探究洛伦兹力
★新课标要求
（一）知识与技能
1、知道什么是洛伦兹力。
2、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
3、知道洛伦兹力大小的推理过程。
4、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
5、理解洛伦兹力对电荷不做功。
6、了解电视机显像管的工作原理。
（二）过程与方法
通过洛伦兹力大小的推导过程进一步培养学生的分析推理能力。
（三）情感、态度与价值观
让学生认真体会科学研究最基本的思维方法：“推理—假设—实验验证”
★教学重点
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子，受到洛伦兹力大小的计算。
★教学难点
1、理解洛伦兹力对运动电荷不做功。
2、洛伦兹力方向的判断。
★教学方法
实验观察法、讲述法、分析推理法
★教学用具：
电子射线管、电源、磁铁、投影仪、投影片
★教学过程
（一）引入新课
教师：（复习提问）前面我们学习了磁场对电流的作用力，下面思考两个问题：
（1）如图，判定安培力的方向
学生上黑板做，解答如下：
若已知上图中：B=4.0×10-2 T，导线长L=10 cm，I=1 A。求：导线所受的安培力大小？
学生解答：
F=BIL=4×10-2 T×1 A×0.1 m=4×10-3 N
答：导线受的安培力大小为4×10-3 N。
（2）电流是如何形成的？
学生：电荷的定向移动形成电流。
教师：磁场对电流有力的作用，电流是由电荷的定向移动形成的，大家会想到什么？
学生：这个力可能是作用在运动电荷上的，而安培力是作用在运动电荷上的力的宏观表现。
［演示实验］用阴极射线管研究磁场对运动电荷的作用。如图3.5-1
教师：说明电子射线管的原理：
从阴极发射出来电子，在阴阳两极间的高压作用下，使电子加速，形成电子束，轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光，可以显示电子束的运动轨迹。
学生：观察实验现象。
实验结果：在没有外磁场时，电子束沿直线运动，将蹄形磁铁靠近阴极射线管，发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
学生分析得出结论：磁场对运动电荷有作用。
（二）进行新课
洛伦兹力的方向和大小
教师讲述：运动电荷在磁场中受到的作用力称为洛伦兹力。通电导线在磁场中所受安培力实际是洛伦兹力的宏观表现。
我们用安培定则判断安培力的方向，因此可以用安培定则判断洛伦兹力的方向。
（投影）
左手定则：伸开左手，使大拇指跟其余四个手指垂直，并且都和手掌在一个平面内，让磁感线垂直穿入手心，并使伸开的四指指向正电荷运动的方向，那么，大拇指所指的方向就是运动的正电荷在磁场中所受洛伦兹力的方向。
如果运动的是负电荷，则四指指向负电荷运动的反方向，那么拇指所指的方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。
［投影片出示练习题］
（1）试判断下图中所示的带电粒子刚进入磁场时所受的洛伦兹力的方向。
甲 乙 丙 丁
学生解答：
甲中正电荷所受的洛伦兹力方向向上；
乙中负电荷所受的洛伦兹力方向向上；
丙中正电荷所受的洛伦兹力方向垂直于纸面指向纸内；
丁中负电荷所受的洛伦兹力的方向垂直于纸面指向纸外
教师：下面我们来讨论B、v、F三者方向间的相互关系。如图所示。
学生：F总垂直于B与v所在的平面。B与v可以垂直，可以不垂直。
教师：现在我们来研究洛伦兹力的大小。
若有一段长度为L的通电导线，横截面积为S，单位体积中含有的自由电荷数为n，每个自由电荷的电量为q，定向移动的平均速率为v，将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中。
教师：这段导体所受的安培力为多大？
学生：F安=BIL
教师：电流强度I的微观表达式是什么？
学生：I的微观表达式为I=nqSv
教师：这段导体中含有多少自由电荷数？
