資源簡介

專題提升四　洛倫茲力與現代科技
(分值:100分)
選擇題1~8題,每小題10分,共80分。
對點題組練
題組一　速度選擇器
1.(2024·福建南平市期末)如圖所示,在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場,電場方向豎直向下,磁場方向垂直于紙面向里。一帶電粒子以某一速度沿水平方向勻速通過兩極板。若不計重力,下列四種情況,粒子運動軌跡保持不變的是 (　　)
僅改變電場強度
僅改變磁感應強度
僅改變粒子運動的速度
僅改變粒子所帶電荷的電荷量
2.(多選)(2024·貴州興義期中)不計重力的負粒子能夠在如圖所示的正交勻強電場和勻強磁場中勻速直線穿過。設產生勻強電場的兩極板間電壓為U,距離為d,勻強磁場的磁感應強度為B,粒子帶電荷量為q, 進入速度為v, 以下說法正確的是 (　　)
若v>,則粒子向上偏
若同時減小d和增大v,其他條件不變,則粒子可能直線穿過
若粒子向下偏,能夠飛出極板間,則粒子動能一定減小
若粒子向下偏,能夠飛出極板間,則粒子的動能有可能不變
題組二　磁流體發電機
3.如圖所示是磁流體發電機的示意圖。平行金屬板P、Q之間有一個很強的勻強磁場,磁感應強度大小為B。將一束等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量正、負帶電離子)垂直于B的方向噴入磁場,每個離子的速度都為v,電荷量大小都為q,P、Q兩板間距為d,穩定時下列說法中正確的是 (　　)
帶正電的離子向P板偏轉
圖中P板是電源的正極
電源的電動勢為qvB
電源的電動勢為Bvd
題組三　電磁流量計
4.(多選)(2024·福建三明市期末)如圖所示流量計由一長、寬、高分別為a、b、c的絕緣矩形通道制成。其左右兩端開口,前后內側面固定有金屬板作為電極M、N,并與電
壓表相連。已知垂直于上下面板勻強磁場的磁感應強度大小為B,污水充滿管口從左向右流經該裝置時,電壓表示數為U。若用Q表示污水流量(單位時間內排出的污水體積),則 (　　)
N端的電勢比M端的高
電壓表的示數U跟污水的流量Q成正比
電壓表的示數U跟a和b都成正比,跟c無關
若污水中正、負離子數相同,則前后表面的電勢差為零
5.(多選)(2024·浙江麗水市高二期末)電磁流量計是用來測管內電介質流量的感應式儀表,單位時間內流過管道橫截面的液體體積為流量。如圖為電磁流量計示意圖和勻強磁場方向,磁感應強度大小為B。當管中的導電液體流過時,測得管壁上M、N兩點間的電壓為U,已知管道直徑為d,則 (　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
管壁上N點電勢高于M點
管中導電液體的流速為
管中導電液體的流量為
管中導電液體的流量為
題組四　霍爾效應
6.(2023·1月浙江選考,8)某興趣小組設計的測量大電流的裝置如圖所示,通有電流I的螺繞環在霍爾元件處產生的磁場B=k1I,通有待測電流I'的直導線ab垂直穿過螺繞環中心,在霍爾元件處產生的磁場B'=k2I'。調節電阻R,當電流表示數為I0時,元件輸出霍爾電壓UH為零,則待測電流I'的方向和大小分別為 (　　)
a→b,I0 a→b,I0
b→a,I0 b→a,I0
綜合提升練
7.(多選)為了讓學生直觀感受到磁流體發電機,周老師設計了如圖甲所示實驗裝置,NaCl溶液在抽水機的作用下,從左向右流動,通過釹鐵硼強磁鐵產生豎直向下的磁場,前后兩塊銅片與靈敏電流計連接,簡化為圖乙所示,則下列說法正確的是 (　　)
電流由前銅片流出,經過電流計流向后銅片
電流由后銅片流出,經過電流計流向前銅片
提高兩塊銅片間液體的流速,電流計示數變大
增大NaCl溶液的濃度,發電機產生的電動勢變大
