人教2019選擇性必修第二冊(cè)高二物理備課必備講義專題2洛倫茲力與現(xiàn)代科技(原卷版+解析)

第一章安培力與洛倫茲力專題2洛倫茲力與現(xiàn)代科技【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念認(rèn)識(shí)速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾元件等儀器或器件科學(xué)思維知道速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾元件的工作原理.科學(xué)探究探究速度選擇器為什么能選擇特定速度的粒子科學(xué)態(tài)度與責(zé)任學(xué)會(huì)應(yīng)用工作原理解決實(shí)際問題．知識(shí)點(diǎn)一速度選擇器【重難詮釋】1．裝置及要求如圖，兩極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，二者方向互相垂直，帶電粒子從左側(cè)平行于極板射入，不計(jì)粒子重力．2．帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE＝qvB，即v＝eq\f(E,B).3．速度選擇器的特點(diǎn)(1)v的大小等于E與B的比值，即v＝eq\f(E,B).速度選擇器只對(duì)選擇的粒子的速度有要求，而對(duì)粒子的質(zhì)量、電荷量大小及帶電正、負(fù)無要求．(2)當(dāng)v＞eq\f(E,B)時(shí)，粒子向F洛方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做負(fù)功，粒子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大．(3)當(dāng)v＜eq\f(E,B)時(shí)，粒子向F電方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做正功，粒子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減?。?4)速度選擇器只能單向選擇：若粒子從另一方向射入，則不能穿出速度選擇器．【典例精析】例1．如圖所示為速度選擇器示意圖，P1、P2為其兩個(gè)極板且水平放置．某帶電粒子帶電荷量為q，以速度v0從S1射入，恰能沿虛線從S2射出．不計(jì)粒子重力，下列說法正確的是()A．該粒子一定帶正電B．若該粒子以速度v0從S2射入，也能沿虛線從S1射出C．若該粒子以速度2v0從S1射入，仍能沿虛線從S1射出D．若該粒子帶電荷量變?yōu)?q，以速度v0從S1射入，仍能沿虛線從S2射出知識(shí)點(diǎn)二磁流體發(fā)電機(jī)【重難詮釋】磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理圖如圖甲所示，其平面圖如圖乙所示．設(shè)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度為v，帶電荷量為q，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，極板間距離為d，極板間電壓為U，根據(jù)FB＝FE，有qvB＝qE＝eq\f(qU,d)，得U＝Bdv.根據(jù)外電路斷開時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于路端電壓，故此磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為E電源＝U＝Bdv.根據(jù)左手定則可判斷，正離子向M極板偏轉(zhuǎn)，M極板積聚正離子，電勢(shì)高，為發(fā)電機(jī)正極，N極板積聚負(fù)離子，電勢(shì)低，為發(fā)電機(jī)負(fù)極．【典例精析】例2．磁流體發(fā)電機(jī)的原理如圖所示．將一束等離子體連續(xù)以速度v垂直于磁場(chǎng)方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可在相距為d、正對(duì)面積為S的兩平行金屬板間產(chǎn)生電壓．現(xiàn)把上、下板和電阻R連接，上、下板等效為直流電源的兩極．等離子體穩(wěn)定時(shí)在兩極板間均勻分布，電阻率為ρ.忽略邊緣效應(yīng)及離子的重力，下列說法正確的是()A．上板為正極，a、b兩端電壓U＝BdvB．上板為負(fù)極，a、b兩端電壓U＝eq\f(Bd2vρS,RS＋ρd)C．上板為正極，a、b兩端電壓U＝eq\f(BdvRS,RS＋ρd)D．上板為負(fù)極，a、b兩端電壓U＝eq\f(BdvRS,Rd＋ρS)知識(shí)點(diǎn)三電磁流量計(jì)【重難詮釋】如圖甲、乙所示是電磁流量計(jì)的示意圖．設(shè)管的直徑為D，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是由于導(dǎo)電液體中電荷受到洛倫茲力作用，在管壁的上、下兩側(cè)堆積產(chǎn)生的．到一定程度后，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差達(dá)到穩(wěn)定值U，上、下兩側(cè)堆積的電荷不再增多，此時(shí)，洛倫茲力和靜電力平衡，有qvB＝qE＝qeq\f(U,D)，所以v＝eq\f(U,DB)，又圓管的橫截面積S＝eq\f(1,4)πD2，故流量Q＝Sv＝eq\f(πUD,4B).【典例精析】例3．某化工廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，測(cè)量管由絕緣材料制成，其長為L、直徑為D，左右兩端開口，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面a、c固定有金屬板作為電極，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下．污水(含有大量的正、負(fù)離子)充滿管口從左向右流經(jīng)該測(cè)量管時(shí)，a、c兩端的電壓為U，顯示儀器顯示污水流量Q(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)．則()A．a(chǎn)側(cè)電勢(shì)比c側(cè)電勢(shì)低B．污水中離子濃度越高，顯示儀器的示數(shù)越大C．污水流量Q與U成正比，與L、D無關(guān)D．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(πDU,4Q)知識(shí)點(diǎn)四霍爾效應(yīng)【重難詮釋】(1)定義：高為h、寬為d的導(dǎo)體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的上表面A和下表面A′之間產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電壓稱為霍爾電壓．(2)電勢(shì)高低的判斷：如圖，導(dǎo)體中的電流I向右時(shí)，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A′的電勢(shì)高．