学生：这段导体中含有的电荷数为nLS。
教师：每个自由电荷所受的洛伦兹力大小为多大？
学生：安培力可以看作是作用在每个运动上的洛伦兹力F的合力，这段导体中含有的自由电荷数为nLS，所以
教师：当运动电荷的速度v方向与磁感应强度B的方向不垂直时，设夹角为θ，则电荷所受的洛伦兹力大小为多大？
学生：
教师指出：上式中各量的单位：为牛（N），q为库伦（C），v为米/秒（m/s），B为特斯拉（T）
思考与讨论：同学们讨论一下带电粒子在磁场中运动时，洛伦兹力对带电粒子是否做功？说明理由。
教师引导学生分析得：
洛伦兹力的方向垂直于v和B组成的平面即洛伦兹力垂直于速度方向，因此，洛伦兹力只改变速度的方向，不改变速度的大小，所以洛伦兹力对电荷不做功。
投影片出示练习题：
练习1、电子的速率v=3×106 m/s，垂直射入B=0.10 T的匀强磁场中，它受到的洛伦兹力是多大？
学生分析求解，教师巡回指导：
f=qvB=1.60×10-19×3×106×0.10=4.8×10-14 N
练习2、来自宇宙的质子流，以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点，则这些质子在进入地球周围的空间时，将_______
A．竖直向下沿直线射向地面 B．相对于预定地面向东偏转
C．相对于预定点稍向西偏转 D．相对于预定点稍向北偏转
学生分析解答：B。地球表面地磁场方向由南向北，质子是氢原子核带正电，根据左手定则可判定，质子自赤道上空竖直下落过程中受洛伦兹力方向向东。
（三）课堂总结、点评
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究
☆洛伦兹力的方向
【例1】关于带电粒子所受洛伦兹力F和磁感应强度B及粒子速度v三者之间的关系，下列说法中正确的是
A．F、B、v三者必定均保持垂直
B．F必定垂直于B、v，但B不一定垂直于v
C．B必定垂直于F、v，但F不一定垂直于v
D．v必定垂直于F、B，但F不一定垂直于B
解析：根据左手定则，洛伦兹力垂直于B，也垂直于v，垂直于B与v所决定的平面，但B与v不一定垂直.
答案：B
【例2】如图所示的是磁感应强度B、正电荷速度v和磁场对电荷的作用力F三者方向的相互关系图（其中B垂直于F与v决定的平面，B、F、v两两垂直）。其中正确的是
答案：D
☆洛伦兹力的大小
【例3】如图所示，匀强磁场方向水平向里，匀强电场方向竖直向下，有一正离子恰能沿直线从左向右水平飞越此区域。则
A．若电子从右向左飞入，电子也沿直线运动
B．若电子从右向左飞入，电子将向上偏转
C．若电子从右向左飞入，电子将向下偏转
D．若电子从左向右飞入，电子也沿直线运动
解析：若电子从右向左飞入，电场力向上，洛伦兹力也向上，所以上偏，B正确；若电子从左向右飞入，电场力向上，洛伦兹力向下。由题意，对正电荷qE=Bqv，与q无关，所以对电子二者也相等，所以电子从左向右飞，做匀速直线运动.
答案：BD
【例4】一个长螺线管中通有电流，把一个带电粒子沿中轴线方向射入（若不计重力影响），粒子将在管中
A．做圆周运动 B．沿轴线来回运动
C．做匀加速直线运动 D．做匀速直线运动
解析：通电长螺线管内部的磁场方向始终与中轴线平行，带电粒子沿磁场方向运动时，不受洛伦兹力，所以一直保持原运动状态不变，正确答案是D。
答案：D
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
自我检测
1.带电荷量为＋q的粒子，在匀强磁场中运动，下面说法正确的是（ ）?
A.只要速度大小相同，所受的洛伦兹力就相同?
B.如果把＋q改为-q，且速度反向大小不变，则所受的洛伦兹力大小、方向均不变?
C.只要带电粒子在磁场中运动，就一定受洛伦兹力作用?
D.带电粒子受洛伦兹力小，则该磁场的磁感应强度小?
答案：B
2.以下四个选项是分别对如图3-5-5四种情况中各粒子受洛伦兹力的方向的描述，其中正确的是（ ）?
图3-5-5
Ａ.A中垂直于v，右上 ?
Ｂ.B中垂直纸面向里?
Ｃ.C中垂直纸面向外?
Ｄ.D中垂直纸面向里?