8.(多選)海水中含有大量的正、負離子,并在某些區域具有固定的流動方向,有人據此設計并研制出“海流發電機”,可用作無污染的電源,對海洋航標燈持續供電。“海流發電機”的工作原理如圖所示,用絕緣防腐材料制成一個橫截面為矩形的管道,在管道上、下兩個表面裝有防腐導電板M、N,板長為a、寬為b(未標出),兩板間距為d,將管道沿著海水流動方向固定于海水中,將航標燈L與兩導電板M和N連接,加上垂直于管道前后面向后的勻強磁場,磁感應強度大小為B,海水流動方向向右,海水流動速率為v,已知海水的電阻率為ρ,航標燈電阻不變且為R。則下列說法正確的是 (　　)
“海流發電機”對航標燈L供電的電流方向是M→L→N
“海流發電機”產生感應電動勢的大小是E=Bav
通過航標燈L電流的大小是
“海流發電機”發電的總功率為
培優加強練
9.(20分)如圖所示是磁流體發電機的示意圖。平行金屬板A、B之間的距離為d,極板面積為S,板間的磁場按勻強磁場處理,磁感應強度為B,兩極板連接的外電路由阻值為R1、R2的電阻和電容為C的電容器組成,S為開關。將等離子體(即高溫下電離的氣體,含有大量的正、負帶電離子)以速度v沿垂直于B的方向射入磁場,假設等離子體在兩極板間的平均電阻率為ρ,忽略極板和導線的電阻,開始時開關斷開。
(1)(5分)圖中A、B板哪一個是電源的正極
(2)(5分)這個發電機的電動勢是多大
(3)(5分)電阻R1的電功率為多少
(4)(5分)開關S閉合后,電容器的帶電荷量為多少
專題提升四　洛倫茲力與現代科技
1.D　[粒子只受到電場力和洛倫茲力做勻速直線運動，則有qvB＝qE，解得v＝。若改變電場強度，電場力將改變，洛倫茲力與電場力不再平衡，粒子的軌跡將發生改變，故A錯誤；若改變磁感應強度，洛倫茲力將改變，洛倫茲力與電場力不再平衡，粒子的軌跡將發生改變，故B錯誤；若改變粒子速度的大小，則洛倫茲力隨之改變，洛倫茲力與電場力不再平衡，粒子的軌跡將發生改變，故C錯誤；若粒子的電荷量改變時，洛倫茲力與電場力大小同時改變，兩個力仍然平衡，速度大小不變，故粒子的軌跡不發生改變，故D正確。]
2.BC　[若v>，則有qvB>q＝qE，由于粒子帶負電，受到的洛倫茲力向下，則粒子向下偏，故A錯誤；負粒子沿直線運動滿足qvB＝qE＝q，若同時減小d和增大v，其他條件不變，粒子仍可能受力平衡，則粒子可能直線穿過，故B正確；若粒子向下偏，能夠飛出極板間，由于粒子受到的電場力向上，洛倫茲力不做功，則只有電場力做負功，粒子動能一定減小，故C正確，D錯誤。]
3.D　[根據左手定則可知，帶正電的離子受到的洛倫茲力向下，向Q板偏轉，帶負電的離子受到的洛倫茲力向上，向P板偏轉，故Q板是電源的正極，P板是電源的負極，A、B錯誤；穩定時，離子不發生偏轉，此時離子受到的電場力與洛倫茲力平衡，可得q＝qvB，解得電源的電動勢為U＝Bvd，D正確，C錯誤。]
4.AB　[正、負離子向右移動，受到洛倫茲力，根據左手定則可知，正離子向N表面偏，負離子向M表面偏，所以N端的電勢比M端的高，故A正確，D錯誤；最終正、負離子所受到的電場力與洛倫茲力平衡，有qE＝ qvB，又E＝，污水流量為Q＝vbc，聯立可得U＝，管道的高c和磁感應強度B是定值，所以電壓表的示數U跟污水的流量Q成正比，在流量一定的情況下，電壓表的示數U跟c成反比，故B正確，C錯誤。]
5.AD　[根據左手定則可知，導電液體中的正電荷受向下的洛倫茲力，打在N處，負電荷受向上的洛倫茲力，打在M處，所以N點的電勢高于M點，故A正確；穩定時電荷受力平衡，根據平衡條件得qvB＝q，解得v＝，故B錯誤；流量為Q＝vS，S＝πd2，解得Q＝，故C錯誤，D正確。]
