高中物理最基础考点考点磁流体发电机新人教选修

1、考点30磁流体发电机磁流体发电机（选彳3- 3-1第三章：磁场的第五节运动电荷在磁场中受到的力1、磁流体发电机：能够把高温气体中大量的正、负带电粒子通过磁场后分开，从而形成一个直流电源的装置。2、构造：如图所示，左右是磁极，上下是两个电极板，形成的直流电对外输出。等离子体束3、原理：当高温等离子体进入磁场，由于等离子体是由大量的正、负带电粒子组成的，所以这些粒子会在磁场中会受到洛伦兹力，由左手定则可以判断出，带正电的粒子受到的洛伦兹力向下，带负电的粒子受到的洛伦兹力向上，故 B极板就是电源的正极， A极板就是电源的负极，从而可以对外供电。当电源BA两极板对外供电稳定后，设两极板间的电压为U,极

2、板间距为d,磁场的磁感应强度为 B,则带电粒子再进入磁场后就不再发生偏转，而直接匀速直线运动射出，此进离子受平衡力的作用，即粒子受到电场力等于洛伦兹力；故 Eq=Bqv,也就是 U q=Bqv,则磁流体发电机的电动势为 U=Bvd d（珠温剧将a1、电磁流量计：测量管道中液体流量的装置。（1）结构：如图所示是电磁流量计的示意图，在非磁性材料做成的圆管道外加一匀强磁场区域，当管中的导电液体流过此磁场区域时，测出管壁上的ab两点间的电动势 ，就可以知道管中液体的流量Q单位时间内流过液体的体积（m3/s）。已知管的直径为 D,磁感应强度为 Bo-(2)原理：a, b两点的电势差是由于带电粒子受到洛伦

3、兹力在管壁的上下两侧堆积电荷产生的。到一定程度后上下两侧堆积的电荷不再增多，a, b两点的电势差达到稳=定值，此时，洛伦兹力和电场力12 D平衡：qvB qE, E , v ，圆管的横截面积S D故流量Q Sv。D DB44B(3)注意的问题：流量计是带电粒子在复合场中的运动，但原先只有磁场，电场是自行形成的，在分析其他问题时，要注意这类情况的出现。联系宏观量I和微观量的电流表达式 I nevS是一个很有用的公式。2、霍尔效应：置于磁场中的载流体，如果电流方向与磁场方向垂直，则垂直于电流和磁场方向会产生一个附加的横向电场，如下左图所示，这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的，后被称

4、为霍尔效应.(1)原理：由于导体板有电流，即有电荷的定向移动，故外部磁场的洛伦兹力会使运动的电荷聚焦在电体板的一侧，而另一侧会出现多余的异种电荷，所以与磁场垂直的两板上形成横向电场，横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力；当静电力与洛伦兹力达到平衡时，导体板上下两侧之间就会形成稳定的电势差。如果导体板的自由电荷是带负电的电子，则由左手定则可知，电子受到的洛伦兹力是向上的，故A板带负电，A板带正电。如果导体板的自由电荷是带正电的粒子，则由左手定则可知， 带正电的粒子受到的洛伦兹力是向上的，故A板带正电，A板带负电。(2)公式推导：如右图所示，厚度为h、宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强

5、度为B的匀强磁场中，当电流通过导体板时，在导体板的上侧面 A和下侧面A之间会产生电势差，设电势差的大小为 U, 则稳定时：F洛二5电，故Bqv=Uq,再根据I=nesv可知，U=Bhv=Bhx I= - X胆=k坦；式中的hneh d ne d d1比例系数k称为霍尔系数，k=。ne俵倒工的例：（2020学年湖北省天门等市高二下期末）磁流体发电是一项新兴技术.如图所示，平行金属板之 间有一个很强的磁场，将一束含有大量正、负带电粒子的等离子体，沿图中所示方向喷入磁场.图中虚线 框部分相当于发电机.把两个极板与用电器相连，则I .I 工璃七，匚L-II 1BA.用电器中的负电荷运动方向从A到BB.