答案：BD
3.用细线和带电小球做成的单摆，把它放置在某匀强磁场中，如图3-5-6所示.在带电小球摆动的过程中，连续两次经过最低点时，相同的物理量是（不计空气阻力）…（ ）?
图3-5-6
A.小球受到的洛伦兹力?
B.摆线的张力?
C.小球的动量?
D.小球的动能?
答案：D
4.如图3-5-7所示，当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管时，若不计重力，则粒子（ ）?
图3-5-7
A.做匀速直线运动?
B.沿螺线管轴线做匀加速直线运动?
C.沿螺线管轴线做往复运动?
D.可能沿螺线管轴线做匀减速运动?
答案：A
5.关于洛伦兹力的下列说法中正确的是（ ）?
A.洛伦兹力的方向总是垂直于磁场方向和电荷运动方向所在的平面?
B.洛伦兹力的方向总是垂直于电荷速度方向，所以它对电荷永远不做功?
C.在磁场中，静止的电荷不受洛伦兹力，运动的电荷一定受洛伦兹力?
D.运动电荷在某处不受洛伦兹力，则该处的磁感应强度一定为零?
答案：AB
6.如图3-5-8所示是表示磁场B，电荷运动方向v和磁场对电荷作用力f的相互关系图.这四个图中画得正确的是(B、f、v两两垂直) …（ ）?
图3-5-8
答案：BCD
7.如图3-5-9所示，甲带正电，乙是不带电的绝缘物块，甲、乙叠放在一起置于粗糙的地板上，空间有垂直纸面向里的匀强磁场，用水平恒力F拉乙物块，使甲、乙无相对滑动一起向左加速运动，在加速阶段?（ ）?
图3-5-9
A.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大?
B.甲、乙两物块间的摩擦力不断减小?
C.甲、乙两物块间的摩擦力大小不变?
D.乙物块与地面间的摩擦力不断增大?
图3-5-10
答案：BD
8.从同一点发出四束带电粒子，它们的轨迹如图3-5-10所示，对它们的电性判断正确的是（ ）?
A.粒子束1带正电? B.粒子束2带负电?
C.粒子束3带正电? D.粒子束4带负电??
答案：BC??
9.一带电荷量为+q、质量为m的粒子经加速电场（加速电压为U）由静止开始加速后，垂直进入相互垂直的匀强电场和匀强磁场，电场E方向竖直向下，磁场方向垂直纸面向里，测出该粒子离开场区时的速度大小为v（不计重力），求粒子离开场区时偏离原方向的距离.?????
答案：?
10.设在地面上方的真空室内，存在匀强电场和匀强磁场.已知电场强度和磁感应强度的方向是相同的，电场强度的大小E=4.0 V/m，磁感应强度的大小B=0.15 T.今有一个带负电的质点以v=20 m/s的速度在此区域内做沿垂直场强方向的匀速直线运动，求此带电质点的电荷量与质量之比（q/m）以及磁场的方向.?????
答案：2.0 ?C/kg? 磁场方向与重力方向夹角为37°??
11.如图3-5-11所示，摆球带负电的单摆，在一匀强磁场中摆动，匀强磁场的方向垂直于纸面向里，摆球在等高的A、B两点间摆动过程中，若向左经过最低点C时，摆线拉力大小为T1,摆球加速度大小为a1；向右经过最低点C时，摆线拉力大小为T2，摆球加速度大小为a2，则（ ）?
图3-5-11
A.T1＞T2,a1=a2?
B.T1＜T2,a1=a2?
C.T1＞T2,a1＞a2?
D.T1＜T2,a1＜a2?
答案：B
12.如图3-5-12所示，一电荷量为q的正离子以速度v0射入离子速度选择器，恰能沿直线飞出，速度选择器中的电场强度为E，磁感应强度为B，则（ ）?
图3-5-12
A.若改为电荷量为-q的离子，将往上偏?
B.若速度变为2v0，将往上偏?
C.若改为带电荷量为+2q的离子，将往下偏?
D.若速度变为v0/2，将往下偏
答案：B
13.在图3-5-13中虚线所围的区域内，存在电场强度为E的匀强电场和磁感应强度为B的匀强磁场.已知从左方水平射入的电子，穿过此区域时未发生偏转.设重力可以忽略不计.则在此区域中E和B的方向可能是（ ）?