6.D　[根據安培定則可知螺繞環在霍爾元件處產生的磁場方向向下，則要使元件輸出霍爾電壓UH為零，直導線ab在霍爾元件處產生的磁場方向應向上，根據安培定則可知待測電流I′的方向應該是b→a；元件輸出霍爾電壓UH為零，則霍爾元件處合磁場的磁感應強度為0，所以有k1I0＝k2I′，解得I′＝I0，故D正確。]
7.BC　[由左手定則可知NaCl溶液中Na＋受洛倫茲力向后銅片移動，Cl－受洛倫茲力向前銅片移動，則后銅片的電勢較高，電流由后銅片流出，經過電流計流向前銅片，A錯誤，B正確；設前、后銅片的距離為d，當電勢差穩定時有qvB＝q，解得U＝Bdv，可見電動勢與液體的速度有關，與濃度無關；當提高兩塊銅片間液體的流速時，前、后銅片間的電勢差變大，電流計示數變大，C正確，D錯誤。]
8.AC　[由左手定則可知，海水中正、負離子受洛倫茲力的方向分別指向M板和N板，則M板帶正電，N板帶負電，發電機對航標燈供電的電流方向是M→L→N，故A正確；在M、N兩板間形成穩定的電場后，其中的正、負離子受電場力和洛倫茲力作用而平衡，在兩板間形成穩定電壓，則有q＝qvB，解得“海流發電機”產生感應電動勢的大小為E＝U＝Bdv，故B錯誤；海水的電阻為r＝ρ＝ρ，由閉合電路歐姆定律可得，通過航標燈的電流為I＝＝，故C正確；“海流發電機”發電的總功率為P＝IE＝，故D錯誤。]
9.(1)B板　(2)Bdv　(3)2R1　(4)
解析　(1)根據左手定則可知，正離子向B板聚集，負離子向A板聚集，故B板是電源的正極。
(2)設發電機的電動勢為E，則q＝qvB
解得E＝Bdv。
(3)設電源的內阻為r，電阻R1的電功率為P，則電源的內阻
r＝ρ
回路中的電流為I＝
電阻R1的電功率為P＝I2R1
聯立解得P＝2R1。
(4)設電容器兩端電壓為U，帶電荷量為q
則U＝IR1
電容器的帶電荷量為q＝CU
聯立解得q＝。專題提升四　洛倫茲力與現代科技
學習目標　1.知道速度選擇器、磁流體發電機、電磁流量計、霍爾元件的工作原理。2.學會應用工作原理解決實際問題。
提升1　速度選擇器
1.裝置及要求
如圖所示，兩極板間存在勻強電場和勻強磁場，二者方向互相垂直，帶正電粒子從左側射入，不計粒子重力。
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＝。
3.速度選擇器的特點
(1)v的大小等于E與B的比值，即v＝，速度選擇器只對選擇的速度有要求，而對粒子的質量、電荷量大小及電性無要求。
(2)當v>時，粒子向f方向偏轉，F電做負功，粒子的動能減小，電勢能增大。
(3)當v<時，粒子向F電方向偏轉，F電做正功，粒子的動能增大，電勢能減小。
例1 (多選)(魯科版教材P23節練習5改編)如圖所示為一速度選擇器，也稱為濾速器的原理圖。K為電子槍(加速電壓為U)，由槍中沿KA方向射出的電子(電荷量大小為e，質量為m，不計電子重力)，速率大小不一，當電子通過方向互相垂直的勻強電場(場強為E)和勻強磁場(磁感應強度為B)后，只有一定速率的電子能沿直線前進，并通過小孔S，下列說法正確的是(　　)
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A.磁場方向必須垂直紙面向外
B.只有當加速電壓U＝時，才有電子從S射出
C.只有帶負電的粒子(不計重力)才能通過此速度選擇器
D.在相互垂直的電場磁場中，只有電子速度滿足v＝時才能通過小孔S
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
提升2　磁流體發電機
磁流體發電機的發電原理圖如圖甲所示，其平面圖如圖乙所示。
設帶電粒子的運動速度為v，帶電荷量為q，勻強磁場的磁感應強度為B，極板間距離為d，極板間電壓為U，根據qvB＝qE＝，得U＝Bdv。
根據外電路斷開時，電源電動勢的大小等于路端電壓，可知此磁流體發電機的電動勢為E電源＝U＝Bdv。
