电荷在磁场中运动常见错误例析

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1、电荷在磁场中运动常见错误例析acbB后前图１例题１：为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图１所示的流量计。该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c，左右两端开口。在垂直于上下底面方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在前后两个内侧面分别固定有金属板作为电极。污水充满管口从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内排出的污水体积）下列说法正确的是（）Ａ、若污水中正离子较多，则前表面比后表面电势高Ｂ、前表面的电势一定低于后表面的电势，与哪种离子多无关Ｃ、污水中离子浓度越高电压表的示数将越大Ｄ、污水流量Q与U成正比

2、，与a、b无关［错误解1］错选Ａ、Ｃ［错误解2］漏选Ｄ［正确解］ＢＤ［错误分析］（１）有同学对霍尔效应原理和电磁流量计原理分不清；（２）有同学不会分析计算流量Ｑ和电压Ｕ之间的关系；（３）有同学计算过程中对各个物理量的关系混淆。［针对练习］练习１：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２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

3、匀场场，磁场方向垂直于前后两表面。当导体液体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上下表面分别与一串接子电阻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ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（）abc图２A、B、C、ＡＢＮＳ图３D、练习２：磁流体发电机是一项新兴技术，它可以把气体的内能直接转化为电能，如图３是磁流体发电机的装置：A、B组成一对平行电极，两极间距d5，内有磁感应强度B的匀强磁场，现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体含有大量带正电和带负电的微粒，而从整体来说呈中性）垂直喷射入磁场，每个离子的速度v，电量大小q，忽略两极之间的等效内阻，稳定时，电势较高的

4、是　极，磁流体发电机的电动势　　　,外电路电阻为R，则R所消耗的功率为P=　　　　　　。ＡＡ／dhI图４练习3：如图４所示，厚度h，宽度d的导体放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面Aˊ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和磁感应强度B的关系为U=kIB/d,式中的比例系数k称为霍尔系数。设电流I是由电子的定向流动形成的，由于的平均定向速度V，电量e，回答下列问题：（1）达到稳定状态时导体板上侧面A的电势　　　　下侧面Aˊ的电势（填“高于”、“低于”、“等于”）；（2）由静电力和洛仑

5、兹力平衡条件，证明霍尔效应中的霍尔系数为k=1/ne，其中n代表导体板的单位体积中的电子个数。例题２：如图５所示，一带电粒子在某一高度处以初速度V0竖直下落，落地速度的大小为V1，下落所用的时间为t1.如果在其下落的空间有电场强度为E，方向水平向左的匀强电场和水平指向纸面内，磁感应强度为B的匀强磁场，且有V0=E/B，此时该粒子仍多原高度处以向下的初速度V0开始下落，落地时速度大小为V2，下落所用的时间为t2,则下列关系中正确的是　　　　（　　　　）ＥＢV0图５A、v2=v1,t2=t1B、v2t1C、v2>v1,t2

6、解1］选Ａ［错误解2］选Ｃ［正确解］选Ｂ［错误分析］选Ａ的同学是只分析出了开始时有Ｅq=Bpv0,水平方向合力为零，竖直方向只受重力所以和第一种情况一样，在竖直方向作自由落体运动，所以时间相等、速度相等；选Ｃ的同学以为后一种情况有电场力做正功，洛仑兹力不做功，所以落地时的速度大于第一种情况，因为平均速度大所以下落时间短。事实上第二种情况时，加速下落后，洛仑兹力会变大，会向洛仑兹力方向偏转，所以电场力做负功，下落速度会变小，下落时间会变长。－＋abpB图６［针对练习］练习１：如图６所示，带电平行板间匀强电场竖直向上，匀强磁场方向垂直纸面向里，某带电小球从光滑轨道上的a点自由滑下，

7、经轨道端点p进入板间后恰好沿水平方向做直线运动。现使小球从稍低些的b点开始自由滑下，在经过p点进入板间后的运动过程中，以下分析不正确的是（　　）Ａ、其动能将会增大Ｂ、其电势能将会增大Ｃ、小球所受的洛仑兹力将会逐渐增大Ｄ、小球受到的电场力将会增大练习２：如图７所示，一带电小圆环套在光滑大圆环上，大圆环处在垂直圆环面指向纸内的匀强磁场和竖直向上的匀强电场中，小圆环在大圆环上作匀速圆周运动，则下列说法中正确的是（　　　）Ａ、沿垂直纸面向里望去，小圆环m´在大环上绕行方向为逆时针方向Ｂ、运动过程中因