由于受地球信風帶和盛行西風帶的影響，海洋中一部分海水做定向流動，稱為風海流，風海流中蘊藏著巨大的動力資源．因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨風海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使海流中的正、負離子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，便可用來發(fā)電．

如圖為一利用風海流發(fā)電的磁流體發(fā)電機原理示意圖，用絕緣材料制成一個橫截面為矩形的管道，在管道的上、下兩個內(nèi)表面裝有兩塊金屬板M、N，金屬板長為a，寬為b，兩板間的距離為d．將管道沿風海流方向固定在風海流中，在金屬板之間加一水平勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B，方向由南向北，用導(dǎo)線將M、N外側(cè)連接電阻為R的航標燈(圖中未畫出)．工作時，海水從東向西流過管道，在兩金屬板之間形成電勢差，可以對航標燈供電．設(shè)管道內(nèi)海水的流速處處相同，且速率恒為v，海水的電阻率為ρ，海水所受摩擦阻力與流速成正比，比例系數(shù)為k．

(1)求磁流體發(fā)電機電動勢E的大小，并判斷M、N兩板哪個板電勢較高；

(2)由于管道內(nèi)海水中有電流通過，磁場對管道內(nèi)海水有力的作用，求此力的大小和方向；

(3)求在t時間內(nèi)磁流體發(fā)電機消耗的總機械能．

答案：
解析：

　　解：(1)磁流體發(fā)電機電動勢E＝Bdv　　(2分)

　　用左手定則判斷出正離子向N板偏轉(zhuǎn)，因此N板的電勢高　　(1分)

　　(2)兩板間海水的電阻r＝，　　(2分)

　　回路中的電流　　(1分)

　　磁場對管道內(nèi)海水的作用力F磁＝BId　　(2分)

　　解得F磁＝　　(1分)

　　方向與v方向相反(水平向東)　　(1分)

　　(3)在t時間內(nèi)管道中海水移動的距離為　　(1分)

　　在t時間內(nèi)克服摩擦阻力的功，　　(1分)

　　克服磁場力做功　　(1分)

　　在t時間內(nèi)磁流體發(fā)電機消耗的總機械能(k＋)v2t(2分)


練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目：高中物理 來源： 題型：038

由于受地球信風帶和盛西風帶的影響，在海洋中形成一種河流稱為海流，海流中蘊藏著巨大的動力資源．據(jù)統(tǒng)計，世界大洋中所有海洋的發(fā)電能力達109kW．早在19世紀法拉第就曾設(shè)想利用磁場使海洋發(fā)電，因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使這些帶電離子向相反方向偏轉(zhuǎn)，便有可能發(fā)出電來．目前，日本的一些科學家將計劃利用海流建造一座容量為1500kW的磁流體發(fā)電機．如圖所示為一磁流體發(fā)電機的原理示意圖，上、下兩塊金屬板M、N水平放置浸沒在海水里，金屬板面積均為S=60m2，板間相距d=120m，海水的電阻率=0.5/m．在金屬板之間加一勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.1T，方向由南向北，海水從東向西以v=5m/s流過兩金屬板之間，將在兩板之間形成電勢差．

 

　�。�1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，哪塊金屬板的電勢較高？

 

　　（2）由金屬板和海水流動所構(gòu)成的電源的電動勢E及其內(nèi)電阻r各為多少？

 

　�。�3）若用此發(fā)電裝置給一電阻為29的航標燈供電，則在8h內(nèi)航標燈所消耗的電能為多少？

 

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科目：高中物理 來源：物理教研室 題型：038

由于受地球信風帶和盛西風帶的影響，在海洋中形成一種河流稱為海流，海流中蘊藏著巨大的動力資源．據(jù)統(tǒng)計，世界大洋中所有海洋的發(fā)電能力達109kW．早在19世紀法拉第就曾設(shè)想利用磁場使海洋發(fā)電，因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使這些帶電離子向相反方向偏轉(zhuǎn)，便有可能發(fā)出電來．目前，日本的一些科學家將計劃利用海流建造一座容量為1500kW的磁流體發(fā)電機．如圖所示為一磁流體發(fā)電機的原理示意圖，上、下兩塊金屬板M、N水平放置浸沒在海水里，金屬板面積均為S=60m2，板間相距d=120m，海水的電阻率=0.5/m．在金屬板之間加一勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.1T，方向由南向北，海水從東向西以v=5m/s流過兩金屬板之間，將在兩板之間形成電勢差．

 

　�。�1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，哪塊金屬板的電勢較高？

 

　�。�2）由金屬板和海水流動所構(gòu)成的電源的電動勢E及其內(nèi)電阻r各為多少？

 

