【名师同步导学】2013-2014学年高中物理 本章小结3 第三章 磁场课件 新人教版选修3-1.ppt

对应学生用书对应学生用书P104一、速度选择器一、速度选择器如如图图所所示示，粒粒子子所所受受的的电电场场力力FEqE，所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力FBqvB，则则由由匀匀速速运运动动的的条条件件FEFB可可得得，vE/B，即即满满足足此此值值的的粒粒子子都都沿沿直直线线通通过过，与与粒粒子子的的正正负负无无关除此之外，还应注意以下两点：关除此之外，还应注意以下两点：对应学生用书对应学生用书P104(2012福福建建福福州州质质检检)如如图图所所示示，a、b是是一一对对平平行行金金属属板板，分分别别接接到到直直流流电电源源两两极极上上，右右边边有有一一挡挡板板，正正中中间间开开有有一一小小孔孔d，在在较较大大空空间间范范围围内内存存在在着着匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度大大小小为为B，方方向向垂垂直直纸纸面面向向里里，在在a、b两两板板间间还还存存在在着着匀匀强强电电场场E.从从两两板板左左侧侧中中点点c处处射射入入一一束束正正离离子子(不不计计重重力力)，这这些些正正离离子子都都沿沿直直线线运运动动到到右右侧侧，从从d孔射出后分成孔射出后分成3束则下列判断正确的是束则下列判断正确的是()A这三束正离子的速度一定不相同这三束正离子的速度一定不相同B这三束正离子的质量一定不相同这三束正离子的质量一定不相同C这三束正离子的电荷量一定不相同这三束正离子的电荷量一定不相同D这三束正离子的比荷一定不相同这三束正离子的比荷一定不相同【答案答案】D二、磁流体发电机二、磁流体发电机如如图图是是磁磁流流体体发发电电机机，其其原原理理是是：等等离离子子体体喷喷入入磁磁场场B，正正、负负离离子子在在洛洛伦伦兹兹力力作作用用下下发发生生上上下下偏偏转转而而聚聚集集到到A、B板板上上，产产生生电电势势差差设设板板间间距距离离为为l，当当等等离离子子体体以以速速度度v匀匀速速通通过过A、B板板间间时时，A、B板板上上聚聚集集的的电电荷荷最最多多，板板间间电电势势差差最最大大，即即为为电电源源电电动动势势此此时时离离子子受受力力平平衡衡：E场场qBqv，即即E场场Bv，故故电电源源电电动动势势EE场场lBlv.目目前前世世界界上上正正在在研研究究新新型型发发电电机机磁磁流流体体发发电电机机，它它的的原原理理图图如如图图所所示示，设设想想在在相相距距为为d的的两两平平行行金金属属板板间间有有磁磁感感应应强强度度为为B的的匀匀强强磁磁场场，两两板板通通过过开开关关和和灯灯泡泡相相连连将将气气体体加加热热到到使使之之电电离离后后，由由于于正正、负负离离子子一一样样多多，且且带带电电荷荷量量均均为为q，因因而而称称为为等等离离子子体体，将将其其以以速速度度v喷喷入入甲甲、乙乙两两板板之之间间，这这时时甲甲、乙乙两两板板就就会会聚聚集集电电荷荷，产产生生电电压压，这这就就是是磁磁流流体体发发电电机机的的原原理理，它它可可以以直直接接把把内能转化为电能试问：内能转化为电能试问：(1)图中哪个极板是发电机的正极？图中哪个极板是发电机的正极？(2)发电机的电动势多大？发电机的电动势多大？(3)设设喷喷入入两两极极间间的的离离子子流流每每立立方方米米有有n个个负负电电荷荷，离子流的横截面积为离子流的横截面积为S，则发电机的最大功率多大？，则发电机的最大功率多大？【解解析析】(1)等等离离子子体体从从左左侧侧射射入入磁磁场场，正正离离子子受受向向上上的的洛洛沦沦兹兹力力而而偏偏向向甲甲板板，使使甲甲板板上上积积累累正正电电荷荷，相相应应的的乙乙板板上上积积累累负负电电荷荷，成成为为电电源源的的正正、负负两两极极甲甲板板是发电机的正极是发电机的正极(2)当当开开关关断断开开时时，甲甲、乙乙两两板板间间的的电电压压即即为为电电源源的的电电动动势势，稳稳定定时时，甲甲、乙乙两两板板上上积积累累的的电电荷荷不不再再增增加加，此此时时的的等等离离子子体体所所受受的的洛洛伦伦兹兹力力与与电电场场力力恰恰好好平平衡衡，则则有有qU/dqvB，即得电源的电动势，即得电源的电动势UBdv.(3)理理想想状状态态时时，喷喷入入两两极极间间的的离离子子流流全全部部流流向向两两极极板板，这这时时电电源源达达到到最最大大功功率率此此时时，电电路路中中的的最最大大电电流流为为ImaxNq/t，式式中中N为为t时时间间内内喷喷入入两两极极板板的的正正、负负离离子子数数的的总总和和，即即N2nSvt，发发电电机机的的最最大大功功率率为为PmaxUImax2ndqSBv2.