根據左手定則可判斷，正離子向M極板偏轉，M極板積聚正離子，電勢高，為發電機正極，N極板積聚負離子，電勢低，為發電機負極。
例2 (多選)(魯科版教材P22節練習1改編)磁流體發電機示意圖如圖所示。平行金屬板a、b之間有一個很強的勻強磁場，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量等量正、負離子)垂直于磁場的方向噴入磁場，a、b兩板間便產生電壓。如果把a、b板與用電器相連接，a、b板就是等效直流電源的兩個電極。若磁場的磁感應強度為B，每個離子的電荷量大小為q、速度為v，a、b兩板間距為d，兩板間等離子體的等效電阻為r，用電器電阻為R。穩定時，下列判斷正確的是(　　)
A.圖中a板是電源的正極
B.電源的電動勢為Bdv
C.用電器中電流為
D.用電器兩端的電壓為Bvd
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
提升3　電磁流量計
如圖甲、乙所示是電磁流量計的示意圖。
設管的直徑為D，磁感應強度為B，a、b兩點間的電勢差是由于導電液體中電荷受到洛倫茲力作用，在管壁的上、下兩側堆積產生的。到一定程度后，a、b兩點間的電勢差達到穩定值U，上、下兩側堆積的電荷不再增多，此時，洛倫茲力和電場力平衡，有qvB＝qE＝q，所以v＝，又圓管的橫截面積S＝πD2，故流量Q＝Sv＝。
例3 (2024·廣東茂名市期末)如圖所示，電磁流量計的測量管橫截面直徑為D，在測量管的上下兩個位置固定兩金屬電極a、b，整個測量管處于水平向里的勻強磁場中，磁感應強度大小為B。當含有正、負離子的液體從左向右勻速流過測量管時，連在兩個電極上的顯示器顯示的流量為Q(單位時間內流過的液體體積)，下列說法正確的是(　　)
A.a極電勢低于b極電勢
B.液體流過測量管的速度大小為
C.a，b兩極之間的電壓為
D.若流過的液體中離子濃度變高，顯示器上的示數將變大
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
INCLUDEPICTURE"總結提升.tif" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\課件\\同步\\2025（春）物理 選擇性必修 第二冊 魯科版\\學生word文檔\\總結提升.tif" \* MERGEFORMATINET
速度選擇器、磁流體發電機、電磁流量計的異同
(1)共同點
①都是帶電粒子在正交的電場和磁場中的運動平衡問題；
②穩定時，洛倫茲力和電場力等大反向，qvB＝qE。
(2)不同點
速度選擇器中的電場是帶電粒子進入前存在的，是外加的；磁流體發電機、電磁流量計中的電場是粒子進入磁場后，在洛倫茲力作用下向兩側聚集后產生的。　　　　
提升4　霍爾效應
1.定義：高為h、寬為d的導體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強磁場B中，當電流通過導體時，在導體的上表面A和下表面A′之間產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應，此電壓稱為霍爾電壓。
2.電勢高低的判斷：如圖，導體中的電流I向右時，根據左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A′的電勢高。若自由電荷是正電荷，則下表面A′的電勢低。
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3.霍爾電壓的計算：導體中的自由電荷(電荷量為q)在洛倫茲力作用下偏轉，A、A′間出現電勢差，當自由電荷所受電場力和洛倫茲力平衡時，A、A′間的電勢差(U)就保持穩定 ，由qvB＝q，I＝nqvS，S＝hd，聯立得霍爾電壓U＝＝k，k＝稱為霍爾系數。