图3-5-13
A.E和B都沿水平方向，并与电子运动方向相同?
B.E和B都沿水平方向，并与电子运动方向相反?
C.E竖直向上，B垂直纸面向外?
D.E竖直向上，B垂直纸面向里?
答案：ABC
14.如图3-5-14所示，在垂直于纸面向内的匀强磁场中，垂直于磁场方向发射出两个电子1和2，其速度分别为v1和v2.如果v2＝2v1，则1和2的轨道半径之比r1∶r2及周期之比T1∶T2分别为（ ）
图3-5-14
A.r1∶r2＝1∶2，T1∶T2＝1∶2?
B.r1∶r2＝1∶2，T1∶T2＝1∶1?
C.r1∶r2＝2∶1，T1∶T2＝1∶1?
D.r1∶r2＝1∶1，T1∶T2＝2∶1?
答案：B
15.真空中同时存在着竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，三个带有等量同种电荷的油滴a、b、c在场中做不同的运动.其中a静止，b向右做匀速直线运动，c向左做匀速直线运动，则三油滴质量的大小关系为?（ ）?
A.a最大
B.b最大?
C.c最大
D.都相等
答案：C
16.一个带正电荷的粒子（重力不计）穿过图3-5-15中匀强电场和匀强磁场区域时，恰能沿直线运动，则欲使电荷向下偏转时，应采用的办法是（ ）?
图3-5-15
A.增大电荷质量?
B.增大电荷电荷量?
C.减小入射速度?
D.增大磁感应强度?
答案：C??
17.为使从炽热灯丝发射的电子（质量m、电荷量e、初速为零）能沿入射方向通过互相垂直的匀强电场（场强为E）和匀强磁场（磁感应强度为B）区域，对电子的加速电压为_______________.?
答案：
18.如图3-5-16所示，质量m=0.1 g的小球，带有q=5×10-4C的正电荷，套在一根与水平方向成θ=37°角的绝缘杆上，小球可以沿杆滑动，与杆间的动摩擦因数μ=0.4，这个装置放在磁感应强度B=0.5 T的匀强磁场中，求小球无初速释放后沿杆下滑的最大加速度和最大速度.（g取10 N/kg）??????????
图3-5-16?
答案：6 m/s2 9.2 m/s??
课件30张PPT。
目标导航预习导引目标导航预习导引一二三一、洛伦兹力
运动电荷所受磁场的作用力叫洛伦兹力,通电导线所受的安培力实质上是作用在运动电荷上的洛伦兹力的宏观表现.目标导航预习导引一二三二、洛伦兹力的方向
用左手定则判定.
1.判定负电荷运动所受洛伦兹力的方向,应使四指指向负电荷运动的相反方向.
2.洛伦兹力的方向总是既垂直于电荷运动方向又垂直于磁场方向,即总是垂直于速度和磁场所决定的平面.但在这个平面内电荷运动方向和磁场方向却不一定垂直,当电荷运动方向与磁场方向不垂直时,应用左手定则不可能使四指指向电荷运动方向的同时让磁感线垂直穿入手心,这时只要磁感线从手心穿入即可.
洛伦兹力的方向与带电粒子运动的方向存在什么关系?它对带电粒子做功吗?
答案：二者方向始终垂直.洛伦兹力对带电粒子不做功.目标导航预习导引一二三三、洛伦兹力的大小
当电荷在垂直于磁场方向上运动时,洛伦兹力f=qvB .
电荷在某一区域不受洛伦兹力,能否说明该区域的磁感应强度为零?
答案：不能.因为静止的电荷在磁场中不受洛伦兹力,电荷的运动方向与磁场方向平行时也不受洛伦兹力.知识精要思考探究典题例解一二迁移应用一、洛伦兹力的方向
1.洛伦兹力的方向由左手定则判断,必须注意运动电荷是正电荷,四指所指的方向就是电荷运动方向,如果是负电荷,四指所指的方向跟电荷运动方向相反.
2.洛伦兹力的方向与电荷运动方向垂直,因此洛伦兹力不对电荷做功.它只改变速度的方向,不改变速度的大小.