若自由電荷是正電荷，則下表面A′的電勢(shì)低．(3)霍爾電壓：導(dǎo)體中的自由電荷(電荷量為q)在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，A、A′間出現(xiàn)電勢(shì)差，當(dāng)自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時(shí)，A、A′間的電勢(shì)差(U)就保持穩(wěn)定，由qvB＝qeq\f(U,h)，I＝nqvS，S＝hd，聯(lián)立解得U＝eq\f(BI,nqd)＝keq\f(BI,d)，k＝eq\f(1,nq)稱為霍爾系數(shù)．【典例精析】例4．(多選)自行車速度計(jì)可以利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運(yùn)動(dòng)速率．如圖甲所示，一塊磁鐵安裝在前輪上，輪子每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器就會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓．如圖乙所示，電源輸出電壓為U1，當(dāng)磁場(chǎng)靠近霍爾元件時(shí)，在導(dǎo)體前后表面間出現(xiàn)電勢(shì)差U2(前表面的電勢(shì)低于后表面的電勢(shì))．下列說法中正確的是()A．圖乙中霍爾元件的載流子帶正電B．已知自行車車輪的半徑，再根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，即獲得車速大小C．若傳感器的電源輸出電壓U1變大，則霍爾電勢(shì)差U2變大D．霍爾電勢(shì)差U2的大小與霍爾元件所用的材料有關(guān)針對(duì)訓(xùn)練一、單選題1．速度選擇器是質(zhì)譜儀的重要組成部件，其構(gòu)造如圖所示，平行極板連接在電源兩極，極板間形成豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，內(nèi)部有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，S1、S2為兩個(gè)小孔且其連線與極板平行，氕核（）、氘核（）和氚核（）（均不計(jì)重力）從S1沿平行于金屬板方向以相同動(dòng)能射入速度選擇器，其中氘核能射出極板，則下列說法中正確的是（）A．速度選擇器上極板帶負(fù)電B．氕核在速度選擇器中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C．氘核從S2以相同速度仍能射出速度選擇器D．氚核在速度選擇器中向下偏轉(zhuǎn)，動(dòng)能增大2．如圖，速度選擇器兩極板間有互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一電荷量為的粒子以水平速度從左側(cè)射入，恰能沿直線飛出速度選擇器，不計(jì)粒子重力和空氣阻力。下列說法正確的是（）A．若僅將粒子改為從右側(cè)射入，粒子仍將沿直線飛出B．若僅將磁場(chǎng)反向，粒子不能沿直線飛出C．若僅將電荷量改為，粒子不能沿直線飛出D．若僅將電荷量改為，粒子不能沿直線飛出3．如圖所示的平行板器件中有方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)（電場(chǎng)方向沿紙面向下、磁場(chǎng)方向垂直紙面向里）。一帶電粒子以某一速度從該裝置的左端水平向右進(jìn)入兩板間后，恰好能做直線運(yùn)動(dòng)。忽略粒子重力的影響，則（

）A．若只改變粒子的電性，則該粒子將往上偏B．若只增加粒子的電荷量，則該粒子將往上偏C．若只增加粒子進(jìn)入該裝置的速度，則該粒子將往上偏D．若粒子從右端水平進(jìn)入且速度大小不變，則該粒子不能沿直線水平飛出4．一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖所示。平行金屬板A、B之間的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）射入磁場(chǎng)，帶電粒子在洛侖茲力的作用下向兩極板偏轉(zhuǎn)，A、B兩板間便產(chǎn)生了電壓。金屬板A、B和等離子體整體可視為一個(gè)內(nèi)阻不可忽略的直流電源?，F(xiàn)將金屬板A、B與電阻R相連，下列說法正確的是（）A．A板是電源的正極B．A、B兩金屬板間的電勢(shì)差等于電源電動(dòng)勢(shì)C．增大等離子體的入射速度，電源電動(dòng)勢(shì)將增大D．減小A、B兩板間的距離，電源電動(dòng)勢(shì)將增大5．一種發(fā)電裝置如圖所示。一對(duì)水平放置的平行金屬板A、B之間有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，把A、B和電阻R連接，A、B就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。下列判斷正確的是（）A．帶正電的粒子在兩板間受到的洛倫茲力方向向上B．A板是電源的正極、B板是電源的負(fù)極C．只增大等離子體的射入速度v，電源的電動(dòng)勢(shì)增大D．只增大A、B兩板的面積，電源的電動(dòng)勢(shì)增大6．如圖為一個(gè)電磁泵從血庫里向外抽血的結(jié)構(gòu)示意圖，長方體導(dǎo)管的左、右表面絕緣，上、下表面為導(dǎo)體，管長為、內(nèi)壁高為、寬為且內(nèi)壁光滑。將導(dǎo)管放在垂直左、右表面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于充滿導(dǎo)管的血漿中帶有正、負(fù)離子，將上、下表面和電源接通，電路中會(huì)形成大小為的電流，導(dǎo)管的前后兩側(cè)便會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差，從而將血漿抽出，其中為血漿流動(dòng)方向。若血漿的電阻率為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，則下列判斷正確的是（）A．此裝置中血漿的等效電阻 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)弱不影響血漿的外抽速度C．血漿中正負(fù)離子偏轉(zhuǎn)方向相反 D．前后兩側(cè)的壓強(qiáng)差7．中國科學(xué)院武漢國家生物安全實(shí)驗(yàn)室是我國防護(hù)等級(jí)最高的P4實(shí)驗(yàn)室，致力于最危險(xiǎn)的病毒研究。在該實(shí)驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì)，如圖甲所示，其原理可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示模型。廢液內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出，流速為，流量等于單位時(shí)間通過橫截面的液體的體積。空間有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下列說法正確的是（）A．