6、用电器中的电流方向从 B到AC.若只减小喷入粒子的速度，发电机的电动势增大D.若只增大磁场，发电机的电动势增大【答案】D【精细解读】首先对等离子体进行动态分析： 开始时由左手定则判断正离子所受洛伦兹力方向向上（负离子所受洛伦鼓力方向向下，则正离子向上板某集，负寓子则向下板聚集，两板间产生了电势差？即钉 属板变为一电源,且上板为正板下板为负极,所以通过用电器的电漪方向从A到与故错误；此后的正 离子除受到向上的洛伐兹力E夕%受到叵TF的电场力F,最终两力达到平衡，即最终等离子体将匀速通过磁 场区域, 因fFk F =则=解得即Edv,所以电动势E与速度ir及磁场B成正比，所以dd若只激小喷入粒子的

7、速度，发电机的电动势雇小，选项已错误，若只增大磁场，爰电机的电动势增大，D正 确.故选1、（多选）（2020届江西上高第二中学高三考前热身）如图是磁流体发电机的装置，a、b组成一对平行电极，两板间距为d,板平面的面积为 S,内有磁感应强度为 B的匀强磁场。现持续将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量带正电和负电的微粒，而整体呈中性），垂直喷入磁场，每个离子的速度为v,负载电阻阻值为 R,当发电机稳定发电时，负载中电流为I ,则（）;* *等离子体3A. a板电势比b板电势低B.磁流体发电机的电动势E= BdvC.负载电阻两端白电压大小为BdvD.两板间等离子体的电阻率(Bdv IR) S

8、Id【答案】BD【精细解读】根据左手定则，正电荷向上偏转，所以a板带正电，电势高；故 A错误；最终电荷在电场力和洛伦兹力作用下处于平衡,有；= 解得：E=BdVj故B正确宁根据闭合电路欧姆定律，有； a/ = -J故路端电压；U=JR = R1即AB两板间的电势差为2空Kj电阻R两端的电压也为 夫十rJ? + rJ? + rJ?5故C错误，又会十尸二9 ,为板间电离气体的电阻，目广二寐立得到电阻率P的表达式E 十rI6为;p户$ j故D正确j故选；即*1G【点拨】解决本题的关键掌握左手定则判断洛伦兹力的方向，以及会根据电荷的平衡求出电动势的大小，根据闭合电路欧姆定律求解极板间的电势差。2、（2

9、020届上海市上海理工大学附属中学高三12月月考）为了测量某化工厂的污水排放量，技术人员在该厂的排污管末端安装了如图所示的流量计，该装置由绝缘材料制成，长、宽、高分别为a、b、c,左右两端开口，在垂直于前、后面的方向加磁感应强度为B的匀强磁场，在上下两个面的内侧固定有金属板M N作为电极，污水充满管口地从左向右流经该装置时，电压表将显示两个电极间的电压U。若用Q表示污水流量（单位时间内流出的污水体积），下列说法中正确的是（）。A.若污水中负离子较多，则 N板比M板电势高B.M板电势一一定局于 N板的电势C.污水中离子浓度越高，电压表的示数越大D.电压表的示数U与污水流量Q成反比【答案】B【精细

10、解读】由左手定则可知正离子向上偏转，负离子向下偏转，上极板带正电j廿板电势高j选项盘箱俣；选项巳正确J岂电压表示数度定时n带电离子儆匀速直色蜒动则2= Bvb J与离子浓度无关；选项c错误；由0 = 3= 可知,选项D错误故选【点评】本题难度较大，注意电势的高低与离子浓度无关，电压稳定后离子匀速运动，电场力与洛伦兹力相等。3、（多选）（2020学年重庆市西南大学附属中学高二下学期期中）如图所示是霍尔元件的工作原理示意图，如果用d表示薄片的厚度，B为磁场的磁感应强度、I为通过霍尔元件的电流，以下说法中正确的是（）弭A.只增加磁感应强度 B的大小，U将变大B.只增加电流I的大小，LH将变大C. U