3.在实际问题中,由于原子核、离子和电子等微观粒子的重力远小于洛伦兹力,所以往往忽略它们的重力.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用在利用左手定则判断带电粒子在磁场中所受到的洛伦兹力的方向时,四指所指的方向是否一定为电荷运动的方向?
答案：不一定.根据左手定则,四指所指的方向为正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例1】 如图所示,表示磁场磁感应强度B、正电荷运动方向v和磁场对电荷洛伦兹力F的相互关系图,这四个图中正确的是(B、v、F两两垂直)( )
思路分析：用左手定则判断负电荷所受洛伦兹力的方向时四指指向负电荷运动方向的反方向,这里容易弄混.洛伦兹力垂直于磁场和运动速度所决定的平面.
解析：由左手定则可判断D正确.
答案：D一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用1.如图所示,一束电子自下而上进入一垂直于纸面的匀强磁场后发生偏转,则磁场方向向 ,进入磁场后电子的动能 (选填“增加”“减少”或“不变”).?
答案：内 不变
解析：因电子带负电荷,由电子的偏转方向和左手定则可知,磁场方向垂直纸面向里,又因为洛伦兹力不做功,由动能定理可知,电子的动能不变.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用2.在阴极射线管中电子流方向由左向右,其上方置一根通有如图所示电流的直导线,导线与阴极射线管平行,则阴极射线将( )
A.向上偏转
B.向下偏转
C.向纸里偏转
D.向纸外偏转
答案：B
解析：由题意可知,直线电流的方向由左向右,根据安培定则,可判定直导线下方的磁场方向为垂直纸面向里,而阴极射线电子运动方向由左向右,由左手定则知(电子带负电,四指要指向运动方向的反方向),阴极射线将向下偏转,故B选项正确.一二知识精要思考探究典题例解迁移应用二、洛伦兹力的大小
1.洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力,洛伦兹力的大小不仅跟运动电荷的速度大小有关,还跟速度的方向有关,当v和B平行时,洛伦兹力f=0;当v和B垂直时,洛伦兹力最大为f=Bqv;当v和B的夹角为θ时,把速度v分解为沿与B平行的分量v∥和与B垂直的分量v⊥,f=Bqv⊥=Bqvsin θ.
2.洛伦兹力实际上是磁场对通电导体作用的微观表现,即F安=nf(n为通电导体中自由电荷的总数).一二知识精要思考探究典题例解迁移应用3.洛伦兹力和电场力的比较 一二知识精要思考探究典题例解迁移应用一二知识精要思考探究典题例解迁移应用如何推导洛伦兹力的表达式f=qvB呢?
答案：设导体内单位长度上自由电荷数为n,自由电荷的电荷量为q,定向移动的速度为v,设长度为L的导线中的自由电荷在t秒内全部通过截面A,如图所示,设通过的电荷量为Q,有一二知识精要思考探究典题例解迁移应用【例2】 (多选)如图所示,甲是一个带正电的小物块,乙是一个不带电的绝缘体,甲、乙叠放在一起静置于粗糙的水平地板上,地板上方空间有垂直纸面向里的匀强磁场,现用水平恒力拉乙物块,使甲、乙无相对滑动地一起水平向左加速运动,在加速运动阶段( )
A.乙物块与地之间的摩擦力不断增大
B.甲、乙两物块间的摩擦力不断增大
C.甲、乙两物块间的摩擦力大小不变
D.甲、乙两物块间的摩擦力不断减小一二知识精要思考探究典题例解迁移应用解析：整体受力分析,竖直方向受向下的重力、洛伦兹力、向上的支持力,且三力平衡,水平方向受向左的拉力F和向右的地面摩擦力.随着速度的增加,洛伦兹力逐渐增加,乙物块与地面间的弹力增大,与地面的摩擦力不断增大,甲、乙运动的加速度逐渐减小,物块甲所受的静摩擦力逐渐减小.所以A、D正确.