圖乙中點(diǎn)的電勢(shì)低于點(diǎn)電勢(shì)B．當(dāng)污水中離子濃度降低，、兩點(diǎn)電壓將減小C．若測(cè)定污水的流速，則需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)、兩點(diǎn)電壓、磁感應(yīng)強(qiáng)度、直徑D．若測(cè)定污水的流量，則只需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)、兩點(diǎn)電壓及磁感應(yīng)強(qiáng)度8．霍爾元件的用途非常廣泛，可制造測(cè)量磁場(chǎng)的磁場(chǎng)計(jì)和測(cè)量直流大電流的電流表以及功率計(jì)、乘法器，也可用于自動(dòng)化檢測(cè)裝置，將位移、壓力、速度、加速度、流量等非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。如圖所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N，就做成了一個(gè)霍爾元件。在E、F間通入恒定電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，M，N間的電壓為。已知半導(dǎo)體薄片中的載流子為負(fù)電荷，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示，下列說法正確的有（）A．N板電勢(shì)高于M板電勢(shì)B．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，間電勢(shì)差越大C．將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，不變D．將磁場(chǎng)和電流都反向，N板電勢(shì)高于M板電勢(shì)二、多選題9．筆記本電腦機(jī)身和顯示屏對(duì)應(yīng)部位分別有磁體和霍爾元件。當(dāng)顯示屏開啟時(shí)磁體遠(yuǎn)離霍爾元件，電腦正常工作；當(dāng)顯示屏閉合時(shí)磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，電腦進(jìn)入休眠狀態(tài)。如圖所示，一塊寬為a、高為b、長為c的矩形半導(dǎo)體霍爾元件，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，當(dāng)顯示屏閉合時(shí)元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，當(dāng)通入方向向右的電流I后，元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓U，以此控制屏幕的熄滅。則元件的（）A．前表面的電勢(shì)比后表面的高 B．前、后表面間的電壓U與I無關(guān)C．前、后表面間的電壓U與b成反比 D．自由電子受到的洛倫茲力大小為10．如圖所示為電磁流量計(jì)（即計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)流過某一橫截面的液體體積）的原理圖：一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動(dòng)。圖中磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，大小為B，導(dǎo)電液體中的自由電荷（正、負(fù)離子）在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，a、b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)，a、b間的電勢(shì)差就穩(wěn)定為U，則（）A．電勢(shì)a高b低 B．電勢(shì)b高a低C．流量 D．流量11．圖為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖。金屬板P、Q之間的距離為，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直于紙面向里。現(xiàn)將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒，整體呈中性）從左側(cè)噴射入磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)在P、Q兩板間接入的額定功率為的燈泡正常發(fā)光，且此時(shí)燈泡電阻為，不計(jì)離子重力和發(fā)電機(jī)內(nèi)阻，且認(rèn)為離子均為二價(jià)離子，則下列說法正確的是（）A．金屬板P上聚集負(fù)電荷，金屬板Q上聚集正電荷B．該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為100VC．離子從左側(cè)噴射入磁場(chǎng)的初速度大小為D．每秒鐘有個(gè)離子打在金屬板Q上12．如圖，這是某速度選擇器的原理示意圖，兩正對(duì)平行金屬板之間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．關(guān)于此速度選擇器，下列說法正確的是（

）A．能沿直線勻速通過速度選擇器的帶電粒子，其速度大小是B．能沿直線勻速通過速度選擇器的帶電粒子，其速度大小是C．從左側(cè)P點(diǎn)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)的正電荷有可能勻速通過速度選擇器D．從右側(cè)Q點(diǎn)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)的負(fù)電荷有可能勻速通過速度選擇器三、解答題13．磁流體發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，在相距為d且足夠長的兩金屬板間加有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩金屬板通過開關(guān)S與電阻R相連，將氣體加熱到使之高度電離，形成等離子體，正、負(fù)離子的電荷量均為q，將等離子體以速度v噴入M、N兩板間。這時(shí)兩板上就會(huì)聚集電荷而產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機(jī)與一般發(fā)電機(jī)的不同之處，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。（1）指出圖中發(fā)電機(jī)的正、負(fù)極；（2）求發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E；（3）設(shè)噴入兩板間的等離子體單位體積內(nèi)有對(duì)正、負(fù)離子，離子流的截面積為S，求發(fā)電機(jī)的最大功率P。14．