目前我国正在研制一种新型发电机,叫做磁流体发电机。如图所示是它的原理图。将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,但从总体来说呈中性)以水
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目前我国正在研制一种新型发电机,叫做磁流体发电机。如图所示是它的原理图。将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,但从总体来说呈中性)以水
题型:不详
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目前我国正在研制一种新型发电机,叫做磁流体发电机。如图所示是它的原理图。将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒,但从总体来说呈中性)以水平速度v通过两水平放置的平行金属板的空间,空间存在磁感应强度为B的匀强磁场,这时金属板就会聚集电荷,形成电压。设金属板长度为a,宽度为b,两板间距为d,并且有电阻R接在两板间。该等离子体充满板间的空间,其电阻率为ρ,求S闭合后。
(1)通过R的电流;
(2)两板间的电场强度的大小;
(3)为使等离子体以恒定速度v通过磁场,必须使通道两端保持一定的压强差,压强差Δp为多大?
答案
(1)I=
(2)E=
(3)Δp=
解析
(1)将导电流体等效成长为d的导体,以速度v切割磁感线,故发电机的电动势
E
1
="Bdv " ①
内阻r=ρ
②
通过R的电流I=
③
由①②③联立解得I=
④
(2)两板间的场强E=
⑤
S闭合后两板间的电压U="IR " ⑥
联立④⑤⑥解得E=
⑦
(3)导电流体受的安培力与它受的压力差相等,即ΔP·bd="Bid " ⑧
联立⑥⑧解得Δp=
⑨
举一反三
如图3-6-6所示,空间有一个方向水平的有界匀强磁场区域,一矩形导线框,自磁场上
方某一高度处自由下落,然后进入磁场.进入磁场时,导线框平面与磁场方向垂直.则在进入时,导线框的速度图象可能( )
图3-6-6
题型:不详
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一质量为m的金属杆ab,以一定的初速度v
0
从一光滑平行金属导轨底端向上滑行,导轨平面与水平面成30°角,两导轨上端用一电阻R相连,如图3-6-13所示.磁场垂直斜面向上,导轨与杆的电阻不计,金属杆向上滑行到某一高度后又返回到底端.则在此过程中( )
图 3-6-13
A.向上滑行的时间大于向下滑行的时间
B.电阻R上产生的热量向上滑行时大于向下滑行时
C.通过电阻R的电荷量向上滑行时大于向下滑行时
D.杆a、b受到的磁场力的冲量向上滑行时大于向下滑行时
题型:不详
难度:
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如图12-59所示,MN、PQ是两根足够长固定的平行金属导轨,其间距为L,导轨平面与水平面的夹角为α.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方向的匀强磁场,磁感应强度为B,在导轨的M、P端连接一阻值为R的电阻,一根垂直于导轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止释放沿导轨下滑,已知ab与导轨间的动摩擦因数为μ.
图12-59
(1)分析ab棒下滑过程中的运动性质,画出其受力示意图.
(2)求ab棒的最大速度.
题型:不详
难度:
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如图12-63所示,ef、gh为水平放置的足够长的平行光滑导轨,导轨间距为L=1 m,导轨左端连接一个R=2 Ω的电阻,将一根质量为0.2 kg的金属棒cd垂直地放置导轨上,且与导轨接触良好,导轨与金属棒的电阻均不计,整个装置放在磁感应强度为B=2 T的匀强磁场中,磁场方向垂直于导轨平面向下.现对金属棒施加一水平向右的拉力F,使棒从静止开始向右运动.试解答以下问题.
图12-63
(1)若施加的水平外力恒为F=8 N,则金属棒达到的稳定速度v
1
是多少?
(2)若施加的水平外力的功率恒为P=18 W,则金属棒达到的稳定速度v
2
是多少?
(3)若施加的水平外力的功率恒为P=18 W,则从金属棒开始运动到速度v
3
=2 m/s的过程中电阻R产生的热量为8.6 J,则该过程所需的时间是多少?
题型:不详
难度:
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如图12-72所示,两根很长的光滑的平行导轨相距L,放在水平面内,其左端接有电容器、阻值为R
1
和R
2
的电阻,整个装置放在磁感应强度为B的匀强磁场中,现用大小为F的恒力水平拉棒ab,使它沿垂直棒的方向向右运动,棒ab与导轨的电阻不计.试求:
图12-72
(1)棒ab运动的最大速度;
(2)若棒达到最大速度以后突然停止,则停止瞬间棒所受安培力的大小和方向.
题型:不详
难度:
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