第6課時(shí)：速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)專題課件

.速度選擇器在電、磁場(chǎng)中，若不計(jì)重力，則：在如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來(lái)，勻速（或者說(shuō)沿直線）通過(guò),所以叫速度選擇器。思考：其他條件不變，把粒子改為負(fù)電荷，能通過(guò)嗎？電場(chǎng)、磁場(chǎng)方向不變，粒子從右向左運(yùn)動(dòng)，能直線通過(guò)嗎？Eq=Bqv即v=E/B.速度選擇器在電、磁場(chǎng)中，若不計(jì)重力，則：在如圖速度選擇器：

1.速度選擇器只選擇速度，與電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)；2.帶電粒子必須以唯一確定的速度（包括大小、方向）才能勻速（或者說(shuō)沿直線）通過(guò)速度選擇器。否則偏轉(zhuǎn)。3.注意電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向搭配。

＋＋＋＋＋＋＋－－－－―――v

將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力將做負(fù)功，動(dòng)能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡是一條復(fù)雜曲線。若速度小于這一速度？電場(chǎng)力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能將增大，洛倫茲力也將增大；若大于這一速度？速度選擇器：＋＋＋＋＋＋＋v將向洛倫速度選擇器—+BEv=E/Bv>E/BFfFf當(dāng)F>f時(shí)，Eq>Bqv即：v<E/B時(shí)，粒子作曲線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)F=f時(shí)，Eq=Bqv即：v=E/B時(shí)，粒子作勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)F<f時(shí)，Eq<Bqv即：v>E/B時(shí)，粒子作曲線運(yùn)動(dòng)。v<E/B速度選擇器—+BEv=E/Bv>E/BFfFf當(dāng)F>f時(shí)，E31

在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)中，射出時(shí)粒子的動(dòng)能減少了，為了使粒子射出時(shí)動(dòng)能增加，在不計(jì)重力的情況下，可采取的辦法是：A.增大粒子射入時(shí)的速度B.減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.增大電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度D.改變粒子的帶電性質(zhì)BC1在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒2．如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率v=E/B，那么:()A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)B.帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)C．不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)D.不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)c2．如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率v3：正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度分別為B和E，一帶電的粒子，以速度v1垂直射入，而以速度v2射出，則（）A.v1=E/B

v2＜v1

B.v1＞E/B,v2＜v1

C.v1＜E/B

v2＞v1D.v1＞E/B.v2＞v1

BCqBvEqqBvEq3：正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度分別為B和4：如圖所示是質(zhì)譜儀的示意圖。已知速度選擇器中的磁場(chǎng)B1=0.40T，電場(chǎng)E=1.00×105N/C；偏轉(zhuǎn)分離器中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2=0.50T。現(xiàn)有帶一個(gè)基元電荷電量的兩種銅離子，在感光底片上得到兩個(gè)感光點(diǎn)A1、A2，測(cè)得SA1=0.658m，SA2=0.679m。求兩種銅離子的質(zhì)量數(shù)。（已知e=1.60×10-19C，mp=1.67×10-27kg）4：如圖所示是質(zhì)譜儀的示意圖。已知速度選擇器中的磁場(chǎng)B1=072.磁流體發(fā)電機(jī)

磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，右圖是它的示意圖，平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等粒子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，AB兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把AB和用電器連接，AB就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。2.磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物d原理B正電荷Eq=Bqvd原理B正電荷Eq=Bqv9磁流體發(fā)電機(jī)Eq=Bqv電動(dòng)勢(shì)：E’=Ed=Bvd電流：I=E’/（R+r）流體為：等離子束目的：發(fā)電1、圖中AB板哪一個(gè)是電源的正極？2、此發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)？（兩板距離為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子速度為v，電量為q）B板磁流體發(fā)電機(jī)Eq=Bqv電動(dòng)勢(shì)：E’=Ed=Bvd電流：I=1：如圖所示是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，平行金屬板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，兩板間距離為20㎝，要使AB端的輸出電壓為220V，則等離子垂直射入磁場(chǎng)的速度為多少？

代入數(shù)據(jù)得v=2200m/s電流的方向如何？由B到A1：如圖所示是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，平行金屬板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)原理是：等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛侖茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢(shì)差.