為了測(cè)量某化工廠的污水排放量，技術(shù)人員在該廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，該裝置由絕緣材料制成，長、寬、高分別為a=2m、b=0.4m、c=0.2m，左、右兩端開口，在垂直于前、后面的方向加磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=1.25T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在上、下兩個(gè)面的內(nèi)側(cè)固定有金屬板M、N作為電極，污水充滿裝置以某一速度從左向右勻速流經(jīng)該裝置時(shí)，用電壓表測(cè)得兩個(gè)電極間的電壓U=1V。且污水流過該裝置時(shí)受到阻力作用，阻力f=kLv，其中比例系數(shù)k=25N?s/m2，L為污水沿流速方向的長度，v為污水的流速。求：（1）污水的流速v的大?。唬?）污水的流量（單位時(shí)間內(nèi)流出的污水體積）Q；（3）為使污水勻速通過該裝置，左、右兩側(cè)管口應(yīng)施加的壓強(qiáng)差Δp。15．磁聚焦式霍爾推進(jìn)器可作為太空飛船的發(fā)動(dòng)機(jī)，其原理如下：系統(tǒng)捕獲宇宙中大量存在的等離子體，經(jīng)系統(tǒng)處理后，從下方以恒定速率v1向上射入有磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1、垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I內(nèi)。當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場(chǎng)后，自動(dòng)關(guān)閉區(qū)域I系統(tǒng)（關(guān)閉粒子進(jìn)入通道、撤去磁場(chǎng)B1）。區(qū)域Ⅱ內(nèi)有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小與B1相等、垂直紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2，磁場(chǎng)右邊界是直徑為D、與上下極板相切的半圓（圓與下板相切于極板中央A）。放在A處的放射源能夠向各個(gè)方向均勻發(fā)射速度大小為v的氙原子核，氙原子核經(jīng)過該區(qū)域后形成寬度為D的平行氙粒子束，經(jīng)過柵極MN、PQ之間的電場(chǎng)加速后從PQ噴出。在加速氙原子核的過程中探測(cè)器獲得反向推力（不計(jì)氙原子核、等離子體的重力。不計(jì)粒子之間相互作用與相對(duì)論效應(yīng)）。設(shè)單位時(shí)間噴射出的氙粒子數(shù)為N，磁場(chǎng)B1=B2=B，極板長RM=2D，柵極MN和PQ間距為d，氙原子核的質(zhì)量為m、電荷量為q，求：（1）當(dāng)柵極MN、PQ間形成穩(wěn)定的電場(chǎng)時(shí)，兩極間的電勢(shì)差U多大；（2）探測(cè)器獲得的平均推力F推的大小。（3）因區(qū)域Ⅱ內(nèi)磁場(chǎng)發(fā)生器故障，導(dǎo)致區(qū)域Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度減半并分布在整個(gè)區(qū)域Ⅱ中，求能進(jìn)入?yún)^(qū)域I的氙原子核占A處發(fā)射粒子總數(shù)的百分比。第一章安培力與洛倫茲力專題2洛倫茲力與現(xiàn)代科技【核心素養(yǎng)目標(biāo)】物理觀念認(rèn)識(shí)速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾元件等儀器或器件科學(xué)思維知道速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、電磁流量計(jì)、霍爾元件的工作原理.科學(xué)探究探究速度選擇器為什么能選擇特定速度的粒子科學(xué)態(tài)度與責(zé)任學(xué)會(huì)應(yīng)用工作原理解決實(shí)際問題．知識(shí)點(diǎn)一速度選擇器【重難詮釋】1．裝置及要求如圖，兩極板間存在勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，二者方向互相垂直，帶電粒子從左側(cè)平行于極板射入，不計(jì)粒子重力．2．帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是qE＝qvB，即v＝eq\f(E,B).3．速度選擇器的特點(diǎn)(1)v的大小等于E與B的比值，即v＝eq\f(E,B).速度選擇器只對(duì)選擇的粒子的速度有要求，而對(duì)粒子的質(zhì)量、電荷量大小及帶電正、負(fù)無要求．(2)當(dāng)v＞eq\f(E,B)時(shí)，粒子向F洛方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做負(fù)功，粒子的動(dòng)能減小，電勢(shì)能增大．(3)當(dāng)v＜eq\f(E,B)時(shí)，粒子向F電方向偏轉(zhuǎn)，F(xiàn)電做正功，粒子的動(dòng)能增大，電勢(shì)能減小．(4)速度選擇器只能單向選擇：若粒子從另一方向射入，則不能穿出速度選擇器．【典例精析】例1．如圖所示為速度選擇器示意圖，P1、P2為其兩個(gè)極板且水平放置．某帶電粒子帶電荷量為q，以速度v0從S1射入，恰能沿虛線從S2射出．不計(jì)粒子重力，下列說法正確的是()A．該粒子一定帶正電B．若該粒子以速度v0從S2射入，也能沿虛線從S1射出C．若該粒子以速度2v0從S1射入，仍能沿虛線從S1射出D．若該粒子帶電荷量變?yōu)?q，以速度v0從S1射入，仍能沿虛線從S2射出【答案】D【解析】假設(shè)帶電粒子帶正電，由左手定則可知粒子受到的洛倫茲力方向豎直向上，因粒子恰能沿虛線運(yùn)動(dòng)，則靜電力方向應(yīng)豎直向下，滿足qE＝qv0B，極板P1的電勢(shì)一定高于極板P2的電勢(shì)，電場(chǎng)方向豎直向下．不論粒子帶電性質(zhì)如何，靜電力和洛倫茲力都平衡，所以粒子帶電性質(zhì)無法判斷，A錯(cuò)；若從S2射入，假設(shè)粒子帶正電，則靜電力方向豎直向下，洛倫茲力方向也豎直向下，合力向下，不會(huì)沿虛線從S1射出，B錯(cuò)；若粒子的速度為2v0，則q·2v0B>qE，受力不平衡，不會(huì)沿虛線從S2射出，C錯(cuò)；若粒子電荷量為2q，速度v0不變，則仍有2qE＝2qv0B，仍能沿虛線從S2射出，D對(duì)．知識(shí)點(diǎn)二磁流體發(fā)電機(jī)【重難詮釋】磁流體發(fā)電機(jī)的發(fā)電原理圖如圖甲所示，其平面圖如圖乙所示．設(shè)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)速度為v，帶電荷量為q，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，極板間距離為d，極板間電壓為U，根據(jù)FB＝FE，有qvB＝qE＝eq\f(qU,d)，得U＝Bdv.根據(jù)外電路斷開時(shí)，電源電動(dòng)勢(shì)的大小等于路端電壓，故此磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為E電源＝U＝Bdv.