带电粒子在电磁场中运动实例

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1、带电粒子在电磁场中运动实例1、速度选择器速度选择器是洛伦兹力在现代科技应用的基础，要注意几点：（1）只要带电粒子所受静电力和洛伦兹力相反，且，则粒子在电磁复合场中一定做匀速直线运动，这一结论与粒子所带电荷的正负、多少无关。（2）要使静电力与洛伦兹力的方向相反，可将v，B，E三者中任意两个量的方向同时改变，但不能同时改变三个量的方向或者只改变其中一个量的方向，否则将破坏其速度选择功能。（3）速度选择器不仅选择速度的大小，而且还能选择速度的方向。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

2、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OOˊ运动，由Oˊ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2、磁流体发电磁流体发电是一种新型发电方式，它可以把物体的内能直接转化为电能，图1和

3、图2是其工作原理示意图。图1中的长方体是发电导管，其中空部分的长、高、宽分别为l、a、b，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R1相连。整个发电导管处于图2中磁场线圈产生的匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图所示。发电导管内有电阻率为ρ的高温、高速电离气体沿导管向右流动，并通过专用管道导出。由于运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。求：（1）发电导管上、下两个侧面哪个是电源的正极？（2）磁流体发电机的电动势E的大小？（3）回路中的电流大小？3、电磁流量计电磁流

4、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ρ，不计电

5、流表的内阻，则可求得流量为A.B.C.D.4、电磁泵在原子反应堆中抽动液态金属在医疗器械中抽动血液等导电液体时，由于不允许传动的机械部分与这些液体相接触，常使用一种电磁泵，如图所示这种电磁泵的结构，将导管放在磁场中，当电流穿过导电液体时，这种液体即被驱动，问：（1）这种电磁泵的原理是怎样的?（2）若导管内截面积为w×h，磁场的宽度为L，磁感应强度为B（看成匀强磁场），液体穿过磁场区域的电流强度为I，如图所示，求驱动力造成的压强差为多少?答案：（1）工作原理：电流在磁场中受安培力　　（2）＝I·h·B　　

6、　　　5、磁流体推进船磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用，图1是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成。如图2所示，通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m，工作时，在通道内沿z轴正方向加B=0.8T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两极板间的电压U=99.6V；海水沿y轴方向流过通道。已知海水的电阻率ρ=0.20Ω·m。（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；（2）船以vs=5.0m/s的速度匀速前进。以船为参照

7、物，海水以5.0m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水的速率增加到vd=8.0m/s。求此时金属板间的感应电动势U感。（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压按U'=U-U感计算，海水受到电磁力的80%可以转换为船的动力。当船以vs=5.0m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率。答案：(1)根据安培力公式,推力F1=I1Bb,其中I1=,R＝ρ则Ft=N，对海水推力的方向沿y轴正方向(向右)(2)U感=Bu感b=9.6V(3)根据欧姆定律，I2=A安培推力F2=I2Bb=

8、720N，对船的推力F=80%F2=576N，推力的功率P=Fvs=80%F2vs=2880W6、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的均匀磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面A和下侧面Aˊ之间会产生电热差，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的关系式中的比例系数K称为霍尔系数。霍尔效应可解释如下：外部磁场的洛仑兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，在导体板的