磁流体发电机模型.doc

1. 目前，世界上正在研究一种新型发电机叫磁流体发电机，如图表示它的原理：将一束等离子体喷射入磁场，在磁场中有两块金属板A、B，这时金属板上就会聚集电荷，产生电压，以下说法不正确的是（ ）A. B板带正电B. A板带正电C. 其他条件不变，只增大射入速度，UAB增大D. 其他条件不变，只增大磁感应强度，UAB增大2. 磁流体发电是一项新兴技术，如图是它的示意图。相距为d的两平行金属板P、Q之间有一个很强的磁场。一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）以速度v沿垂直于磁场的方向射入磁场，由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转，P、Q板上就会聚集电荷，从而在两板间产生电压。若P、Q两板间的磁场、电场按匀强磁场、匀强电场处理，磁感应强度为B。（1）求这个发电机的电动势E；（2）发电机的输出端a、b间接有阻值为R的电阻，发电机的内电阻为r。a. 在图示磁极配置的情况下，判断通过电阻R的电流方向；b. 计算通过电阻R的电流大小I。3. 如图是磁流体发电工作原理示意图。发电通道是个长方体，其中空部分的长、高、宽分别为1、a、b，前后两个侧面是绝缘体，上下两个侧面是电阻可忽略的导体电极，这两个电极与负载电阻R相连。发电通道处于匀强磁场里，磁感应强度为B，方向如图。发电通道内有电阻率为的高温等离子电离气体沿导管高速向右流动，运动的电离气体受到磁场作用，产生了电动势。发电通道两端必须保持一定压强差，使得电离气体以不变的流速v通过发电通道。不计电离气体所受的摩擦阻力。根据提供的信息完成下列问题：（1）判断发电机导体电极的正负极，求发电机的电动势E；（2）发电通道两端的压强差；4. 如图所示是磁流体发电机的原理示意图。已知平行金属板A、B间距d=0.15m，其间有与极板平行的匀强磁场，磁感应强度的大小B=0.1T，等离子体以速度v=2103m/s平行于极板从左侧垂直磁场射入。负载电阻R=5。则（1）哪个极板是正极板？（2）该发电机产生的电动势为多少？5. 磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用，其工作原理如下图所示，推进器矩形通道由四块板所围，通道长a=1.0m，宽b=0.20m，高c=0.08m，其中两侧面是金属板，上下两板为绝缘板。两金属板间所加电压为U=220V，且位于x=0处的金属板电势较高，通道内部可视为匀强电场。试求：（1）匀强电场的场强大小；（2）若在通道内灌满海水（导体），海水的电阻率=0.22，两金属板间海水的电阻R为多大？（已知导体电阻R=，式中是导体的电阻率，是导体的长度，S是导体的横截面积）（3）若船静止时通道内灌满海水，并在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场，求这时推进器对海水推力的大小和方向。答案解析1. B 解析：大量带正电和带负电的微粒向右进入磁场时，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷会聚集到B板上，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到A板上，故B板相当于电源的正极，A板相当于电源的负极，所以通过电阻R的电流从下到上，故A正确，B错误。当粒子受力平衡时，洛伦兹力与电场力相等，即：qvB=qE=，增大射入速度或增大磁感应强度都可以使UAB增大。故CD正确。本题选择不正确的，故选B。2. 解：最终电荷受到洛伦兹力和电场力平衡，有：qvB=q，解得v=。流速Q=vS=（）2=。答：Q与E的关系表达式为Q=。3. 解：（1）最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡，有：qvB=q，得发电机的电动势E=Bdv；（2）a. 根据左手定则，正电荷向上偏转，所以P带正电，为直流电源的正极，通过电阻R的电流方向：从a到b；b. 根据闭合电路欧姆定律有：I=通过电阻R的电流大小为：I=。答：（1）这个发电机的电动势E为Bdv；（2）a. 在图示磁极配置的情况下，通过电阻R的电流方向为从a到b；b. 通过电阻R的电流大小I为。 4. 解：（1）正离子在洛伦兹力的作用下偏向A板，A板是正极板。（2）设稳定时电动势为E，洛伦兹力与电场力平衡，有：qvB=代入数据解得：E=30V。答：（1）A极板是正极板；（2）该发电机产生的电动势为30V。5. 解：（1）沿x方向，E=；（2）视ac面为导体的横截面积，b为导体的长度，根据所给的规律得=0.22=0.55；（3）I=363.64A对海水推力F=BIb=8.0363.640.20N582.0N位于处的金属