根據(jù)左手定則可判斷，正離子向M極板偏轉(zhuǎn)，M極板積聚正離子，電勢(shì)高，為發(fā)電機(jī)正極，N極板積聚負(fù)離子，電勢(shì)低，為發(fā)電機(jī)負(fù)極．【典例精析】例2．磁流體發(fā)電機(jī)的原理如圖所示．將一束等離子體連續(xù)以速度v垂直于磁場(chǎng)方向噴入磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，可在相距為d、正對(duì)面積為S的兩平行金屬板間產(chǎn)生電壓．現(xiàn)把上、下板和電阻R連接，上、下板等效為直流電源的兩極．等離子體穩(wěn)定時(shí)在兩極板間均勻分布，電阻率為ρ.忽略邊緣效應(yīng)及離子的重力，下列說法正確的是()A．上板為正極，a、b兩端電壓U＝BdvB．上板為負(fù)極，a、b兩端電壓U＝eq\f(Bd2vρS,RS＋ρd)C．上板為正極，a、b兩端電壓U＝eq\f(BdvRS,RS＋ρd)D．上板為負(fù)極，a、b兩端電壓U＝eq\f(BdvRS,Rd＋ρS)【答案】C【解析】根據(jù)左手定則可知，等離子體射入兩極板之間時(shí)，正離子偏向a板，負(fù)離子偏向b板，即上板為正極；穩(wěn)定時(shí)滿足eq\f(U′,d)q＝Bqv，解得U′＝Bdv；根據(jù)電阻定律可知兩極板間的電阻為r＝eq\f(ρd,S)，根據(jù)閉合電路歐姆定律：I＝eq\f(U′,R＋r)，a、b兩端電壓U＝IR，聯(lián)立解得U＝eq\f(BdvRS,RS＋ρd)，故選C.知識(shí)點(diǎn)三電磁流量計(jì)【重難詮釋】如圖甲、乙所示是電磁流量計(jì)的示意圖．設(shè)管的直徑為D，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差是由于導(dǎo)電液體中電荷受到洛倫茲力作用，在管壁的上、下兩側(cè)堆積產(chǎn)生的．到一定程度后，a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差達(dá)到穩(wěn)定值U，上、下兩側(cè)堆積的電荷不再增多，此時(shí)，洛倫茲力和靜電力平衡，有qvB＝qE＝qeq\f(U,D)，所以v＝eq\f(U,DB)，又圓管的橫截面積S＝eq\f(1,4)πD2，故流量Q＝Sv＝eq\f(πUD,4B).【典例精析】例3．某化工廠的排污管末端安裝了如圖所示的流量計(jì)，測(cè)量管由絕緣材料制成，其長為L、直徑為D，左右兩端開口，在前后兩個(gè)內(nèi)側(cè)面a、c固定有金屬板作為電極，勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向豎直向下．污水(含有大量的正、負(fù)離子)充滿管口從左向右流經(jīng)該測(cè)量管時(shí)，a、c兩端的電壓為U，顯示儀器顯示污水流量Q(單位時(shí)間內(nèi)排出的污水體積)．則()A．a(chǎn)側(cè)電勢(shì)比c側(cè)電勢(shì)低B．污水中離子濃度越高，顯示儀器的示數(shù)越大C．污水流量Q與U成正比，與L、D無關(guān)D．勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(πDU,4Q)【答案】D【解析】污水中正、負(fù)離子從左向右移動(dòng)，受到洛倫茲力，根據(jù)左手定則，正離子向后表面偏，負(fù)離子向前表面偏轉(zhuǎn)，所以a側(cè)電勢(shì)比c側(cè)電勢(shì)高，故A錯(cuò)誤；最終正、負(fù)離子會(huì)在靜電力和洛倫茲力作用下處于平衡狀態(tài)，有qE＝qvB，即eq\f(U,D)＝vB，則污水流量Q＝eq\f(vπD2,4)＝eq\f(U,DB)·eq\f(πD2,4)＝eq\f(πUD,4B)，可知Q與U、D成正比，與L無關(guān)，顯示儀器的示數(shù)與離子濃度無關(guān)，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝eq\f(πUD,4Q)，故D正確，B、C錯(cuò)誤．知識(shí)點(diǎn)四霍爾效應(yīng)【重難詮釋】(1)定義：高為h、寬為d的導(dǎo)體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，當(dāng)電流通過導(dǎo)體時(shí)，在導(dǎo)體的上表面A和下表面A′之間產(chǎn)生電勢(shì)差，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，此電壓稱為霍爾電壓．(2)電勢(shì)高低的判斷：如圖，導(dǎo)體中的電流I向右時(shí)，根據(jù)左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A′的電勢(shì)高．若自由電荷是正電荷，則下表面A′的電勢(shì)低．(3)霍爾電壓：導(dǎo)體中的自由電荷(電荷量為q)在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，A、A′間出現(xiàn)電勢(shì)差，當(dāng)自由電荷所受靜電力和洛倫茲力平衡時(shí)，A、A′間的電勢(shì)差(U)就保持穩(wěn)定，由qvB＝qeq\f(U,h)，I＝nqvS，S＝hd，聯(lián)立解得U＝eq\f(BI,nqd)＝keq\f(BI,d)，k＝eq\f(1,nq)稱為霍爾系數(shù)．【典例精析】例4．(多選)自行車速度計(jì)可以利用霍爾效應(yīng)傳感器獲知自行車的運(yùn)動(dòng)速率．如圖甲所示，一塊磁鐵安裝在前輪上，輪子每轉(zhuǎn)一圈，磁鐵就靠近傳感器一次，傳感器就會(huì)輸出一個(gè)脈沖電壓．如圖乙所示，電源輸出電壓為U1，當(dāng)磁場(chǎng)靠近霍爾元件時(shí)，在導(dǎo)體前后表面間出現(xiàn)電勢(shì)差U2(前表面的電勢(shì)低于后表面的電勢(shì))．下列說法中正確的是()A．圖乙中霍爾元件的載流子帶正電B．已知自行車車輪的半徑，再根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)，即獲得車速大小C．若傳感器的電源輸出電壓U1變大，則霍爾電勢(shì)差U2變大D．霍爾電勢(shì)差U2的大小與霍爾元件所用的材料有關(guān)【答案】BCD【解析】根據(jù)左手定則可判斷，霍爾元件的電流I是由負(fù)電荷的定向移動(dòng)形成的，故A錯(cuò)誤；根據(jù)單位時(shí)間的脈沖數(shù)，可求得車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)周期，從而求得車輪的角速度，根據(jù)v＝ωr，可求得車速的大小，故B正確；根據(jù)qvB＝qeq\f(U2,d)，得U2＝Bdv，由電流的微觀表達(dá)式I＝neSv得v＝eq\f(I,neS)，聯(lián)立得U2＝eq\f(IdB,neS)，若傳感器的電源輸出電壓U1變大，電流增大，U2也增大，不同的材料單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)不同，所以霍爾電勢(shì)差U2的大小與霍爾元件所用的材料有關(guān)，故C、D正確．針對(duì)訓(xùn)練一、單選題1．