11、与电流I的大小无关D.改变磁感线与霍尔元彳工作面的夹角，5将发生变化【答案】ABD【解析】根据霍尔元件原理有 U H Bdv , A对；增加I的大小，电荷定向移动的速度 v增大，B对CUH将减小，D对。12月月考）磁流体发电机，又叫错；改变磁感线与霍尔元件工作面的夹角，垂直电流的磁感强度的分量减小,每道试题20分，总计100分1、（多选）（河北省衡水市冀州中学 2020届高三（高复班）上学期等离子体发电机，下图中的燃烧室在3 000 K的高温下将气体全部电离为电子与正离子，即高温等离子体.高温等离子体经喷管提速后以1 000 m/s进入矩形发电通道，发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场，磁感

12、应强度为 6 T .等离子体发生偏转，在两极间形成电势差.已知发电通道长a= 50 cm ,宽b=20 cm ,高d = 20 cm.等离子体的电阻率p=2 m.判断中正确的是 （）A.因不知道高速等离子体为几价离子，故发电机的电动势不能确定B.发电机的电动势为 1 200 VC.当外接电阻为8 时，发电机效率最高D.当外接电阻为4 时，发电机输出功率最大【答案】BD【解析】由等离子体所受的电场力?由各伦兹力平衡得二 各38则得发电机的电动势力： aE=Bdv-Cx（lx 1000V=1200V.故R正确.由上知）发电机的电动势与高速等离子体的电荷量无关，艮屿离子的化合价无关，由E=Bdw冒绿

13、电动势.故A错误.发动机的内阻力：产二。0三2乂一二4Q：发&?05x0.2动机的效率为:野旦=上= 可知外电阻艮越大，效率超高,则当外接电阻为 瞬时，发电 EI Rw 十二机的效率不是最高故C#默.当电源的内外电阻相等时输出功率最大此时外电阻为RZQ,故口正确,故选BD【点拨】本题是磁流体发电机问题，要理解并掌握其工作原理，知道最终等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡，由此求电动势.要注意的是在求内阻时，不能这样列式：r .ad2、（2020学年湖北省武汉二中高二上期中）如图所示，宽度为 h、厚度为d的霍尔元件放在与它垂直的磁感应强度大小为 旧的匀强磁场中，当恒定电流I通过霍尔元件时，在它的前

14、后两个侧面之间会产生电压，这样就实现了将电流输入转化为电压输出。为提高输出的电压，可采取的措施是（）A,增大d B ,减小d C .增大h D ,减小h 【答案】B【解析】当自由电子受力稳定后，受到的电场力和洛伦兹力平衡,故必5因为芯二91故 nU = BE 电流F =联立可得b =故要使U变大，故需要减小心与h无关，散Rtied正确3【点拨】解决本题的关键掌握左手定则判定洛伦兹力的方向，以及知道最终电子受电场力和洛伦兹力处于平衡.3、（多选）（2020届湖北省华中师范大学第一附属中学高三上学期训练）将一块长方体形状的半导体材料样品的表面垂直磁场方向置 于磁场中，当此半导体材料中通有与磁场方向

15、垂直的电流时，在半导体材料与电流 和磁场方向垂直的两个侧面会出现一定的电压，这种现象称为霍尔效应， 产生的电压称为霍尔电压，相应的将具有这样性质的半导体材料样品就称为霍尔元件。如图所示 ，利用电磁铁产生磁场，毫安表 检测输入霍尔元件的电流，毫伏表检测霍尔元件输出的霍尔电压。已知图中的霍尔元件是P型半导体，与金属导体.不同，它内部形成电流的“载流子”是空穴（空穴可视为能自由移动带正电的粒子）。图中的1、2、3、4是霍尔元件上的四个接线端。当开关 S、&闭合后，电流表 A和电表B C者旧有明显示数，下列说法中正确的是:A.电表B为毫伏表，电表 C为毫安表B.接线端2的电势高于接线端 4的电势C.若