例4 如圖所示，磁敏元件在越來越多的電子產品中被使用，磁性皮套結合霍爾元件可以對手機屏幕起到控制作用，打開皮套時磁體遠離霍爾元件，手機屏幕變亮；合上皮套時磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅。一塊寬度為d、長度為l、厚度為h的矩形半導體霍爾元件，通入方向向右大小為I的電流，手機套合上時，元件處于垂直于上表面向上且磁感應強度大小為B的勻強磁場中，元件的前、后表面產生穩定電勢差U，已知元件內的導電粒子是電荷量為e的自由電子。下列說法正確的是(　　)
A.元件前表面的電勢高于后表面的電勢
B.僅增大霍爾元件的厚度h，則元件的前、后表面間電勢差U會減小
C.自由電子所受電場力的大小為
D.元件單位體積內的自由電子個數為
隨堂對點自測
1.(磁流體發電機)圖示為磁流體發電機的原理圖，等離子體束(含有正、負離子)以速度v垂直射入由一對磁極產生的勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為B。A、B是一對平行于磁場放置、上下正對的金屬板，兩板相距為d，由此可知(　　)
A.正離子向B板偏轉
B.負離子向N磁極偏轉
C.穩定后發電機的電動勢為2Bdv
D.離子在磁場中偏轉過程洛倫茲力對其做正功
2.(電磁流量計)(多選)EH電磁流量計的外形如圖甲所示，工作原理如圖乙所示：直徑為d的圓柱形管道的上、下方裝有勵磁線圈，通電后在管內產生豎直方向的勻強磁場；當含有大量離子的液體沿管道以恒定速度通過流量計時，在水平直徑兩端的a、b電極之間就會產生電勢差Uab，下列說法正確的是(　　)
A.a、b兩電極的電勢高低與磁場的方向有關
B.a、b兩電極的電勢高低與離子的種類有關
C.電勢差Uab的大小與液體流速大小有關
D.電勢差Uab的大小與液體中離子的濃度有關
3.(霍爾效應)(2024·福建三明市高二期末)科學家利用圖中一塊長為a、寬為c、厚為b的金屬霍爾元件檢測某一海域中磁感應強度的大小。如圖，恒定電流方向和磁場方向均垂直元件，元件上下表面間產生電勢差，結合有關參數可求出此處的磁感應強度。關于產生的電勢差，下列說法正確的是(　　)
INCLUDEPICTURE"AB86.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\課件\\同步\\2025（春）物理 選擇性必修 第二冊 魯科版\\學生word文檔\\AB86.TIF" \* MERGEFORMATINET
A.元件上表面的電勢高于下表面的電勢
B.電流越大，電勢差越小
C.元件寬度b越大，電勢差越大
D.磁感應強度越大，電勢差越大
專題提升四　洛倫茲力與現代科技
提升1
例1 BD　[若勻強電場方向向下，則電子受電場力方向向上，要想使電子沿直線通過正交場，則洛倫茲力方向向下，根據左手定則可知磁場方向必須垂直紙面向里，A錯誤；在加速電場中，有eU＝mv2 ，在正交場中要想使電子沿直線通過，則eE＝evB ，解得v＝，U＝，B、D正確；由v＝知，速度選擇器只對選擇的粒子速度有要求，對粒子的電性無要求，C錯誤。]
提升2
例2 BD　[由左手定則可知，正離子受洛倫茲力向下偏轉，負離子受洛倫茲力向上偏轉，則b板為電源的正極，故A錯誤；由平衡條件得qvB＝q，電源電動勢為E＝U＝Bdv，電流的大小為I＝＝，則用電器兩端的電壓UR＝IR＝Bvd，故C錯誤，B、D正確。]
提升3
