帶電粒子在電磁場中運動的科技應(yīng)用-閱讀頁
2025-07-08 22:06本頁面
【正文】 仍以相同初速度由O點射入，從區(qū)域右邊界穿出，則粒子b（ ） A．穿出位置一定在O′點下方 C．運動時，在電場中的電勢能一定減小 答案：C當(dāng)速度大于時，粒子向洛倫茲力方向偏轉(zhuǎn)，電場力做負(fù)功，電勢能增加；當(dāng)速度小于時，粒子向電場力方向偏轉(zhuǎn)，電場力做正功，電勢能減少。 例7．（10實驗裝置的示意圖可用圖11表示，兩塊面積均為S的矩形金屬板，平行、正對、豎直地全部浸在河水中，間距為d。金屬板與水流方向平行。忽略邊緣效應(yīng)，求： （1）該發(fā)電裝置的電動勢； ?。?）電阻R消耗的電功率?！ 〗馕觯海?）當(dāng)水中流動的帶電離子進(jìn)入磁場后將在兩板之間形成電勢差，當(dāng)所受到的電場力與洛倫茲力相平衡時達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。 ?。?）兩板間河水的內(nèi)阻 解得： 點評：此題是以磁流體發(fā)動機為背景的高考試題，求解發(fā)動機的電動勢仍可利用解決速度選擇器的方法，可見磁流體發(fā)動機為速度選擇器的變式。北京卷）利用霍爾效應(yīng)制作的霍爾元件以及傳感器，廣泛應(yīng)用于測量和自動控制等領(lǐng)域?！ ∪鐖D12所示，將一金屬或半導(dǎo)體薄片垂直置于磁場B中，在薄片的兩個側(cè)面A．b間通以電流I時，另外兩側(cè)C．f間產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。當(dāng)電荷所受的電場力與洛倫茲力處處相等時，EH和UH達(dá)到穩(wěn)定值，UH的大小與I和B以及霍爾元件厚度d之間滿足關(guān)系式UH＝RH，其中比例系數(shù)RH稱為霍爾系數(shù)，僅與材料性質(zhì)有關(guān)?！ 。?）已知半導(dǎo)體薄片內(nèi)單位體積中導(dǎo)電的電子數(shù)為n，電子的電荷量為e，請導(dǎo)出霍爾系數(shù)RH的表達(dá)式?！ 。?）圖13是霍爾測速儀的示意圖，將非磁性圓盤固定在轉(zhuǎn)軸上，圓盤的周邊等距離地嵌裝著m個永磁體，相鄰永磁體的極性相反。當(dāng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動時，霍爾元件輸出的電壓脈沖信號圖像如圖14所示?！ ．若在時間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，請導(dǎo)出圓盤轉(zhuǎn)速N的表達(dá)式?！ ．利用霍爾測速儀可以測量汽車行駛的里程。導(dǎo)體或半導(dǎo)體中的電子定向移動形成電流，電流方向向右，實質(zhì)是電子向左運動?！ 。?）當(dāng)電場力與洛倫茲力平衡時，有 由題意得UH＝RH （3）a．由于在時間t內(nèi)，霍爾元件輸出的脈沖數(shù)目為P，則 b．提出的實例或設(shè)想合理即可解此類問題的關(guān)鍵是善于利用題目給定的有效信息，挖掘隱含條件，建立物理模型，真正體驗“從生活走向物理，從物理走向社會”學(xué)習(xí)真諦?！ ±?．（09有一種利用電磁原理測量非磁性導(dǎo)電液體（如自來水、啤酒等）流量的裝置，稱為電磁流量計。 傳感器的結(jié)構(gòu)如圖15所示，圓筒形測量管內(nèi)壁絕緣，其上裝有一對電極和c，A．c間的距離等于測量管內(nèi)徑D，測量管的軸線與A．c的連接方向以及通電線圈產(chǎn)生的磁場方向三者相互垂直。設(shè)磁場均勻恒定，磁感應(yīng)強度為B。 ?。?）已知m、T、m3/s，設(shè)液體在測量管內(nèi)各處流速相同，試求E的大?。ㄈ?．0）但實際顯示卻為負(fù)值。因水已加壓充滿管道，不便再將測量管拆下重裝，請你提出使顯示儀表的流量指示變?yōu)檎档暮啽惴椒?；A．c間導(dǎo)電液體的電阻r隨液體電阻率的變化而變化，從而會影響顯示儀表的示數(shù)?！ 〗馕觯海?）畫出測量管的截面圖（從原圖有左向右側(cè)面看）如圖16所示，正離子垂直于紙面向里運動，根據(jù)左手定則，受洛侖茲力指向a；負(fù)離子垂直于紙面向里運動，根據(jù)左手定則，受洛侖茲力指向c，則a邊聚集正電荷，c邊聚集負(fù)電荷，形成電壓，當(dāng)電壓穩(wěn)定時，電場力與洛倫茲力平衡?！ ÷?lián)立解得 ?。?）能使儀表顯示的流量變?yōu)檎档姆椒ê啽?，合理即可。?② 輸入顯示儀表的是a、c間的電壓U，流量示數(shù)和U一一對應(yīng)，E 與液體電阻率無關(guān)，而r隨電阻率的變化而變化，由③式可看出，r變化相應(yīng)地U也隨之變化。解此類問題的關(guān)鍵一是善于利用降維策略，將立體圖形平面化；二是讀懂題意，將復(fù)雜的情景模型化，轉(zhuǎn)化為電路問題。所以，在備考中，多選擇有實際背景、科技背景或以真實的生活現(xiàn)象為依據(jù)的問題，以培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力、分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問
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