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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??;(2)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
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