例3 C　[根據左手定則可知，正離子受向上的洛倫茲力，向上偏轉到a極，負離子受向下的洛倫茲力，向下偏轉到b極，故a極帶正電，b極帶負電，a極電勢高于b極電勢，故A錯誤；設液體流過測量管的速度大小為v，則流量Q＝Sv＝πD2v，解得v＝，故B錯誤；隨著a、b兩極電荷量的增加，兩極間的電場強度變大，離子受到的電場力變大，當電場力大小等于洛倫茲力時，離子不再偏轉，兩極電壓達到穩定，設穩定時兩極電壓為U，離子電荷量為q，則由電場力和洛倫茲力平衡得q＝qvB，解得U＝BDv＝，故C正確；由流量Q＝πD2v，可知顯示器上的示數與離子速度有關而與離子濃度無關，故D錯誤。]
提升4
例4 B　[根據左手定則知，電子受洛倫茲力偏向前表面，則元件前表面的電勢低于后表面的電勢，A錯誤；根據e＝evB得U＝dvB，而I＝nedhv，可得U＝，可知僅增大霍爾元件的厚度h，則元件的前、后表面間電勢差U會減小，B正確；自由電子所受電場力的大小為F＝，C錯誤；根據U＝得單位體積內的自由電子個數為n＝，D錯誤。]
隨堂對點自測
1.A　[根據左手定則知，正離子向下偏轉，負離子向上偏轉，故A正確，B錯誤；穩定后，電動勢為E，有qvB＝q，解得E＝Bdv，C錯誤；因為洛倫茲力的方向與速度方向垂直，所以洛倫茲力不做功，D錯誤。]
2.AC　[由左手定則可知a、b兩電極的電勢高低與磁場的方向有關，與離子的種類沒有關系，故A正確，B錯誤；當達到穩定狀態時，有q＝qvB，可得Uab＝Bdv，可知電勢差Uab的大小與液體流速有關，與離子的濃度沒有關系，故C正確，D錯誤。]
3.D　[金屬材料中，定向移動的是自由電子，自由電子定向移動的方向與電流方向相反，根據左手定則可知電子向上表面偏轉，所以元件上表面的電勢低于下表面的電勢，故A錯誤；當電場力和洛倫茲力相等時電流穩定，則有e＝evB，又I＝nebcv，解得U＝，可知電流越大，電勢差越大；元件寬度b越大，電勢差不變；磁感應強度越大，電勢差越大，故D正確，B、C錯誤。](共49張PPT)
專題提升四　洛倫茲力與現代科技
第1章 安培力與洛倫茲力
1.知道速度選擇器、磁流體發電機、電磁流量計、霍爾元件的工作原理。2.學會應用工作原理解決實際問題。
學習目標
目 錄
CONTENTS
提升
01
課后鞏固訓練
03
隨堂對點自測
02
提升
1
提升2　磁流體發電機
提升1　速度選擇器
提升3　電磁流量計
提升4　霍爾效應
提升1　速度選擇器
1.裝置及要求
如圖所示，兩極板間存在勻強電場和勻強磁場，二者方向互相垂直，帶正電粒子從左側射入，不計粒子重力。
例1 (多選)(魯科版教材P23節練習5改編)如圖所示為一速度選擇器，也稱為濾速器的原理圖。K為電子槍(加速電壓為U)，由槍中沿KA方向射出的電子(電荷量大小為e，質量為m，不計電子重力)，速率大小不一，當電子通過方向互相垂直的勻強電場(場強為E)和勻強磁場(磁感應強度為B)后，只有一定速率的電子能沿直線前進，并通過小孔S，下列說法正確的是(　　)
BD
提升2　磁流體發電機
磁流體發電機的發電原理圖如圖甲所示，其平面圖如圖乙所示。
BD
例2 (多選)(魯科版教材P22節練習1改編)磁流體發電機示意圖如圖所示。平行金屬板a、b之間有一個很強的勻強磁場，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量等量正、負離子)垂直于磁場的方向噴入磁場，a、b兩板間便產生電壓。如果把a、b板與用電器相連接，a、b板就是等效直流電源的兩個電極。若磁場的磁感應強度為B，每個離子的電荷量大小為q、速度為v，a、b兩板間距為d，兩板間等離子體的等效電阻為r，用電器電阻為R。穩定時，下列判斷正確的是(　　)
提升3　電磁流量計
如圖甲、乙所示是電磁流量計的示意圖。
C