16、调整电路，使通过电磁铁和霍尔元件的电流与原电流方向相反，但大小不变，则毫伏表的示数 将保持不变D.若适当减小R、增大R,则毫伏表示数一定增大【答案】BC【解析】由图可知，电表B串联在电源 E的电路中，故它是电流表，即毫安表，而电表C是并联在2、4两端的，它罡测量霍尔电压的,故它是电压表即至伏表，选项A错误由于霍尔元件的载流子是带正电的粒子，由磁场方向向下，电流方向由L到t由左手定则可知，正电的粒子受到的洛伦兹力的方向自向极扳以21即接线端2的电势高于接名短播4的电势j选J页B正确*稳定时，粒子受到的洛伦兹力与电场内相平 衡，即BqFr等，解得口=B2d,当电流方向相但大小不变时，粒子的偏将方向

17、与原来相反，但仍 a存在如上的平衡关系式F由于电流的大小不变,由电流的微观表达式I=mSv可如，其粒子的定向移动速度也不变，故霍尔电压的大小不变，即毫代表的示数将保持不变，选顼C正确J若减小的，则会让B增大， 若增大附，会让电流口康卜粒子的定向移动速率中也变小，则不能确定霍尔电压的变化情况，故毫伏表 的示数不一定增大，选项D错误,【点拨】该题是纸老虎，通过文字多、图复杂来吓唬人，其实他细分析，它就是一个霍尔元件的电路问题，带正电的粒子充当自由移 ,动的粒子也与以前的题不同，故该题有一定的新意。4、如图为电磁流量计的示意图， 非磁性管直径为d,内有导电液体流动， 在垂直液体流方向加一指向.纸里的

18、匀强磁场，测得液体 a、b两点间的电势差为 U,则管内导电1体的流量 Q为多少m/s?【答案】QdU4Bx U _ dU-Bd 4B2【解析】当液体达到稳定流动时,Bqv=q 一 , v=;故流量 Q=sv=兀d Bd45、如图是磁流体发电机原理示意图.设平行金属板间距为d,发电通道长为 a、宽为b,其间有匀强磁场，磁感应强度为 B,导电流体的流速为 v,电阻率为 ，负载电阻为 R,导电流体从一侧沿垂直磁场 且与极板平行方向射入极板间，导里渣体c求：(1)该发电机产生的电动势；(2)负载R上的电流I ;(3)求磁流体发电机总功率 p；(4)为了使导电流体以恒定的速度v通过磁场，发电通道两端需保

19、持一定的压强差p。试计算 p。(4)(1) E=Bdv; (2)p F/SB2dvaRab dE BdvabR r Rab dBdvBdvabRab dv2dRab2B2abd d【解析】41)其中尚心当外电路断开时，电动势为=氏(2)根据欧拇定律可求得负载冗上的电流IE Baia3B. a3a2aiC. a3aia2 D. aia2a3 6.如图所示，在水平天花板的 A点处固定一根轻杆 a,杆与天花板保持垂直，杆的下端有一个轻滑轮一根细线上端固定在该天花板的B点处，细线跨过滑轮 O,12下端系一个重为 G的物体，BO段细线与天花板的夹角为系统保持静止，不计一切摩擦，下列说法中正确的是13A.