設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，相距L，等離子體的電阻率為ρ，噴入氣體速度為v，板間磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)?shù)入x子氣體勻速通過(guò)A、B板間時(shí)，A、B板上聚焦的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，即為電源電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)通過(guò)R的電流是多大？原理是：等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛侖茲力作用下發(fā)生偏12SRE,rBLII電源內(nèi)電阻r=ρL/sSRE,rBLII電源內(nèi)電阻r=ρL/s13E場(chǎng)q=BqV，E場(chǎng)=BV電動(dòng)勢(shì)E=E場(chǎng)L=BLVLSρ電源內(nèi)電阻r=R中電流I=ER＋r=BLVρR＋LSBLVSRS＋ρL=E場(chǎng)q=BqV，E場(chǎng)=BV電動(dòng)勢(shì)E=E場(chǎng)L=BLVLSρ14磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化成電能。其原理是將等離子體（高溫下產(chǎn)生的等量的正、負(fù)離子的氣體）以某一速度v0射入磁場(chǎng)中，正負(fù)離子向不同的極板偏轉(zhuǎn)，從而使兩極板帶上等量異號(hào)電荷。當(dāng)兩板間電壓達(dá)到某一值時(shí)，電荷不再偏轉(zhuǎn)。此電壓值即等于此磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)。設(shè)噴射等離子體的速度為v0，勻強(qiáng)磁場(chǎng)為B，兩極板間距離為d，兩極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為a，等離子體的電阻率為求：（1）該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)。（2）若在兩極板間接入電阻R，求極板間的電壓。磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化成電能。15（09年寧夏卷）醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的。使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差。在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零。在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為（

）A.1.3m/s，a正、b負(fù)B.2.7m/s，a正、b負(fù)C.1.3m/s，a負(fù)、b正D.2.7m/s，a負(fù)、b正

A（09年寧夏卷）醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通16五、霍耳（E.C.Hall)效應(yīng)

在一個(gè)通有電流的導(dǎo)體板上，垂直于板面施加一磁場(chǎng)，則平行磁場(chǎng)的兩面出現(xiàn)一個(gè)電勢(shì)差，這一現(xiàn)象是1879年美國(guó)物理學(xué)家霍耳發(fā)現(xiàn)的，稱為霍耳效應(yīng)。該電勢(shì)差稱為霍耳電勢(shì)差

?；舳?、霍耳（E.C.Hall)效應(yīng)在一個(gè)通有電流的導(dǎo)17霍爾元件霍爾元件18第6課時(shí)：速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)專題課件19圖是電磁流量計(jì)的示意圖，在非磁性材料做成的圓管道外加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，當(dāng)管中的導(dǎo)電液體流過(guò)此磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，測(cè)出管壁上的ab兩點(diǎn)間的電動(dòng)勢(shì)U，就可以知道管中液體的流量Q---單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)液體的體積（m3/s）。已知管的直徑為D，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，試推出Q與U的關(guān)系表達(dá)式。流體為：導(dǎo)電液體

目的：測(cè)流量3、電磁流量計(jì)圖是電磁流量計(jì)的示意圖，在非磁性材料做成的圓管道外加一勻強(qiáng)磁Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd流量：Q=Sv=πdU/4Bd··ba×××××××××××××××導(dǎo)電液體若管道為其他形狀,如矩形呢?Bqv=Eq=qu/d得v=U/Bd流量：Q=Sv=πdU/例：如圖

所示為一電磁流量計(jì)的示意圖，截面為正方形的非磁性管，其邊長(zhǎng)為d，內(nèi)有導(dǎo)電液體流動(dòng)，在垂直液體流動(dòng)方向加一指向紙里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度為B?，F(xiàn)測(cè)得液體a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U（a、b為流量計(jì)上下表面的兩點(diǎn)），求管內(nèi)導(dǎo)電液體的流量Q。ab液體圖9-31+_導(dǎo)電液體BE++++____++++____Uab例：如圖所示為一電磁流量計(jì)的示意圖，截面為正方形的非磁性管22