速度選擇器是質(zhì)譜儀的重要組成部件，其構(gòu)造如圖所示，平行極板連接在電源兩極，極板間形成豎直方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，內(nèi)部有垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，S1、S2為兩個(gè)小孔且其連線與極板平行，氕核（）、氘核（）和氚核（）（均不計(jì)重力）從S1沿平行于金屬板方向以相同動(dòng)能射入速度選擇器，其中氘核能射出極板，則下列說法中正確的是（）A．速度選擇器上極板帶負(fù)電B．氕核在速度選擇器中做勻變速直線運(yùn)動(dòng)C．氘核從S2以相同速度仍能射出速度選擇器D．氚核在速度選擇器中向下偏轉(zhuǎn)，動(dòng)能增大【答案】D【解析】A．由題知，帶正電的氘核從S1沿平行于金屬板方向進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)，且能射出極板，說明其受力平衡，根據(jù)左手定則可知，氘核受到向上的洛倫茲力，故其受到的電場(chǎng)力向下，故上極板帶正電，故A錯(cuò)誤；BD．三個(gè)粒子以相同的動(dòng)能進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)，則有解得則有而只有氘核能射出極板，則有解得可知氕核受到洛倫茲力大于電場(chǎng)力，將向上偏轉(zhuǎn)，所受合外力是變化的，不是做勻變速直線運(yùn)動(dòng)；氚核受到的電場(chǎng)力大于洛倫茲力，將向下偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力力做正功，動(dòng)能增大，故B錯(cuò)誤，D正確；C．氘核從S2以相同速度進(jìn)行復(fù)合場(chǎng)，受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力都向下，則將向下偏轉(zhuǎn)，不一定能射出速度選擇器，故C錯(cuò)誤。故選D。2．如圖，速度選擇器兩極板間有互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一電荷量為的粒子以水平速度從左側(cè)射入，恰能沿直線飛出速度選擇器，不計(jì)粒子重力和空氣阻力。下列說法正確的是（）A．若僅將粒子改為從右側(cè)射入，粒子仍將沿直線飛出B．若僅將磁場(chǎng)反向，粒子不能沿直線飛出C．若僅將電荷量改為，粒子不能沿直線飛出D．若僅將電荷量改為，粒子不能沿直線飛出【答案】B【解析】CD．粒子在速度選擇器中做勻速直線運(yùn)動(dòng)，受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力大小相等、方向相反。根據(jù)若僅改變粒子的電性或者電荷量，粒子仍受力平衡，仍可沿直線運(yùn)動(dòng)，故CD錯(cuò)誤；AB．若僅將粒子改為從右側(cè)射入或僅將磁場(chǎng)反向，根據(jù)左手定則，粒子受到的洛倫茲力將變?yōu)橄蛳拢Ｗ邮芰Σ辉倨胶?，無法沿直線運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確。故選B。3．如圖所示的平行板器件中有方向相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)（電場(chǎng)方向沿紙面向下、磁場(chǎng)方向垂直紙面向里）。一帶電粒子以某一速度從該裝置的左端水平向右進(jìn)入兩板間后，恰好能做直線運(yùn)動(dòng)。忽略粒子重力的影響，則（

）A．若只改變粒子的電性，則該粒子將往上偏B．若只增加粒子的電荷量，則該粒子將往上偏C．若只增加粒子進(jìn)入該裝置的速度，則該粒子將往上偏D．若粒子從右端水平進(jìn)入且速度大小不變，則該粒子不能沿直線水平飛出【答案】D【解析】A．粒子恰好能做直線運(yùn)動(dòng)，說明粒子受到的洛倫茲力和電場(chǎng)力等大反向，有qE=qvB若只改變粒子的電性，洛倫茲力和電場(chǎng)力的方向均反向，則粒子仍沿直線通過，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；B．若只增加粒子的電荷量，由qE=qvB可知洛倫茲力和電場(chǎng)力仍平衡，其仍將沿直線通過，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．若只增加粒子進(jìn)入該裝置的速度，則電場(chǎng)力不變，洛倫茲力變大，但由于不知粒子的帶電性，無法判斷洛倫茲力的方向，因此無法判斷粒子的偏轉(zhuǎn)方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．若粒子從右端水平進(jìn)入，則電場(chǎng)力和洛倫茲力同向，合力方向與速度方向不在同一條直線上，則粒子不能沿直線水平飛出，選項(xiàng)D正確。故選D。4．一種用磁流體發(fā)電的裝置如圖所示。平行金屬板A、B之間的磁場(chǎng)可視為勻強(qiáng)磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）射入磁場(chǎng)，帶電粒子在洛侖茲力的作用下向兩極板偏轉(zhuǎn)，A、B兩板間便產(chǎn)生了電壓。金屬板A、B和等離子體整體可視為一個(gè)內(nèi)阻不可忽略的直流電源?，F(xiàn)將金屬板A、B與電阻R相連，下列說法正確的是（）A．A板是電源的正極B．A、B兩金屬板間的電勢(shì)差等于電源電動(dòng)勢(shì)C．增大等離子體的入射速度，電源電動(dòng)勢(shì)將增大D．減小A、B兩板間的距離，電源電動(dòng)勢(shì)將增大【答案】C【解析】A．A、B板間磁場(chǎng)由N極指向S極，由左手定則可以得到帶正電荷粒子向下偏轉(zhuǎn)打在B板上，所以B板為電源的正極，A板為電源的負(fù)極，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；B．根據(jù)閉合電路的歐姆定律可知，A、B兩金屬板間的電勢(shì)差等于外電路的電壓，小于電源電動(dòng)勢(shì)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；CD．電源的電動(dòng)勢(shì)為E，極板間距離為d，極板間電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定時(shí)滿足解得所以增大等離子體的入射速度，電源電動(dòng)勢(shì)將增大，減小A、B兩板間的距離，電源電動(dòng)勢(shì)將減小，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。5．一種發(fā)電裝置如圖所示。一對(duì)水平放置的平行金屬板A、B之間有很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，把A、B和電阻R連接，A、B就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。下列判斷正確的是（）A．帶正電的粒子在兩板間受到的洛倫茲力方向向上B．