微型专题8 洛伦兹力作用下的实例分析
[学科素养与目标要求]
物理观念：知道速度选择器、磁流体发电机、电磁流量计和霍尔效应的原理．
科学思维：进一步了解洛伦兹力在科技生活中的应用，提高学生的综合分析和计算能力．
科学态度与责任：体会洛伦兹力的应用实例给现代科技生活带来的变化．
一、速度选择器
1．装置及要求
如图1，两极板间存在匀强电场和匀强磁场，二者方向互相垂直，带电粒子从左侧射入，不计粒子重力．
图1
2．带电粒子能够沿直线匀速通过速度选择器的条件是qE＝qvB，即v＝.
3．速度选择器的特点
(1)v的大小等于E与B的比值，即v＝.速度选择器只对选择的粒子速度有要求，而对粒子的质量、电荷量大小及带电正、负无要求．
(2)当v＞时，粒子向f方向偏转，F电做负功，粒子的动能减小，电势能增大．
(3)当v＜时，粒子向F电方向偏转，F电做正功，粒子的动能增大，电势能减小．
例1 在两平行金属板间，有如图2所示的互相正交的匀强电场和匀强磁场．α粒子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，恰好能沿直线匀速通过．供下列各小题选择的选项有：
图2
A．不偏转
B．向上偏转
C．向下偏转
D．向纸内或纸外偏转
(1)若质子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________．
(2)若电子以速度v0从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，电子将________．
(3)若质子以大于v0的速度从两板左侧正中央垂直于电场方向和磁场方向射入时，质子将________．
(4)若增大匀强磁场的磁感应强度，其他条件不变，电子以速度v0沿垂直于电场和磁场的方向，从两板左侧正中央射入时，电子将________．
答案 (1)A (2)A (3)B (4)C
解析 设带电粒子的带电荷量为q，匀强电场的电场强度为E，匀强磁场的磁感应强度为B.带电粒子以速度v0从左侧垂直射入正交的匀强电场和匀强磁场中时，若粒子带正电荷，则所受电场力方向向下，大小为qE；所受磁场力方向向上，大小为Bqv0.沿直线匀速通过时，显然有Bqv0＝qE，v0＝，即沿直线匀速通过时，带电粒子的速度与其带电荷量无关．如果粒子带负电荷，所受电场力方向向上，磁场力方向向下，上述结论仍然成立．所以，第(1)(2)两小题应选A.若质子以大于v0的速度从左侧射向两板之间，所受磁场力将大于电场力，质子带正电荷，将向上偏转，第(3)小题应选B.磁场的磁感应强度B增大，其他条件不变，电子所受磁场力大于电场力，电子带负电荷，所受磁场力方向向下，将向下偏转，所以第(4)小题应选C.
