì)間出現(xiàn)電勢(shì)差。當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，差。當(dāng)自由電荷所受電場(chǎng)力和洛倫茲力平衡時(shí)，a、b間的電勢(shì)差保持穩(wěn)定。由間的電勢(shì)差保持穩(wěn)定。由.44.,2BdUBdUdSvQBdUvqdUEqBqv 量量流流可可得得例例4.電磁流量計(jì)廣泛電磁流量計(jì)廣泛應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體應(yīng)用于測(cè)量可導(dǎo)電流體(如污水如污水)在管中的流量在管中的流量(在在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)管內(nèi)橫截面的流體的體積面的流體的體積)。為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是。為了簡(jiǎn)化，假設(shè)流量計(jì)是如圖所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其如圖所示的橫截面為長(zhǎng)方形的一段管道，其中空

6、部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中中空部分的長(zhǎng)、寬、高分別為圖中a、b、c，流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連流量計(jì)的兩端與輸送流體的管道相連(圖中虛圖中虛線線)。圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前。圖中流量計(jì)的上下兩面是金屬材料，前后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁后兩面是絕緣材料，現(xiàn)于流量計(jì)所在處加磁感應(yīng)強(qiáng)度為感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直于前后兩面，當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)前后兩面，當(dāng)導(dǎo)電流體穩(wěn)定地流經(jīng)流量計(jì)時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一時(shí)，在管外將流量計(jì)上、下兩表面分別與一串聯(lián)了電阻串聯(lián)了電阻R的電流表的兩端連接，的電流表的兩端連接，I表示測(cè)表示測(cè)得

7、的電流值，已知流體的電阻率為得的電流值，已知流體的電阻率為，不計(jì)，不計(jì)電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為電流表的內(nèi)阻，則可求得流量為( )(.D )(.C)(.B )(.AabcRBIbacRBIcbaRBIacbRBI .)(.,)(,.,)( 所所示示乙乙測(cè)測(cè)量量電電路路可可等等效效成成如如圖圖電電源源電電動(dòng)動(dòng)勢(shì)勢(shì)兩兩極極間間的的電電壓壓最最大大等等于于極極板板所所帶帶電電荷荷量量最最多多電電容容器器兩兩當(dāng)當(dāng)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)電電荷荷穩(wěn)穩(wěn)定定時(shí)時(shí)使使電電荷荷受受電電場(chǎng)場(chǎng)力力分分兩兩極極板板作作為為電電路路供供電電部部?jī)蓛蓸O極板板帶帶電電力力偏偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)電電荷荷受受洛洛倫倫茲茲當(dāng)當(dāng)外外電電路路斷斷開(kāi)開(kāi)時(shí)時(shí)紙紙面面向向里里并并設(shè)設(shè)磁磁場(chǎng)場(chǎng)方方向向垂垂直直則則兩兩極極板板間間距距為為兩兩極極板板上上下下兩兩面面作作為為電電容容器器所所示示甲甲如如圖圖Ec解析：解析：)