A板是電源的正極、B板是電源的負(fù)極C．只增大等離子體的射入速度v，電源的電動(dòng)勢(shì)增大D．只增大A、B兩板的面積，電源的電動(dòng)勢(shì)增大【答案】C【解析】AB．A、B之間的磁場(chǎng)方向?yàn)镹極到S極，根據(jù)左手定則，帶正電的粒子受到的洛倫茲力方向向下，打在B板上，使得B板上積累正電荷，是電源的正極，A板是電源的負(fù)極，故A、B均錯(cuò)誤；CD．電源的電動(dòng)勢(shì)為E，極板間距離為d，極板間電壓穩(wěn)定時(shí)滿足解得可得只增大等離子體的射入速度v，電源的電動(dòng)勢(shì)增大，而只增大A、B兩板的面積，電源的電動(dòng)勢(shì)不變，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。6．如圖為一個(gè)電磁泵從血庫里向外抽血的結(jié)構(gòu)示意圖，長方體導(dǎo)管的左、右表面絕緣，上、下表面為導(dǎo)體，管長為、內(nèi)壁高為、寬為且內(nèi)壁光滑。將導(dǎo)管放在垂直左、右表面向右的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，由于充滿導(dǎo)管的血漿中帶有正、負(fù)離子，將上、下表面和電源接通，電路中會(huì)形成大小為的電流，導(dǎo)管的前后兩側(cè)便會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差，從而將血漿抽出，其中為血漿流動(dòng)方向。若血漿的電阻率為，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為，則下列判斷正確的是（）A．此裝置中血漿的等效電阻 B．磁感應(yīng)強(qiáng)度強(qiáng)弱不影響血漿的外抽速度C．血漿中正負(fù)離子偏轉(zhuǎn)方向相反 D．前后兩側(cè)的壓強(qiáng)差【答案】D【解析】A．導(dǎo)體長度為b，橫截面積為aL，由電阻定律可得此裝置中血漿的等效電阻為R=ρ故A錯(cuò)誤；B．根據(jù)洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，則有qvB=q解得U=Bav當(dāng)增大磁感應(yīng)強(qiáng)度B時(shí)，則前后表面的電勢(shì)差U增大，導(dǎo)致電場(chǎng)力增大，則會(huì)加快血漿的外抽速度，故B錯(cuò)誤；C．根據(jù)左手定則可知，血漿中正負(fù)離子偏轉(zhuǎn)方向相同，均沿圖中v的方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；D．由壓強(qiáng)公式可得故D正確。故選D。7．中國科學(xué)院武漢國家生物安全實(shí)驗(yàn)室是我國防護(hù)等級(jí)最高的P4實(shí)驗(yàn)室，致力于最危險(xiǎn)的病毒研究。在該實(shí)驗(yàn)室中有一種污水流量計(jì)，如圖甲所示，其原理可以簡(jiǎn)化為如圖乙所示模型。廢液內(nèi)含有大量正、負(fù)離子，從圓柱形容器右側(cè)流入，左側(cè)流出，流速為，流量等于單位時(shí)間通過橫截面的液體的體積。空間有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，下列說法正確的是（）A．圖乙中點(diǎn)的電勢(shì)低于點(diǎn)電勢(shì)B．當(dāng)污水中離子濃度降低，、兩點(diǎn)電壓將減小C．若測(cè)定污水的流速，則需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)、兩點(diǎn)電壓、磁感應(yīng)強(qiáng)度、直徑D．若測(cè)定污水的流量，則只需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)、兩點(diǎn)電壓及磁感應(yīng)強(qiáng)度【答案】C【解析】A．根據(jù)左手定則可知，污水中正離子將受洛倫茲力在N點(diǎn)聚集，所以M點(diǎn)電勢(shì)低于N點(diǎn)電勢(shì)，故A錯(cuò)誤；BC．當(dāng)M、N兩點(diǎn)間電壓U穩(wěn)定時(shí)，根據(jù)平衡條件有

①根據(jù)勻強(qiáng)電場(chǎng)中電勢(shì)差與場(chǎng)強(qiáng)的關(guān)系有

②聯(lián)立①②解得

③根據(jù)③式可知、兩點(diǎn)電壓U與污水中離子濃度無關(guān)，且若測(cè)定污水的流速v，則需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)、兩點(diǎn)電壓、磁感應(yīng)強(qiáng)度、直徑，故B錯(cuò)誤，C正確；D．由題意可知污水的流量為

④聯(lián)立③④解得

⑤由⑤式可知若測(cè)定污水的流量，則需要測(cè)量直徑兩端點(diǎn)、兩點(diǎn)電壓、磁感應(yīng)強(qiáng)度、直徑，故D錯(cuò)誤。故選C。8．霍爾元件的用途非常廣泛，可制造測(cè)量磁場(chǎng)的磁場(chǎng)計(jì)和測(cè)量直流大電流的電流表以及功率計(jì)、乘法器，也可用于自動(dòng)化檢測(cè)裝置，將位移、壓力、速度、加速度、流量等非電學(xué)量轉(zhuǎn)換成電學(xué)量。如圖所示，在一個(gè)很小的矩形半導(dǎo)體薄片上，制作四個(gè)電極E、F、M、N，就做成了一個(gè)霍爾元件。在E、F間通入恒定電流I，同時(shí)外加與薄片垂直的磁場(chǎng)B，M，N間的電壓為。已知半導(dǎo)體薄片中的載流子為負(fù)電荷，電流與磁場(chǎng)的方向如圖所示，下列說法正確的有（）A．N板電勢(shì)高于M板電勢(shì)B．磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，間電勢(shì)差越大C．將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，不變D．將磁場(chǎng)和電流都反向，N板電勢(shì)高于M板電勢(shì)【答案】B【解析】A．由題意可知，半導(dǎo)體薄片中的負(fù)電荷在洛倫茲力的作用下向N極偏轉(zhuǎn)，故N板電勢(shì)低于M板電勢(shì)，A錯(cuò)誤；B．穩(wěn)定時(shí)滿足解得故磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，間電勢(shì)差越大，B正確；C．將磁場(chǎng)方向變?yōu)榕c薄片的上、下表面平行，負(fù)電荷運(yùn)動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，負(fù)電荷不受洛倫茲力，MN兩極間電壓變?yōu)榱悖珻錯(cuò)誤；D．將磁場(chǎng)和電流都反向，半導(dǎo)體薄片中的負(fù)電荷在洛倫茲力的作用下仍向N極偏轉(zhuǎn)，故N板電勢(shì)低于M板電勢(shì)，D錯(cuò)誤。故選B。二、多選題9．筆記本電腦機(jī)身和顯示屏對(duì)應(yīng)部位分別有磁體和霍爾元件。