[例1]磁流体发电机原理图如右.等离子体高速从左向右喷射.两极板间有如图方向的匀强磁场.该发电机哪个极板为正极?两板间最大电压为多少? 解:由左手定则.正.负离子受的洛伦兹力分别向上.向下.所以上极板为正.正.负极板间会产生电场.当刚进入的正负离子受的洛伦兹力与电场力等值反向时.达到最大电压:U=Bdv.当外电路断开时.这也就是电动势E.当外电路接通时.极板上的电荷量减小.板间场强减小.洛伦兹力将大于电场力.进入的正负离子又将发生偏转.这时电动势仍是E=Bdv.但路端电压将小于Bdv. 在定性分析时特别需要注意的是: ⑴正负离子速度方向相同时.在同一磁场中受洛伦兹力方向相反. ⑵外电路接通时.电路中有电流.洛伦兹力大于电场力.两板间电压将小于Bdv.但电动势不变(和所有电源一样.电动势是电源本身的性质.) ⑶注意在带电粒子偏转聚集在极板上以后新产生的电场的分析.在外电路断开时最终将达到平衡态. [例2] 半导体靠自由电子和空穴导电.分为p型和n型两种.p型中空穴为多数载流子,n型中自由电子为多数载流子.用以下实验可以判定一块半导体材料是p型还是n型:将材料放在匀强磁场中.通以图示方向的电流I.用电压表判定上下两个表面的电势高低.若上极板电势高.就是p型半导体,若下极板电势高.就是n型半导体.试分析原因. 解:分别判定空穴和自由电子所受的洛伦兹力的方向.由于四指指电流方向.都向右.所以洛伦兹力方向都向上.它们都将向上偏转.p型半导体中空穴多.上极板的电势高,n型半导体中自由电子多.上极板电势低. 注意:当电流方向相同时.正.负离子在同一个磁场中的所受的洛伦兹力方向相同.所以偏转方向相同.3.洛伦兹力大小的计算 带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时.洛伦兹力充当向心力.由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式: [例3] 如图直线MN上方有磁感应强度为B的匀强磁场.正.负电子同时从同一点O以与MN成30°角的同样速度v射入磁场(电子质量为m.电荷为e).它们从磁场中射出时相距多远?射出的时间差是多少? 解:由公式知.它们的半径和周期是相同的.只是偏转方向相反.先确定圆心.画出半径.由对称性知:射入.射出点和圆心恰好组成正三角形.所以两个射出点相距2r.由图还可看出.经历时间相差2T/3.答案为射出点相距.时间差为.关键是找圆心.找半径和用对称. [例4] 一个质量为m电荷量为q的带电粒子从x轴上的P(a.0)点以速度v.沿与x正方向成60°的方向射入第一象限内的匀强磁场中.并恰好垂直于y轴射出第一象限.求匀强磁场的磁感应强度B和射出点的坐标. 解:由射入.射出点的半径可找到圆心O/.并得出半径为,射出点坐标为(0.). 带电粒子在磁场中的运动是高中物理的一个难点.也是高考的热点.在历年的高考试题中几乎年年都有这方面的考题.带电粒子在磁场中的运动问题.综合性较强.解这类问题既要用到物理中的洛仑兹力.圆周运动的知识.又要用到数学中的平面几何中的圆及解析几何知识. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

如图是磁流体发电机的原理示意图,金属板M、N正对着平行放置,且板面垂直于纸面,在两板之间接有电阻R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场,当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时。下列说法中正确的是
[     ]
A.N板的电势高于M板的电势
B.M板的电势高于N板的电势
C.R中有由b向a方向的电流
D.R中有由a向b方向的电流

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如图是磁流体发电工作原理示意图。发电通道是个长方体,其中空部分的长、高、宽分别为,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻相连。发电通道处于匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图。发电通道内有电阻率为的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动,运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差,使得电离气体以不变的流速通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题:

(1)判断发电机导体电极的正负极,求发电机的电动势E

(2)发电通道两端的压强差

(3)若负载电阻R阻值可以改变,当R减小时,电路中的电流会增大;但当R减小到R 0时,电流达到最大值(饱和值)Im;当R继续减小时,电流就不再增大,而保持不变。设变化过程中,发电通道内电离气体的电阻率保持不变。求R 0Im

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如图是磁流体发电工作原理示意图。发电通道是个长方体,其中空部分的长、高、宽分别为,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻相连。发电通道处于匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图。发电通道内有电阻率为的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动,运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差,使得电离气体以不变的流速通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题:

(1)判断发电机导体电极的正负极,求发电机的电动势E

(2)发电通道两端的压强差

(3)若负载电阻R阻值可以改变,当R减小时,电路中的电流会增大;但当R减小到R 0时,电流达到最大值(饱和值)Im;当R继续减小时,电流就不再增大,而保持不变。设变化过程中,发电通道内电离气体的电阻率保持不变。求R 0Im

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(2013北京市丰台区一模)如图是磁流体发电工作原理示意图。发电通道是个长方体,其中空部分的长、高、宽分别为,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻相连。发电通道处于匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图。发电通道内有电阻率为的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动,运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差,使得电离气体以不变的流速通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题:

(1)判断发电机导体电极的正负极,求发电机的电动势E

(2)发电通道两端的压强差

(3)若负载电阻R阻值可以改变,当R减小时,电路中的电流会增大;但当R减小到R 0时,电流达到最大值(饱和值)Im;当R继续减小时,电流就不再增大,而保持不变。设变化过程中,发电通道内电离气体的电阻率保持不变。求R 0Im

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(2013·北京丰台一模,23题)(18分)

如图是磁流体发电工作原理示意图。发电通道是个长方体,其中空部分的长、高、宽分别为,前后两个侧面是绝缘体,上下两个侧面是电阻可略的导体电极,这两个电极与负载电阻相连。发电通道处于匀强磁场里,磁感应强度为B,方向如图。发电通道内有电阻率为的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动,运动的电离气体受到磁场作用,产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差,使得电离气体以不变的流速通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题:

(1)判断发电机导体电极的正负极,求发电机的电动势E;

(2)发电通道两端的压强差

(3)若负载电阻R阻值可以改变,当R减小时,电路中的电流会增大;但当R减小到R 0时,电流达到最大值(饱和值)Im;当R继续减小时,电流就不再增大,而保持不变。设变化过程中,发电通道内电离气体的电阻率保持不变。求R 0和Im。

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同步练习册答案