20、细线BO对天花板的拉力大小是 2Ga杆对滑轮的作用力大小是a杆对滑轮的作用力大小是 Ga杆和细线对滑轮的合力大小是G二、多项选择题PQ为两个磁场的边界,.如图所示，在光滑绝缘的水平面上方，有两个方向相反的水平方向匀强磁场,14磁场范围足够大，磁感应强度的大小分别为一个竖直放置的边长为质量为n电阻为R的正方形金属线框，以速度垂直磁场方向从图中实线位置开始向右运动,当线框运动到分别有一半面积在两个磁场中时，线框的速度为15,则下列结论中正确的是16B.此过程中回路A.此过程中通过线框横截面的电量为产生的电能为D.此时线框中的电功率为C.此时线框的加速度为17.如图甲所示为放在同一水平面内的两个闭合

21、同心圆形线圈A、B,线圈A中通入如图乙所示的电流，t=0时电流方向为顺时针（如图中箭头所示），则下列说法中正确的是 （）A.在tit2时间段内，线圈 B内有顺时针方向的电流，线圈B有扩张的趋势.在tit2时间段内，线圈 B内感应电流产生的磁场方向垂直纸面向里C.在0ti时间段内，线圈 B内有逆时针方向的电流D.在0ti时间段内，线圈 B有收缩的趋势. 一列沿x轴方向传播的简谐波，t=0时刻的波形图如图所示，P点此时的振动方向沿 y轴的正方向，经0.1s第二次回到P点。则下列说法中正确的是（）18A.波的传播方向沿 x轴的负方向B.该简谐波的波速大小为20m/st=0.125 s 时，P点的振动

22、方向沿y轴的负方向t=0.15 s 时，P点的速度正在减小，加速度也正在减小t=0.15 s 时，P点的速度正在减小，加速度正在增大.下列说法正确的是（）A.空调机既能制热又能制冷，说明热传递不存在方向性B.第一类永动机不可能制成是因为它违背了能量的转化和守恒定律C.对于一定质量的理想气体，只要温度升高其内能就一定增大D.用温度计测量温度是根据热平衡的原理E.随着科技的发展，热机的效率定能达到100%三、实验题.如图，由透明介质构成的半球壳的内外表面半径分别为R和。一横截面半径为 R的平行光束入射到半球壳内表面，入射方向与半球壳的对称轴平行，所有的入射光线都能从半球壳的外表面射出。已知透明介质

23、的折射率为19O求半球壳外表面上有光线射出区域的圆形边界的半径。不考虑多次反射。.如图所示，水平绝缘光滑的轨道AB与处于竖直平面内的半圆形绝缘光滑轨道BC平滑连接，半圆形轨道的半径R=0.40m.在轨道所在空间存在水平向右的匀强电场，电场线与轨道所在的平面平行，电场强度 E=1.0X104N/C.现有一电荷量q=+1.0X104C,质量m=0.10kg的带电体(可视为质点)，在水平轨道上的P点由静止释放，带电体恰好能通过半圆形轨道的最高点C,然后落至水平轨道上的 D点.取g=10m/s2.试求：(1)带电体在圆形轨道 C点的速度大小.PB间的距离XpbD点到B点的距离Xdb.(4)带电体在从P

24、开始运动到落至 D点的过程中的最大动能.(结果保留3位有效数字)20四、解答题13.如图所示，两根足够长、电阻不计的光滑平行金属导轨相距为L=1m,导轨平面与水平面成=30角，上端连接的电阻.质量为 m= 0.2kg、阻值21的金属棒ab放在两导轨上，与导轨垂直并接触良好，距离导轨最上端d = 4m,整个装置处于匀强磁场中，磁场的方向垂直导轨平面向上.(1)若磁感应强度 B=0.5T,将金属棒释放，求金属棒匀速下滑时电阻R两端的电压；(2)若磁感应强度的大小与时间成正比，在外力作用下ab棒保持静止，当t = 2s时外力恰好为零.求ab棒的热功率；(3)若磁感应强度随时间变化的规律是，在平行于导

25、轨平面的外力F作用下ab棒保持静止，求此外力 F的最大值。2214.将该行李从 A端传送到B端，传送带消耗的电能?题号123456答案CCBADC、单项选择题二、多项选择题ACABDBCEBCD三、实验题2312. (1)(2)四、解答题(3)(4)2413.(1)(2)(3)14.无25高考理综物理模拟试卷注意事项：.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。.选择题必须使用 2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答