【答案答案】(1)甲板是发电机的正极甲板是发电机的正极(2)Bdv(3)2ndqSBv2如如图图是是电电磁磁流流量量计计的的示示意意图图，在在非非磁磁性性材材料料制制成成的的圆圆管管道道外外加加一一匀匀强强磁磁场场区区，当当管管中中的的导导电电液液体体流流过过此此磁磁场场区区域域时时，小小灯灯泡泡就就会会发发光光，如如果果导导电电液液体体流流过过磁磁场场区区能能使使额额定定电电压压为为U3.0 V的的小小灯灯泡泡正正常常发发光光，已已知知磁磁场场的的磁磁感感应应强强度度为为B0.20 T，测测得得圆圆管管的的直直径径为为d0.10 m，导导电电液液体体的的电电阻阻忽忽略略不不计计，又又假假设设导导电电液液体体充充满满圆圆管管流流过过，求求管管中中液液体体流流量量(液液体体流流量量为为单单位位时时间间内内流流过的液体体积过的液体体积)的表达式及其数值为多少的表达式及其数值为多少 在在霍霍尔尔效效应应现现象象中中，若若设设电电流流I是是由由电电子子的的定定向向移移动动形形成成的的，电电子子的的平平均均定定向向速速度度为为v，电电荷荷量量为为e，回回答下列问题：答下列问题：(1)达达 到到 稳稳 定定 状状 态态 时时，导导 体体 板板 上上 侧侧 面面 A的的 电电 势势_下下侧侧面面A的的电电势势(填填“高高于于”“”“低低于于”或或“等等于于”)；【解解析析】(1)当当导导体体置置于于磁磁场场中中时时，导导体体内内自自由由电电子子在在洛洛伦伦兹兹力力作作用用下下向向上上侧侧面面A偏偏转转，结结果果A侧侧面面有有多多余余的的电电子子，A侧侧面面少少了了电电子子，故故A侧侧面面的的电电势势低低于于A侧侧面面的的电势电势(2)电子在运动中所受洛伦兹力的大小为电子在运动中所受洛伦兹力的大小为evB.以以上上各各类类问问题题中中，在在达达到到稳稳定定状状态态时时有有一一个个共共同同特特点点，就就是是洛洛伦伦兹兹力力与与电电场场力力相相等等，即即evBeE，抓抓住住这这一一点，就抓住了各类问题的解决办法点，就抓住了各类问题的解决办法如如图图甲甲所所示示，M、N为为竖竖直直放放置置彼彼此此平平行行的的两两块块平平板板，板板间间距距离离为为d，两两板板中中央央各各有有一一个个小小孔孔O、O且且正正对对，在在两两板板间间有有垂垂直直于于纸纸面面方方向向的的磁磁场场，磁磁感感应应强强度度随随时时间间的的变变化化如如图图乙乙所所示示有有一一束束正正离离子子在在t0时时垂垂直直于于M板板从从小小孔孔O射射入入磁磁场场已已知知正正离离子子的的质质量量为为m，带带电电荷荷量量为为q，正正离离子子在在磁磁场场中中做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的周周期期与与磁磁感感应应强强度度变变化化的的周周期期都都为为T0，不不考考虑虑由由于于磁磁场场变变化化而而产产生生的电场的影响，不计离子所受重力求：的电场的影响，不计离子所受重力求：(1)磁感应强度磁感应强度B0的大小；的大小；(2)要要使使正正离离子子从从O孔孔垂垂直直于于N板板射射出出磁磁场场，正正离离子子射入磁场时的速度射入磁场时的速度v0的可能值的可能值【分分析析】先先分分析析正正离离子子在在交交变变磁磁场场中中的的运运动动性性质质，明明确确物物理理过过程程，然然后后判判断断出出要要使使正正离离子子垂垂直直于于N板板射射出出磁磁场场，必必须须让让正正离离子子在在磁磁场场中中运运动动的的时时间间正正好好是是磁磁场场变变化化周期的整数倍周期的整数倍如如右右图图所所示示，在在x轴轴上上方方有有匀匀强强电电场场，场场强强为为E，在在x轴轴下下方方有有匀匀强强磁磁场场，磁磁感感应应强强度度为为B，方方向向如如图图所所示示在在x轴轴上上有有一一点点M，离离O点点距距离离为为L，现现有有一一带带电电荷荷量量为为q、质质量量为为m的的粒粒子子，从从静静止止开开始始释释放放后后能能经经过过M点点，如如果果此此粒粒子子放放在在y轴轴上上，其其坐坐标标应应满满足足什什么么关关系系？(重力不计重力不计)【解解析析】由由于于此此粒粒子子从从静静止止开开始始释释放放，又又不不计计重重力力，要要能能经经过过M点点，其其起起始始位位置置只只能能在在匀匀强强电电场场区区域域，其其具体过程如下：具体过程如下：先先在在电电场场中中由由y轴轴向向下下做做加加速速运运动动，进进入入匀匀强强磁磁场场中中运运动动半半个个圆圆周周再再进进入入电电场场做做减减速速运运动动，速速度度为为零零后后又又回回头头进进入入磁磁场场，其其轨轨迹迹如如图图所所示示(没没有有画画出出电电场场和和磁磁场场方方向向)，故有：，故有：【答案答案】见解析见解析