磁流體發(fā)電機(jī)模型

1、1. 目前，世界上正在研究一種新型發(fā)電機(jī)叫磁流體發(fā)電機(jī)，如圖表示它的原理：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓，以下說(shuō)法不正確的是（ ）A. B板帶正電B. A板帶正電C. 其他條件不變，只增大射入速度，UAB增大D. 其他條件不變，只增大磁感應(yīng)強(qiáng)度，UAB增大2. 磁流體發(fā)電是一項(xiàng)新興技術(shù)，如圖是它的示意圖。相距為d的兩平行金屬板P、Q之間有一個(gè)很強(qiáng)的磁場(chǎng)。一束等離子體（即高溫下電離的氣體，含有大量正、負(fù)帶電粒子）以速度v沿垂直于磁場(chǎng)的方向射入磁場(chǎng)，由于等離子體在磁場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，P、Q板上就會(huì)聚集電荷，從而在兩板間產(chǎn)生電壓。

2、若P、Q兩板間的磁場(chǎng)、電場(chǎng)按勻強(qiáng)磁場(chǎng)、勻強(qiáng)電場(chǎng)處理，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。（1）求這個(gè)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E；（2）發(fā)電機(jī)的輸出端a、b間接有阻值為R的電阻，發(fā)電機(jī)的內(nèi)電阻為r。a. 在圖示磁極配置的情況下，判斷通過(guò)電阻R的電流方向；b. 計(jì)算通過(guò)電阻R的電流大小I。3. 如圖是磁流體發(fā)電工作原理示意圖。發(fā)電通道是個(gè)長(zhǎng)方體，其中空部分的長(zhǎng)、高、寬分別為1、a、b，前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的導(dǎo)體電極，這兩個(gè)電極與負(fù)載電阻R相連。發(fā)電通道處于勻強(qiáng)磁場(chǎng)里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖。發(fā)電通道內(nèi)有電阻率為的高溫等離子電離氣體沿導(dǎo)管高速向右流動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的電離氣體受到磁場(chǎng)作用，產(chǎn)生了電動(dòng)勢(shì)。發(fā)電通道

3、兩端必須保持一定壓強(qiáng)差，使得電離氣體以不變的流速v通過(guò)發(fā)電通道。不計(jì)電離氣體所受的摩擦阻力。根據(jù)提供的信息完成下列問(wèn)題：（1）判斷發(fā)電機(jī)導(dǎo)體電極的正負(fù)極，求發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E；（2）發(fā)電通道兩端的壓強(qiáng)差；4. 如圖所示是磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖。已知平行金屬板A、B間距d=0.15m，其間有與極板平行的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小B=0.1T，等離子體以速度v=2×103m/s平行于極板從左側(cè)垂直磁場(chǎng)射入。負(fù)載電阻R=5。則（1）哪個(gè)極板是正極板？（2）該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為多少？5. 磁流體推進(jìn)船的動(dòng)力來(lái)源于電流與磁場(chǎng)間的相互作用，其工作原理如下圖所示，推進(jìn)器矩形通道由四塊板所圍，通道

4、長(zhǎng)a=1.0m，寬b=0.20m，高c=0.08m，其中兩側(cè)面是金屬板，上下兩板為絕緣板。兩金屬板間所加電壓為U=220V，且位于x=0處的金屬板電勢(shì)較高，通道內(nèi)部可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)。試求：（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大?。唬?）若在通道內(nèi)灌滿(mǎn)海水（導(dǎo)體），海水的電阻率=0.22，兩金屬板間海水的電阻R為多大？（已知導(dǎo)體電阻R=，式中是導(dǎo)體的電阻率，是導(dǎo)體的長(zhǎng)度，S是導(dǎo)體的橫截面積）（3）若船靜止時(shí)通道內(nèi)灌滿(mǎn)海水，并在通道內(nèi)沿z軸正方向加B=8.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求這時(shí)推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小和方向。答案解析1. B 解析：大量帶正電和帶負(fù)電的微粒向右進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，由左手定則可以判斷正電荷受到的洛倫茲力向下，所

5、以正電荷會(huì)聚集到B板上，負(fù)電荷受到的洛倫茲力向上，負(fù)電荷聚集到A板上，故B板相當(dāng)于電源的正極，A板相當(dāng)于電源的負(fù)極，所以通過(guò)電阻R的電流從下到上，故A正確，B錯(cuò)誤。當(dāng)粒子受力平衡時(shí)，洛倫茲力與電場(chǎng)力相等，即：qvB=qE=，增大射入速度或增大磁感應(yīng)強(qiáng)度都可以使UAB增大。故CD正確。本題選擇不正確的，故選B。2. 解：最終電荷受到洛倫茲力和電場(chǎng)力平衡，有：qvB=q，解得v=。流速Q(mào)=vS=（）2=。答：Q與E的關(guān)系表達(dá)式為Q=。3. 解：（1）最終電荷在電場(chǎng)力和洛倫茲力作用下處于平衡，有：qvB=q，得發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E=Bdv；（2）a. 根據(jù)左手定則，正電荷向上偏轉(zhuǎn)，所以P帶正電，為直流電

6、源的正極，通過(guò)電阻R的電流方向：從a到b；b. 根據(jù)閉合電路歐姆定律有：I=通過(guò)電阻R的電流大小為：I=。答：（1）這個(gè)發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)E為Bdv；（2）a. 在圖示磁極配置的情況下，通過(guò)電阻R的電流方向?yàn)閺腶到b；b. 通過(guò)電阻R的電流大小I為。 4. 解：（1）正離子在洛倫茲力的作用下偏向A板，A板是正極板。（2）設(shè)穩(wěn)定時(shí)電動(dòng)勢(shì)為E，洛倫茲力與電場(chǎng)力平衡，有：qvB=代入數(shù)據(jù)解得：E=30V。答：（1）A極板是正極板；（2）該發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)為30V。5. 解：（1）沿x方向，E=；（2）視ac面為導(dǎo)體的橫截面積，b為導(dǎo)體的長(zhǎng)度，根據(jù)所給的規(guī)律得=0.22×=0.55；（3）I=363.64A對(duì)海水推力F=BIb=8.0×363.64×0.20N582.0N位于處的金