（人教版）选修3-1物理 第3章《磁场》综合小结ppt课件

（人教版）选修3-1物理 第3章《磁场》综合小结ppt课件内容摘要：

1、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所受的洛伦兹力 则由匀速运动的条件 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： 专 题 1 洛伦兹力与现代科技 1 若 v v 子都将偏离直线运动粒子若从右侧 射入，则不可能匀速通过电磁场，这说明速度选择器不仅对粒子速度的大小有选择，而且对速度的方向也有选择 2 要想使 将 v 、 B 、 E 三者中任意两个量的方向同时改变，但不能同时改变三个或者任一个方向，否则将破坏速度选择功能 只要是速度 v 带电粒子就做匀速直线运动，被选出，与粒子的带电量 2、、电性、质量均无关 ( 2014 扬州模拟 ) 如图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，粒子恰沿直线穿过，则下列说法正确的是 ( ) A 若带电粒子带电量为 2 q ，粒子将向下偏转 B 若带电粒子带电量为 2 q ，粒子仍能沿直线穿过 C 若带电粒子速度为 2 v ，粒子不与极板相碰，则从右侧射出时电势能一定增大 D 若带电粒子从右侧水平射入，粒子仍能沿直线穿过 【解析】 带电粒子在电磁场中做匀速直线运 动，电场力等于洛伦兹力， q v B ，解得 v 此可知，电荷 3、量的变化不会影响粒子的运动， A 选项错误， B 选项正确；粒子速度增大，洛伦兹力增大，向上偏转，电场力做负功，从右侧射出时电势能一定增大， C 选项正确；粒子从右侧水平射入，洛伦兹力和电场力均向下，不能沿直线运动， D 选项错误 【 答案 】 、 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、 产生电势差 设板间距离为 l， 当等离子体以速度 、 A、 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 即 故电源电动势 E E场 l 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 4、所示 ， 设想在相距为 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 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 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 5、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 即得电源的电动势 U (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Nq/t， 式中 N为 负离子数的总和 ， 即 N 2发电机的最大功率为 2 【 答案 】 (1)甲板是发电机的正极 (2)3)2、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，其中可以导电的液体向左流动，导电流体 6、中的自由电荷 ( 正负离子 ) 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 间的电势差就保持稳定，由 Bq v 可得 v 量 Q S v . 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 的小灯泡正常发光 ， 已知磁场的磁感应强度为 B ， 测得圆管的直径为 d m， 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 7、【解析】 稳定时， q v B v 量 Q v ，代入数据得： Q 1.2 m 3 /s. 【答案】 Q 1.2 m 3 /s 四、霍尔效应 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 中的比例系数 k 称为霍尔系数 霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的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，从而形成横向电场横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静 8、电场力当静电场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需要十分注意的是 A 侧面会聚集负电荷，从而造成 板的电势低，由 U 也是一种测量磁感应强度 B 的方法 (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、 ， 厚为 h(图中上下面距离 )， 当通以图示方向电流时 ， 则( ) A 有关 B 若霍尔元件的载流子是自由电子 ， 则 0 C 若增大霍尔元件宽度 d， 则 D 通过控制磁感应强 9、度 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 电子向 两板间的电势差 ， 故 设霍尔元件的长为 l ，两板间产生电场，电子受力平衡，电场力等于洛伦兹力， e v B ，电流的微观表达式 I v v ，联立解得 端电压 、电流 I 有关，故 A 选项错误；根据 知增大霍尔元件宽度 d ，端电压不变，故 C 选项错误；通过控制磁感应强度 N 两端电压 D 选项正确 【 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 抓住这一点 ， 就抓住了各类问题的解决办法 如图甲所示 ， M、 板间距离为 10、 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 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： 题 型 2 洛伦兹力作用下形成的多解问题 (1)磁感应强度 (2)要使正离子从 O孔垂直于 正离子射入磁场时的速度 【 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 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 11、数倍 【解析】 设垂直于纸面向里的磁场方向为正方向 (1) 正离子射入磁场，洛伦兹力提供向心力： B 0 q v 0 做匀速圆周运动的周期 T 0 2 联立 两式得磁感应强度 B 0 2 . (2) 要使正离子从 O 孔垂直于 两板之间正离子只运动一个周期即 r 当在两板之间正离子运动 n 个周期即 r d4 n( n 1,2,3 ， ) 联立求解，得正离子的速度的可能值为 0 d2 n 1,2,3 ) 【答案】 (1)2 (2) v 0 d2 ( n 1,2,3 ) (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 12、 ， 其模型如图所示 ， 一半径为 磁感应强度为B， 一质量为 m， 带电量为 不计重力 )以不同速度 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 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。 【解析】 (1) 粒子在磁场中受洛伦兹力作用做圆周运动，与筒壁无电荷和能量损失的碰撞，如图所示： 设粒子与筒壁 n 次，第一次碰撞在 2n 1，根据 洛伦兹力提供向心力， q v B r m 据几何关系可知，n 1得 v 1m， n 2 、 3 、 4 . (2) 粒子圆周运动的圆心角 B 2n 1n 1n 1，产生一次碰撞间隔时间 t 0 m n 1n 1 m n 1 n 1 ，经历 ( n 1) 次 t 0 时间，总时间 t m n 1 n 2 、 3 、4 . 【答案】 (1) n 1 2 、 3。