速度选择器的应用

1、.速度选择器的应用丁红明 陈苡浙江省平湖中学 浙江平湖 314200 在电磁感应里面，经常要碰到速度选择器这一类型的题目，很多同学上课听的时候都会的，但应用到实践的时候，稍微变形就有困难了,下面对高中涉及到的速度选择器进行归纳整理.一、原型 利用垂直的电场、磁场选出一定速度的带电粒子的装置.基本构造如图(1)所示，两平行金属板间加电压产生匀强电场E，匀强磁场B与E垂直.当带电为q的粒子以速度v垂直进入匀强电场和磁场的区域时，粒子受电场力qE和洛伦兹力qvB作用，无论粒子带正电还是带负电，电场力和洛伦兹力的合力为零，匀速通过这个区域.当初速度v0v的时候，粒子往上偏；当初速度v0v的时候,粒子往

2、下偏.速度选择器的特点是:(1)只选速度,不选电性.即不管是带正电还是带负电,只要初速度满足一定的关系,粒子均能直线飞出.(2)单向性:粒子只能从一个方向打入,另外一个方向飞出.二、实例应用1.磁流体发电机 磁流体发电机的实物原理图如图2所示，等离子气体喷入磁场，正负离子在洛仑兹力作用下发生上下偏转而聚集到A、B板上，产生电势差，从而对外供电.应用例析 目前我国正在研制一种新型发电机，叫做磁流体发电机.如图所示是它的原理图.将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，但从总体来说呈中性）以水平速度v通过两水平放置的平行金属板的空间，空间存在磁感强度为B的匀强磁场，这时金属板

3、就会聚集电荷，形成电压.设金属板长为 a，宽度为b，两板间距为d,并且有电阻R接在两板间，该等离子体充满板间空间，其电阻率为，求S闭合后通过R的电流.分析：由于等离子体含有大量的正负离子，故可认为它是导体，所以长为d的导体在磁场中切割磁感线，产生感应电动势 =Bdv 等离子体产生的电阻可认为是内阻 r =d / ab 所以产生的电流 I = / ( R+r) = Bdvab /(Rab+d)2.电磁流量计（如图4所示）在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上下两点间的电视差U，就可以知道管中的液体的流量Q单位时间内流过液体的体积（m/）.已知管的

4、直径为D和磁感应强度为B.应用例析 （2004全国高考）电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（在单位时间内通过管内横截面的流体的体积）.为了简化，假设流量计是如图5所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c，流量计的两端与输送液体的管道相连接（图中虚线）.图中流量计的上下两面是金属材料，前后两面是绝缘材料，现于流量计所在处加磁感强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面.当导电液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值.已知流体的电阻率为，不计电流表的内阻，则可求得流量.分析

5、 电流表稳定读数的时候，说明上下两表面的电势差恒定，根据定义可以知道Q=Svt/t=Sv=bcv (1)又由v=E/B得到v=I(R+r)/B=I(R+c/ab)B (2)将（2）代入（1）整理即可得到 Q= 3.霍尔效应如图6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 的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体的上侧面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.应用例析 磁强计是利用霍尔效应来测量磁感应强度B的仪器.其原理可解为：如图-7所示，一块导体接上a、b、c、d四个电极，将导

6、体放在匀强磁场之中，a、b间通以电流I，c、d间就会出现电势差，只要测出c、d间的电势差U，就可测得B. 分析 设c、d间电势差达到稳定，则U=EL，此时导电的自由电荷受到的电场力与洛伦兹力相平衡，即Eq=qvB，式中v为自由电荷的定向移动速度.由此可知 .设导体中单位体积内的自由电荷数为n,则电流I=nqsv 式中S为导体横截面积，S=Ld.因此 由此可知BU.这样只要将装置先在已知磁场中定出标度，就可通过测定U来确定B的大小了. 随着科学技术的发展突飞猛进，其应用领域越来越广泛，越来越贴近我们的生活，应该说科技就在我们的身边.这些是信息迁移类题目，有些材料内容是普通物理的内容，对中学生来讲