當(dāng)顯示屏開啟時(shí)磁體遠(yuǎn)離霍爾元件，電腦正常工作；當(dāng)顯示屏閉合時(shí)磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅，電腦進(jìn)入休眠狀態(tài)。如圖所示，一塊寬為a、高為b、長為c的矩形半導(dǎo)體霍爾元件，元件內(nèi)的導(dǎo)電粒子是電荷量為e的自由電子，當(dāng)顯示屏閉合時(shí)元件處于垂直于上表面、方向向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中，當(dāng)通入方向向右的電流I后，元件的前、后表面間出現(xiàn)電壓U，以此控制屏幕的熄滅。則元件的（）A．前表面的電勢(shì)比后表面的高 B．前、后表面間的電壓U與I無關(guān)C．前、后表面間的電壓U與b成反比 D．自由電子受到的洛倫茲力大小為【答案】ACD【解析】A．由圖知電流從左向右流動(dòng)，因此電子的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閺挠蚁蜃?，根?jù)左手定則可知電子偏轉(zhuǎn)到后面表，因此前表面的電勢(shì)比后表面的高，故A正確；D．電子在運(yùn)動(dòng)過程中洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡，有故故D正確；BC．由則電壓故前后表面的電壓與I有關(guān)，與b成反比，故B錯(cuò)誤C正確。故選ACD。10．如圖所示為電磁流量計(jì)（即計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)流過某一橫截面的液體體積）的原理圖：一圓形導(dǎo)管直徑為d，用非磁性材料制成，其中有可以導(dǎo)電的液體向左流動(dòng)。圖中磁場(chǎng)方向垂直于紙面向里，大小為B，導(dǎo)電液體中的自由電荷（正、負(fù)離子）在洛倫茲力作用下偏轉(zhuǎn)，a、b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)，a、b間的電勢(shì)差就穩(wěn)定為U，則（）A．電勢(shì)a高b低 B．電勢(shì)b高a低C．流量 D．流量【答案】BC【解析】AB．根據(jù)左手定則可知，正電荷向下偏轉(zhuǎn)，因此b側(cè)電勢(shì)高于a側(cè)電勢(shì)，A錯(cuò)誤，B正確；CD．當(dāng)達(dá)到平衡時(shí)而流量聯(lián)立解得C正確，D錯(cuò)誤。故選BC。11．圖為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖。金屬板P、Q之間的距離為，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為，方向垂直于紙面向里?，F(xiàn)將一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和帶負(fù)電的微粒，整體呈中性）從左側(cè)噴射入磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)在P、Q兩板間接入的額定功率為的燈泡正常發(fā)光，且此時(shí)燈泡電阻為，不計(jì)離子重力和發(fā)電機(jī)內(nèi)阻，且認(rèn)為離子均為二價(jià)離子，則下列說法正確的是（）A．金屬板P上聚集負(fù)電荷，金屬板Q上聚集正電荷B．該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)為100VC．離子從左側(cè)噴射入磁場(chǎng)的初速度大小為D．每秒鐘有個(gè)離子打在金屬板Q上【答案】BD【解析】A．左手定則可知，射入的等離子體中正離子將向金屬板P偏轉(zhuǎn)，負(fù)離子將向金屬板Q偏轉(zhuǎn)，則金屬板P上聚集正電荷，金屬板Q上聚集負(fù)電荷，A錯(cuò)誤；B．由于不考慮發(fā)電機(jī)的內(nèi)阻，由閉合電路歐姆定律可知，電源的電動(dòng)勢(shì)等于電源的路端電壓，則有，解得E=100VB正確；C．根據(jù)解得C錯(cuò)誤；D．根據(jù)，可解得，每秒鐘經(jīng)過燈泡L的電荷量為1C，由于離子為二價(jià)離子，所以每秒鐘打在金屬板Q上的負(fù)離子個(gè)數(shù)為D正確。故選BD。12．如圖，這是某速度選擇器的原理示意圖，兩正對(duì)平行金屬板之間存在互相垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)與勻強(qiáng)磁場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．關(guān)于此速度選擇器，下列說法正確的是（

）A．能沿直線勻速通過速度選擇器的帶電粒子，其速度大小是B．能沿直線勻速通過速度選擇器的帶電粒子，其速度大小是C．從左側(cè)P點(diǎn)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)的正電荷有可能勻速通過速度選擇器D．從右側(cè)Q點(diǎn)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)的負(fù)電荷有可能勻速通過速度選擇器【答案】AC【解析】AB．帶電粒子能夠沿直線勻速通過速度選擇器的條件是則，其速度大小為A正確，B錯(cuò)誤；C．正電荷從P點(diǎn)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)后，受到向下的電場(chǎng)力和向上的洛倫茲力，只要電荷的速度滿足關(guān)系式電荷就能通過速度選擇器，與電荷的電荷量及電性均無關(guān)，C正確；D．負(fù)電荷從Q點(diǎn)進(jìn)入復(fù)合場(chǎng)區(qū)時(shí)，電荷受到的電場(chǎng)力和洛倫茲力均向上，不可能勻速通過復(fù)合場(chǎng)區(qū)，D錯(cuò)誤。故選AC。三、解答題13．磁流體發(fā)電機(jī)的原理如圖所示，在相距為d且足夠長的兩金屬板間加有垂直紙面向里的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，兩金屬板通過開關(guān)S與電阻R相連，將氣體加熱到使之高度電離，形成等離子體，正、負(fù)離子的電荷量均為q，將等離子體以速度v噴入M、N兩板間。這時(shí)兩板上就會(huì)聚集電荷而產(chǎn)生電壓，這就是磁流體發(fā)電機(jī)與一般發(fā)電機(jī)的不同之處，它可以直接把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能。（1）指出圖中發(fā)電機(jī)的正、負(fù)極；（2）求發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E；（3）設(shè)噴入兩板間的等離子體單位體積內(nèi)有對(duì)正、負(fù)離子，離子流的截面積為S，求發(fā)電機(jī)的最大功率P。【答案】（1）上極板為發(fā)電機(jī)的正極，下極板為負(fù)極；（2）Bvd；（3）nqBdSv2【解析】（1）由左手定則可知，正離子受向上的洛倫茲力，則正離子偏向上極板M，則上極板為發(fā)