答案：AD一二知识精要思考探究典题例解迁移应用(多选)如图所示,匀强电场的方向竖直向下,匀强磁场的方向垂直纸面向里,三个油滴a、b、c带有等量同种电荷,其中a静止,b向右做匀速运动,c向左做匀速运动,比较它们的重力Ga、Gb、Gc间的关系,正确的是( )
A.Ga最大 B.Gb最大
C.Gc最大 D.Gb最小一二知识精要思考探究典题例解迁移应用答案：CD
解析：据F合=0可知a带负电.显然,b、c也带负电,所以b所受洛伦兹力方向竖直向下,c所受洛伦兹力方向竖直向上.
设三个油滴的电荷量为q,电场的电场强度为E,磁场的磁感应强度为B,运动电荷的速度为v.
据F合=0得对a有:Ga-Eq=0,Ga=Eq;
对b有Gb+Bqv-Eq=0,Gb=Eq-Bqv;
对c有Gc-Bqv-Eq=0,Gc=Eq+Bqv,
所以有Gc>Ga>Gb.知识链接案例探究类题试解洛伦兹力的实际应用
1.磁流体发电机
发电原理:如图所示,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和带负电的微粒,而从整体上来说是呈电中性)喷射入磁场,磁场中有两块金属板A、B,则高速射入的离子在洛伦兹力的作用下向A、B两板聚集,使两板间产生电势差.知识链接案例探究类题试解如图所示,运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用发生偏转,正、负离子分别到达B、A极板(B为电源正极,故电流方向从B经R到A),使A、B板间产生匀强电场,在电场力的作用下偏转逐渐减弱,当等离子体不发生偏转即匀速穿过时,有qvB=qE,所以此时两极板间电势差U=Ed=Bdv,据闭合电路欧姆定律可得电流大小知识链接案例探究类题试解2.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 ,式中的比例系数k称为霍尔系数.知识链接案例探究类题试解霍尔效应解释: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侧面会聚集正电荷,从而造成A板电势比A'板的电势高,由 ,这也是一种测量磁感应强度B的方法.知识链接案例探究类题试解3.速度选择器
如图所示,如果电场强度E和磁感应强度B为定值,当qE=qvB时,粒子将沿图中的虚线匀速通过速度选择器,这样选择出的速度 .如果粒子速度大于v向上偏出;速度小于v将向下偏出.改变速度的大小可通过改变B和E的大小来实现.
需要注意的是,负电荷以速度v也可匀速通过这个选择器.但是,若粒子从右边进入,就不能匀速沿虚线通过了.知识链接案例探究类题试解4.电磁流量计
(1)如图所示,一圆形导管直径为d,用非磁性材料制成,其中有可以导电的液体流过导管.知识链接案例探究类题试解如图所示为磁流体发电机示意图.其中两极板间距d=20 cm,磁场的磁感应强度B=5 T,若接入额定功率P=100 W 的灯泡,灯泡正好正常发光,灯泡正常发光时的电阻R=400 Ω.不计发电机内阻,求等离子体的流速.
思路分析：等离子体进入磁场,稳定时受洛伦兹力等于电场力.知识链接案例探究类题试解解答：等离子体进入磁场后,在洛伦兹力的作用下发生偏转,正、负离子分别向下、上极板聚集,形成一个下极板为正极、上极板为负极的电源.不计发电机内阻,电源电动势E等于灯泡两端电压,可求得U灯= =200 V,即E=200 V.知识链接案例探究类题试解(多选)如图所示为一“滤速器”装置的示意图,a、b为水平放置的平行金属板,一束具有各种不同速率的电子沿水平方向经小孔O进入a、b两板之间.为了选取具有某种特定速率的电子,可在a、b间加上电压,并沿垂直于纸面的方向加一匀强磁场,使所选电子仍能够沿水平直线OO'运动,由O'射出.不计重力作用,可能达到上述目的的办法是( )
A.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向里
B.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向里
C.使a板电势高于b板,磁场方向垂直纸面向外
D.使a板电势低于b板,磁场方向垂直纸面向外知识链接案例探究类题试解答案：AD
解析：要使电子沿直线OO'射出,则电子必做匀速直线运动,电子受力平衡.在该场区,电子受到电场力和洛伦兹力,要使电子所受二力平衡,则二力方向为竖直向上和竖直向下.选项A电子所受电场力竖直向上,由左手定则判断洛伦兹力竖直向下,满足受力平衡.同理,选项D也满足受力平衡.所以选项A、D正确.