例3 (2024·廣東茂名市期末)如圖所示，電磁流量計的測量管橫截面直徑為D，在測量管的上下兩個位置固定兩金屬電極a、b，整個測量管處于水平向里的勻強磁場中，磁感應強度大小為B。當含有正、負離子的液體從左向右勻速流過測量管時，連在兩個電極上的顯示器顯示的流量為Q(單位時間內流過的液體體積)，下列說法正確的是(　　)
速度選擇器、磁流體發電機、電磁流量計的異同
(1)共同點
①都是帶電粒子在正交的電場和磁場中的運動平衡問題；
②穩定時，洛倫茲力和電場力等大反向，qvB＝qE。
(2)不同點
速度選擇器中的電場是帶電粒子進入前存在的，是外加的；磁流體發電機、電磁流量計中的電場是粒子進入磁場后，在洛倫茲力作用下向兩側聚集后產生的。　　　　
提升4　霍爾效應
1.定義：高為h、寬為d的導體(自由電荷是電子或正電荷)置于勻強磁場B中，當電流通過導體時，在導體的上表面A和下表面A′之間產生電勢差，這種現象稱為霍爾效應，此電壓稱為霍爾電壓。
2.電勢高低的判斷：如圖，導體中的電流I向右時，根據左手定則可得，若自由電荷是電子，則下表面A′的電勢高。若自由電荷是正電荷，則下表面A′的電勢低。
例4 如圖所示，磁敏元件在越來越多的電子產品中被使用，磁性皮套結合霍爾元件可以對手機屏幕起到控制作用，打開皮套時磁體遠離霍爾元件，手機屏幕變亮；合上皮套時磁體靠近霍爾元件，屏幕熄滅。一塊寬度為d、長度為l、厚度為h的矩形半導體霍爾元件，通入方向向右大小為I的電流，手機套合上時，元件處于垂直于上表面向上且磁感應強度大小為B的勻強磁場中，元件的前、后表面產生穩定電勢差U，已知元件內的導電粒子是電荷量為e的自由電子。下列說法正確的是(　　)
隨堂對點自測
2
A
1.(磁流體發電機)圖示為磁流體發電機的原理圖，等離子體束(含有正、負離子)以速度v垂直射入由一對磁極產生的勻強磁場中，磁場的磁感應強度大小為B。A、B是一對平行于磁場放置、上下正對的金屬板，兩板相距為d，由此可知(　　)
A.正離子向B板偏轉
B.負離子向N磁極偏轉
C.穩定后發電機的電動勢為2Bdv
D.離子在磁場中偏轉過程洛倫茲力對其做正功
AC
2.(電磁流量計)(多選)EH電磁流量計的外形如圖甲所示，工作原理如圖乙所示：直徑為d的圓柱形管道的上、下方裝有勵磁線圈，通電后在管內產生豎直方向的勻強磁場；當含有大量離子的液體沿管道以恒定速度通過流量計時，在水平直徑兩端的a、b電極之間就會產生電勢差Uab，下列說法正確的是(　　)
A.a、b兩電極的電勢高低與磁場的方向有關
B.a、b兩電極的電勢高低與離子的種類有關
C.電勢差Uab的大小與液體流速大小有關
D.電勢差Uab的大小與液體中離子的濃度有關
D
3.(霍爾效應)(2024·福建三明市高二期末)科學家利用圖中一塊長為a、寬為c、厚為b的金屬霍爾元件檢測某一海域中磁感應強度的大小。如圖，恒定電流方向和磁場方向均垂直元件，元件上下表面間產生電勢差，結合有關參數可求出此處的磁感應強度。關于產生的電勢差，下列說法正確的是(　　)
A.元件上表面的電勢高于下表面的電勢
B.電流越大，電勢差越小
C.元件寬度b越大，電勢差越大
D.磁感應強度越大，電勢差越大
課后鞏固訓練
3
D
題組一　速度選擇器
1.(2024·福建南平市期末)如圖所示，在兩水平極板間存在勻強電場和勻強磁場，電場方向豎直向下，磁場方向垂直于紙面向里。一帶電粒子以某一速度沿水平方向勻速通過兩極板。若不計重力，下列四種情況，粒子運動軌跡保持不變的是(　　)
對點題組練
A.僅改變電場強度
B.僅改變磁感應強度
C.僅改變粒子運動的速度
D.僅改變粒子所帶電荷的電荷量
BC
2.(多選)(2024·貴州興義期中)不計重力的負粒子能夠在如圖所示的正交勻強電場和勻強磁場中勻速直線穿過。設產生勻強電場的兩極板間電壓為U，距離為d，勻強磁場的磁感應強度為B，粒子帶電荷量為q, 進入速度為v, 以下說法正確的是(　　)