　�。�3）若用此發(fā)電裝置給一電阻為29的航標燈供電，則在8h內(nèi)航標燈所消耗的電能為多少？

 

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科目：高中物理 來源：江蘇官林中學2006－2007高三物理期末復(fù)習練習七、八 題型：038

由于受地球信風帶和盛西風帶的影響，在海洋中形成一種河流叫做海流．海流中蘊藏著巨大的動力資源，據(jù)統(tǒng)計，世界大洋中有海洋的發(fā)電能力可達109 KW．早在19世紀法拉弟就曾設(shè)想，利用磁場使海洋發(fā)電．

海洋中含大量的帶電離子，這些離子隨海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使這些帶電離子向相反方向偏轉(zhuǎn)，便有可能發(fā)出電來．目前，日本的一些科學家將設(shè)計利用海流建造一座容量為1500 KW的磁流體發(fā)電機．

如圖，為一個磁流體發(fā)電機的原理示意圖．上、下兩塊金屬板M、N水平放置浸沒在海水里，金屬板面積為s＝1×103 m2，板間相距d＝100 m，海水的電阻率ρ＝0.25 Ωm．在金屬板間加一勻強磁場，磁感應(yīng)強度為B＝0.1 T，方向由南向北，海水從東向西以速度v＝5 m/s流過兩金屬板間，將在兩板間形成電勢差．

(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，哪塊金屬板的電勢較高？

(2)由金屬板和海水所構(gòu)成的電源的電動勢E及其內(nèi)阻r各為多大？

(3)若用此發(fā)電裝置給一個電阻為20 Ω的航標燈供電，則在8 h內(nèi)航標燈所消耗的電能是多少？

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科目：高中物理 來源：2009年3月帶電粒子在電場磁場中的運動新題 題型：038

由于受地球信風帶和盛西風帶的影響，在海洋中形成一種河流稱為海流．海流中蘊藏著巨大的動力資源．據(jù)統(tǒng)計，世界大洋中所有海洋的發(fā)電能力達109 kW．早在19世紀法拉第就曾設(shè)想，利用磁場使海流發(fā)電，因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使這些帶電離子向相反方向偏轉(zhuǎn)，便有可能發(fā)出電來．目前，日本的一些科學家將計劃利用海流建造一座容量為1 500 kW的磁流體發(fā)電機．如圖所示為一磁流體發(fā)電機的原理示意圖，上、下兩塊金屬板MN水平放置浸沒在海水里，金屬板面積均為S＝l×102 m2，板間相距d＝100 m海水的電阻率ρ＝0.25 Ω·m在金屬板之間加一勻強磁場，磁感應(yīng)強度B＝0.1 T，方向由南向北，海水從東向西以速度v＝5 m/s流過兩金屬板之間，將在兩板之間形成電勢差．

(1)達到穩(wěn)定狀態(tài)時，哪塊金屬板的電勢較高？

(2)由金屬板和海水流動所構(gòu)成的電源的電動勢E及其內(nèi)電阻r各為多少？

(3)若用此發(fā)電裝置給一電阻為20 Ω的航標燈供電，則在8 h內(nèi)航標燈所消耗的電能為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

由于受地球信風帶和盛西風帶的影響，在海洋中形成一種河流稱為海流。海流中蘊藏著巨大的動力資源。據(jù)統(tǒng)計，世界大洋中所有海洋的發(fā)電能力達109 kW。早在19世紀法拉第就曾設(shè)想，利用磁場使海流發(fā)電，因為海水中含有大量的帶電離子，這些離子隨海流做定向運動，如果有足夠強的磁場能使這些帶電離子向相反方向偏轉(zhuǎn)，便有可能發(fā)出電來。目前，日本的一些科學家將計劃利用海流建造一座容量為1 500 kW的磁流體發(fā)電機。如圖所示為一磁流體發(fā)電機的原理示意圖，上、下兩塊金屬板MN水平放置浸沒在海水里，金屬板面積均為S=l×102m2，板間相距d=100 m海水的電阻率ρ=0.25 Ω·m在金屬板之間加一勻強磁場，磁感應(yīng)強度B=0.1T，方向由南向北，海水從東向西以速度v=5 m/s流過兩金屬板之間，將在兩板之間形成電勢差。

（1）達到穩(wěn)定狀態(tài)時，哪塊金屬板的電勢較高?

（2）由金屬板和海水流動所構(gòu)成的電源的電動勢E及其內(nèi)電阻r各為多少?

（3）若用此發(fā)電裝置給一電阻為20 Ω的航標燈供電，則在8 h內(nèi)航標燈所消耗的電能為多少?

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