磁流體發(fā)電是一種新型發(fā)電方式，圖1和圖2是其工作原理示意圖。圖1中的長方體是發(fā)電導(dǎo)管，其中空部分的長、高、寬分別為、、，前后兩個側(cè)面是絕緣體，上下兩個側(cè)面是電阻可略的導(dǎo)體電極，這兩個電極與負(fù)載電阻相連。整個發(fā)電導(dǎo)管處于圖2中磁場線圈產(chǎn)生的勻強(qiáng)磁場里，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向如圖所示。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為的高溫、高速電離氣體沿導(dǎo)管向右流動，并通過專用管道導(dǎo)出。由于運(yùn)動的電離氣體受到磁場作用，產(chǎn)生了電動勢。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速隨磁場有無而不同。設(shè)發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)電離氣體流速處處相同，且不存在磁場時電離氣體流速為，電離氣體所受摩擦阻力總與流速成正比，發(fā)電導(dǎo)管兩端的電離氣體壓強(qiáng)差維持恒定，求：

（1）不存在磁場時電離氣體所受的摩擦阻力F多大；

（2）磁流體發(fā)電機(jī)的電動勢E的大��；

（3）磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率P。

     


解：（1）不存在磁場時，由力的平衡得

（2）設(shè)磁場存在時的氣體流速為，則磁流體發(fā)電機(jī)的電動勢

回路中的電流

電流I受到的安培力

設(shè)為存在磁場時的摩擦阻力，依題意

存在磁場時，由力的平衡得

根據(jù)上述各式解得

（3）磁流體發(fā)電機(jī)發(fā)電導(dǎo)管的輸入功率

由能量守恒定律得   故


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


如圖（a）兩相距L=0.5m的平行金屬導(dǎo)軌固定于水平面上，導(dǎo)軌左端與阻值R=2Ω的電阻連接，導(dǎo)軌間虛線右側(cè)存在垂直導(dǎo)軌平面的勻強(qiáng)磁場，質(zhì)量m=0.2kg的金屬桿垂直于導(dǎo)軌上，與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌與金屬桿的電阻可忽略，桿在水平向右的恒定拉力作用下由靜止開始運(yùn)動，并始終與導(dǎo)軌垂直，其v-t圖像如圖（b）所示，在15s時撤去拉力，同時使磁場隨時間變化，從而保持桿中電流為0，求：

（1）金屬桿所受拉力的大小為F；

（2）0-15s勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為；

（3）15-20s內(nèi)磁感應(yīng)強(qiáng)度隨時間的變化規(guī)律。

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖17所示，固定的凹槽水平表面光滑，其內(nèi)放置Ｕ形滑板Ｎ，滑板兩端為半徑Ｒ＝0.45m的1/4圓弧面，Ａ和Ｄ分別是圓弧的端點(diǎn)，ＢＣ段表面粗糙，其余段表面光滑．小滑塊Ｐ1和Ｐ2的質(zhì)量均為m，滑板的質(zhì)量Ｍ＝4m．Ｐ1和Ｐ2與ＢＣ面的動摩擦因數(shù)分別為μ1=0.10和μ2=0.40，最大靜摩擦力近似等于滑動摩擦力．開始時滑板緊靠槽的左端，Ｐ2靜止在粗糙面的Ｂ點(diǎn)．Ｐ1以v0　=　4.0m/s的初速度從Ａ點(diǎn)沿弧面自由滑下，與Ｐ２發(fā)生彈性碰撞后，Ｐ1處在粗糙面Ｂ點(diǎn)上．當(dāng)Ｐ2滑到Ｃ點(diǎn)時，滑板恰好與槽的右端碰撞并牢固粘連，Ｐ2繼續(xù)滑動，到達(dá)Ｄ點(diǎn)時速度為零．Ｐ1與Ｐ2視為質(zhì)點(diǎn)，取g =10m/s2，問：

　　(1) Ｐ1在ＢＣ段向右滑動時，滑板的加速度為多大？

　　(2) ＢＣ長度為多少？Ｎ、Ｐ1、Ｐ2最終靜止后，Ｐ1與Ｐ2間的距離為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，PR是一塊長為L=4 m的絕緣平板固定在水平地面上，整個空間有一個平行于PR的勻強(qiáng)電場E，在板的右半部分有一個垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場B，一個質(zhì)量為m=0．1 kg，帶電量為q=0．5 C的物體，從板的P端由靜止開始在電場力和摩擦力的作用下向右做勻加速運(yùn)動，進(jìn)入磁場后恰能做勻速運(yùn)動。當(dāng)物體碰到板R端的擋板后被彈回，若在碰撞瞬間撤去電場，物體返回時在磁場中仍做勻速運(yùn)動，離開磁場后做勻減速運(yùn)動停在C點(diǎn)，PC=L/4，物體與平板間的動摩擦因數(shù)為μ=0．4，取g=10m/s2 ，求：

（1）判斷物體帶電性質(zhì)，正電荷還是負(fù)電荷？

（2）物體與擋板碰撞前后的速度v1和v2

（3）磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小

（4）電場強(qiáng)度E的大小和方向

 