D
題組二　磁流體發電機
3.如圖所示是磁流體發電機的示意圖。平行金屬板P、Q之間有一個很強的勻強磁場，磁感應強度大小為B。將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量正、負帶電離子)垂直于B的方向噴入磁場，每個離子的速度都為v，電荷量大小都為q，P、Q兩板間距為d，穩定時下列說法中正確的是(　　)
A.帶正電的離子向P板偏轉 B.圖中P板是電源的正極
C.電源的電動勢為qvB D.電源的電動勢為Bvd
AB
題組三　電磁流量計
4.(多選)(2024·福建三明市期末)如圖所示流量計由一長、寬、高分別為a、b、c的絕緣矩形通道制成。其左右兩端開口，前后內側面固定有金屬板作為電極M、N，并與電壓表相連。已知垂直于上下面板勻強磁場的磁感應強度大小為B，污水充滿管口從左向右流經該裝置時，電壓表示數為U。若用Q表示污水流量(單位時間內排出的污水體積)，則(　　)
A.N端的電勢比M端的高
B.電壓表的示數U跟污水的流量Q成正比
C.電壓表的示數U跟a和b都成正比，跟c無關
D.若污水中正、負離子數相同，則前后表面的電勢差為零
AD
5.(多選)(2024·浙江麗水市高二期末)電磁流量計是用來測管內電介質流量的感應式儀表，單位時間內流過管道橫截面的液體體積為流量。如圖為電磁流量計示意圖和勻強磁場方向，磁感應強度大小為B。當管中的導電液體流過時，測得管壁上M、N兩點間的電壓為U，已知管道直徑為d，則(　　)
D
題組四　霍爾效應
6.(2023·1月浙江選考，8)某興趣小組設計的測量大電流的裝置如圖所示，通有電流I的螺繞環在霍爾元件處產生的磁場B＝k1I，通有待測電流I′的直導線ab垂直穿過螺繞環中心，在霍爾元件處產生的磁場B′＝k2I′。調節電阻R，當電流表示數為I0時，元件輸出霍爾電壓UH為零，則待測電流I′的方向和大小分別為(　　)
BC
綜合提升練
7.(多選)為了讓學生直觀感受到磁流體發電機，周老師設計了如圖甲所示實驗裝置，NaCl溶液在抽水機的作用下，從左向右流動，通過釹鐵硼強磁鐵產生豎直向下的磁場，前后兩塊銅片與靈敏電流計連接，簡化為圖乙所示，則下列說法正確的是(　　)
A.電流由前銅片流出，經過電流計流向后銅片
B.電流由后銅片流出，經過電流計流向前銅片
C.提高兩塊銅片間液體的流速，電流計示數變大
D.增大NaCl溶液的濃度，發電機產生的電動勢變大
8.(多選)海水中含有大量的正、負離子，并在某些區域具有固定的流動方向，有人據此設計并研制出“海流發電機”，可用作無污染的電源，對海洋航標燈持續供電。“海流發電機”的工作原理如圖所示，用絕緣防腐材料制成一個橫截面為矩形的管道，在管道上、下兩個表面裝有防腐導電板M、N，板長為a、寬為b(未標出)，兩板間距為d，將管道沿著海水流動方向固定于海水中，將航標燈L與兩導電板M和N連接，加上垂直于管道前后面向后的勻強磁場，磁感應強度大小為B，海水流動方向向右，海水流動速率為v，已知海水的電阻率為ρ，航標燈電阻不變且為R。則下列說法正確的是(　　)
9.如圖所示是磁流體發電機的示意圖。平行金屬板A、B之間的距離為d，極板面積為S，板間的磁場按勻強磁場處理，磁感應強度為B，兩極板連接的外電路由阻值為R1、R2的電阻和電容為C的電容器組成，S為開關。將等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量的正、負帶電離子)以速度v沿垂直于B的方向射入磁場，假設等離子體在兩極板間的平均電阻率為ρ，忽略極板和導線的電阻，開始時開關斷開。
培優加強練

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