.速度選擇器在電、磁場(chǎng)中，若不計(jì)重力，則：在如圖所示的平行板器件中，電場(chǎng)強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B相互垂直，具有不同水平速度的帶電粒子射入后發(fā)生偏轉(zhuǎn)的情況不同。這種裝置能把具有某一特定速度的粒子選擇出來(lái)，勻速（或者說(shuō)沿直線）通過(guò),所以叫速度選擇器。思考：其他條件不變，把粒子改為負(fù)電荷，能通過(guò)嗎？電場(chǎng)、磁場(chǎng)方向不變，粒子從右向左運(yùn)動(dòng)，能直線通過(guò)嗎？Eq=Bqv即v=E/B.速度選擇器在電、磁場(chǎng)中，若不計(jì)重力，則：在如圖速度選擇器：

1.速度選擇器只選擇速度，與電荷的正負(fù)無(wú)關(guān)；2.帶電粒子必須以唯一確定的速度（包括大小、方向）才能勻速（或者說(shuō)沿直線）通過(guò)速度選擇器。否則偏轉(zhuǎn)。3.注意電場(chǎng)和磁場(chǎng)的方向搭配。

＋＋＋＋＋＋＋－－－－―――v

將向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力將做負(fù)功，動(dòng)能將減小，洛倫茲力也將減小，軌跡是一條復(fù)雜曲線。若速度小于這一速度？電場(chǎng)力將大于洛倫茲力，帶電粒子向電場(chǎng)力方向偏轉(zhuǎn)，電場(chǎng)力做正功，動(dòng)能將增大，洛倫茲力也將增大；若大于這一速度？速度選擇器：＋＋＋＋＋＋＋v將向洛倫速度選擇器—+BEv=E/Bv>E/BFfFf當(dāng)F>f時(shí)，Eq>Bqv即：v<E/B時(shí)，粒子作曲線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)F=f時(shí)，Eq=Bqv即：v=E/B時(shí)，粒子作勻速直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)F<f時(shí)，Eq<Bqv即：v>E/B時(shí)，粒子作曲線運(yùn)動(dòng)。v<E/B速度選擇器—+BEv=E/Bv>E/BFfFf當(dāng)F>f時(shí)，E251

在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒子垂直于電場(chǎng)和磁場(chǎng)方向射入場(chǎng)中，射出時(shí)粒子的動(dòng)能減少了，為了使粒子射出時(shí)動(dòng)能增加，在不計(jì)重力的情況下，可采取的辦法是：A.增大粒子射入時(shí)的速度B.減小磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度C.增大電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度D.改變粒子的帶電性質(zhì)BC1在兩平行金屬板間有正交的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，一個(gè)帶電粒2．如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率v=E/B，那么:()A．帶正電粒子必須沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)B.帶負(fù)電粒子必須沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，才能沿直線通過(guò)C．不論粒子電性如何，沿ab方向從左側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)D.不論粒子電性如何，沿ba方向從右側(cè)進(jìn)入場(chǎng)區(qū)，都能沿直線通過(guò)c2．如圖所示是粒子速度選擇器的原理圖，如果粒子所具有的速率v3：正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度分別為B和E，一帶電的粒子，以速度v1垂直射入，而以速度v2射出，則（）A.v1=E/B

v2＜v1

B.v1＞E/B,v2＜v1

C.v1＜E/B

v2＞v1D.v1＞E/B.v2＞v1

BCqBvEqqBvEq3：正交的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度和電場(chǎng)強(qiáng)度分別為B和4：如圖所示是質(zhì)譜儀的示意圖。已知速度選擇器中的磁場(chǎng)B1=0.40T，電場(chǎng)E=1.00×105N/C；偏轉(zhuǎn)分離器中的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B2=0.50T?，F(xiàn)有帶一個(gè)基元電荷電量的兩種銅離子，在感光底片上得到兩個(gè)感光點(diǎn)A1、A2，測(cè)得SA1=0.658m，SA2=0.679m。求兩種銅離子的質(zhì)量數(shù)。（已知e=1.60×10-19C，mp=1.67×10-27kg）4：如圖所示是質(zhì)譜儀的示意圖。已知速度選擇器中的磁場(chǎng)B1=0292.磁流體發(fā)電機(jī)

磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，右圖是它的示意圖，平行金屬板A、B之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)，將一束等粒子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）噴入磁場(chǎng)，AB兩板間便產(chǎn)生電壓。如果把AB和用電器連接，AB就是一個(gè)直流電源的兩個(gè)電極。2.磁流體發(fā)電機(jī)磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物d原理B正電荷Eq=Bqvd原理B正電荷Eq=Bqv31磁流體發(fā)電機(jī)Eq=Bqv電動(dòng)勢(shì)：E’=Ed=Bvd電流：I=E’/（R+r）流體為：等離子束目的：發(fā)電1、圖中AB板哪一個(gè)是電源的正極？2、此發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)？（兩板距離為d，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，等離子速度為v，電量為q）B板磁流體發(fā)電機(jī)Eq=Bqv電動(dòng)勢(shì)：E’=Ed=Bvd電流：I=1：如圖所示是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，平行金屬板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.5T，兩板間距離為20㎝，要使AB端的輸出電壓為220V，則等離子垂直射入磁場(chǎng)的速度為多少？

代入數(shù)據(jù)得v=2200m/s電流的方向如何？由B到A1：如圖所示是等離子體發(fā)電機(jī)的示意圖，平行金屬板間的勻強(qiáng)磁場(chǎng)原理是：等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛侖茲力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)而聚集到A、B板上，產(chǎn)生電勢(shì)差.

設(shè)A、B平行金屬板的面積為S，相距L，等離子體的電阻率為ρ，噴入氣體速度為v，板間磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度為B，板外電阻為R，當(dāng)?shù)入x子氣體勻速通過(guò)A、B板間時(shí)，A、B板上聚焦的電荷最多，板間電勢(shì)差最大，即為電源電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)通過(guò)R的電流是多大？原理是：等離子氣體噴入磁場(chǎng)，正、負(fù)離子在洛侖茲力作用下發(fā)生偏34SRE,rBLII電源內(nèi)電阻r=ρL/sSRE,rBLII電源內(nèi)電阻r=ρL/s35E場(chǎng)q=BqV，E場(chǎng)=BV電動(dòng)勢(shì)E=E場(chǎng)L=BLVLSρ電源內(nèi)電阻r=R中電流I=ER＋r=BLVρR＋LSBLVSRS＋ρL=E場(chǎng)q=BqV，E場(chǎng)=BV電動(dòng)勢(shì)E=E場(chǎng)L=BLVLSρ36磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化成電能。其原理是將等離子體（高溫下產(chǎn)生的等量的正、負(fù)離子的氣體）以某一速度v0射入磁場(chǎng)中，正負(fù)離子向不同的極板偏轉(zhuǎn)，從而使兩極板帶上等量異號(hào)電荷。當(dāng)兩板間電壓達(dá)到某一值時(shí)，電荷不再偏轉(zhuǎn)。此電壓值即等于此磁流體發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)。設(shè)噴射等離子體的速度為v0，勻強(qiáng)磁場(chǎng)為B，兩極板間距離為d，兩極板長(zhǎng)為L(zhǎng)，寬為a，等離子體的電阻率為求：（1）該發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)。（2）若在兩極板間接入電阻R，求極板間的電壓。磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，它可以把物體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化成電能。37（09年寧夏卷）醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的。使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差。在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零。在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160μV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為（

）A.1.3m/s，a正、b負(fù)B.2.7m/s，a正、b負(fù)C.1.3m/s，a負(fù)、b正D.2.7m/s