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，在方向豎直向上的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B特斯拉的勻強(qiáng)磁場中有兩條光滑固定的平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ，導(dǎo)軌足夠長，間距為L，其電阻不計，導(dǎo)軌平面與磁場垂直。ab、cd為兩根垂直于導(dǎo)軌水平放置的金屬棒，其接入回路中的電阻均為R，質(zhì)量均為m。與金屬導(dǎo)軌平行的水平細(xì)線一端固定，另一端與cd棒的中點(diǎn)連接，細(xì)線能承受的最大拉力為T，一開始細(xì)線處于伸直狀態(tài)，ab棒在平行導(dǎo)軌的水平拉力F（未知）的作用下以加速a向右做勻加速直線運(yùn)動，兩根金屬棒運(yùn)動時始終與導(dǎo)軌接觸良好且與導(dǎo)軌垂直。求:

（1）經(jīng)多長時間細(xì)線被拉斷？

（2）若在細(xì)線被拉斷瞬間撤去拉力F，兩棒最終的速度各為多大？

  （3）若在細(xì)線被拉斷瞬間撤去拉力F，兩根金屬棒之間距離增量△x的最大值是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：


某同學(xué)利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象設(shè)計了一種發(fā)電裝置。如圖1為裝置示意圖，圖2為俯視圖，將8塊相同的磁鐵N、S極交錯放置組合成一個高h = 0.5m、半徑r = 0.2m的圓柱體，并可繞固定的OO′軸轉(zhuǎn)動。圓柱外側(cè)附近每個磁場區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B = 0.2T，磁場方向都垂直于圓柱表面，相鄰兩個區(qū)域的磁場方向相反。緊靠圓柱外側(cè)固定一根與圓柱體等長的金屬桿ab，桿與圓柱平行，桿的電阻R = 0.4Ω。從上往下看，圓柱體以ω=100rad/s的角速度順時針方向勻速轉(zhuǎn)動。以轉(zhuǎn)到如圖所示的位置為t = 0的時刻。取g = 10m/s2，π2 = 10。求：

（1）圓柱轉(zhuǎn)過八分之一周期的時間內(nèi)，ab桿中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的大小E；

（2）如圖3所示，M、N為水平放置的平行板電容器的兩極板，極板長L0 = 0.314 m，兩板間距d = 0.125m�，F(xiàn)用兩根引線將M、N分別與a、b相連。若在t = 0的時刻，將一個電量q = +1.00×10-6C、質(zhì)量m =1.60×10-8kg的帶電粒子從緊臨M板中心處無初速釋放。求粒子從M板運(yùn)動到N板所經(jīng)歷的時間t。不計粒子重力。

（3）在如圖3所示的兩極板間，若在t = 0的時刻，上述帶電粒子從靠近M板的左邊緣處以初速度v0水平射入兩極板間。若粒子沿水平方向離開電場，求初速度v0的大小，并在圖中畫出粒子對應(yīng)的運(yùn)動軌跡。不計粒子重力。

 


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科目：高中物理 來源： 題型：


隨著越來越高的摩天大樓在各地的落成，至今普遍使用的鋼索懸掛式電梯已經(jīng)漸漸地不適用了．這是因為鋼索的長度隨著樓層的增高而相應(yīng)增加，這樣這些鋼索會由于承受不了自身的重量，還沒有掛電梯就會被扯斷．為此，科學(xué)技術(shù)人員正在研究用磁動力來解決這個問題．如圖所示就是一種磁動力電梯的模擬機(jī)，即在豎直平面上有兩根很長的平行豎直軌道，軌道間有垂直軌道平面的勻強(qiáng)磁場B1和B2，且B1和B2的方向相反，大小相等，即B1= B2=1T,兩磁場始終豎直向上作勻速運(yùn)動．電梯橋廂固定在如圖所示的一個用超導(dǎo)材料制成的金屬框abcd內(nèi)（電梯橋廂在圖中未畫出），并且與之絕緣．電梯載人時的總質(zhì)量為5×103kg，所受阻力f=500N，金屬框垂直軌道的邊長Lcd =2m，兩磁場的寬度均與金屬框的邊長Lac相同，金屬框整個回路的電阻R=9.5×10－4Ω，假如設(shè)計要求電梯以v1=10m/s的速度向上勻速運(yùn)動，那么，

（1）磁場向上運(yùn)動速度v0應(yīng)該為多大？

（2）在電梯向上作勻速運(yùn)動時，為維持它的運(yùn)動，外界必須提供能量，那么這些能量是由誰提供的？此時系統(tǒng)的效率為多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，兩條相距l=0.20m的平行光滑金屬導(dǎo)軌中間水平，兩端翹起。中間水平部分MN、PQ長為d=1.50m，在此區(qū)域存在豎直向下的勻強(qiáng)磁場B=0.50T，軌道右端接有電阻R=1.50Ω。一質(zhì)量為m=10g的導(dǎo)體棒從左端高H=0.80m處由靜止下滑，最終停在距MP右側(cè)L=1.0m處，導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并接觸良好。已知導(dǎo)體棒的電阻r=0.50Ω，其他電阻不計，g取10m/s2。求：

（1）導(dǎo)體棒第一次進(jìn)入磁場時，電路中的電流；

（2）導(dǎo)體棒在軌道右側(cè)所能達(dá)到的最大高度；

（3）導(dǎo)體棒運(yùn)動的整個過程中，通過電阻R的電量。

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科目：高中物理 來源： 題型：


關(guān)于電荷所受洛侖茲力和電場力，正確的說法是：

A.電荷在磁場中一定受洛侖茲力作用

B.電荷在電場中一定受電場力作用

C.電荷所受電場力方向一定跟該處電場強(qiáng)度方向一致

D.電荷所受電場力方向一定跟該處電場強(qiáng)度方向相反

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同步練習(xí)冊答案