26、题无效。.保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。一、单项选择题1.下列说法中正确的是A.法拉第通过研究电磁感应现象得出了法拉第电磁感应定律B.安培通过研究电荷之间相互作用的规律得到了安培定则C.奥斯特发现了电流的磁效应，首次揭示了电现象和磁现象之间的联系D.汤姆孙通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量2. 2018珠海航展，我国五代战机“歼20”再次闪亮登场。表演中，战机先水平向右，再沿曲线ab向上（如图），最后沿陡斜线直入云霄。设飞行路径在同一竖直面内，飞行速率不变。则沿ab段曲线飞行时，战机A.所受合外力大小为零B.所受合外力方向竖直向上C.竖直方向的分速

27、度逐渐增大D.水平方向的分速度不变3.如图所示，半径为 R的竖直半球形碗固定于水平面上，碗口水平且AB为直径，O点为碗的球心。将弹性小球（可视为质点）从 AO连线上的某点c点沿CO方向以某初速度水平抛出，经历时间26（重力加速度为g）小球与碗内壁第一次碰撞，之后可以不计空气阻力,恰好返回C点；假设小球与碗内壁碰撞前后瞬间小球的切向速度不变，法向速度等大反向。则C、O两点间的距离为（）B.27C.D.4.如图，光滑水平面上放着长木板B,质量为m = 2 kg的木块A以速度V0 = 2 m/s滑上原来静止的长木板B的上表面，由于 A B之间存在有摩擦，之后， A B的速度随时间变化情况如右图所示，

28、重力加速度 g = 10 m/s 2。则下列说法正确的是A.长木板的质量M = 2 kgA、B之间动摩擦因数为 0.228C.长木板长度至少为 2 mD. A、B组成系统损失机械能为 4 J.某同学按如图1所示连接电路，利用电压传感器研究电容器的放电过程。先使开关S接1,电容器充电完毕后将开关掷向 2,可视为理想电压表的电压传感器将电压信息传入计算机，屏幕上显示出电压随时间变化的U-t曲线，如图2所示。电容器的电容 C已知，且从图中可读出最大放电电压U0,图线与坐标轴围成的面积S、任一点的点切线斜率 k,但电源电动势、内电阻、定值电阻R均未知，根据题目所给的信息，下列物理量不能求出的是A.电容

29、器放出的总电荷量 B.电阻R两端的最大电流C.定值电阻R D.电源的电动势和内电阻.如图所示，在光滑的水平面上有一质量为M倾角为0的光滑斜面体，它的斜面上有一质量为m的物块沿斜面下滑。关于物块下滑过程中对斜面压力大小的解答，有如下四个表达式。要判断这四个表达式是 否合理，你可以不必进行复杂的计算，而根据所学的物理知识和物理方法进行分析，从而判断解的合理性 或正确性。根据你的判断，下述表达式中可能正确的是（）29A.C.D .二、多项选择题.下列说法正确的是 。（填正确答案标号。 选又1个得2分，选又2个得4分，选又3个得6分。 每错选1个扣3分，最低得分为0分）A.相对湿度与同温度水的饱和汽压

30、无关.松香在熔化过程中温度不变，分子平均动能不变C.若一个系统与另一个系统达到热平衡时，则两系统温度一定相同D.若一定质量的理想气体被压缩且吸收热量，则压强一定增大E.液体的表面张力是由于液体表面层分子间距离略大于平衡距离而产生的在车站、机场，常用传送带运送旅客的货物。如图所示，当货物随传送带一起匀速运动时，下列关于货物受力的说法中正确的是 （）30A.货物所受摩擦力方向沿传送带向上B.货物所受摩擦力方向沿传送带向下C.货物受到三个力作用D.因货物与传送带相对静止，所以货物不受摩擦力。2019年3月10日0时28分，“长征三号”乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞，成功将“中星6C卫星送入太空。“中星是一颗用于广播和通信的地15年。已知地球半径球静止轨道通信卫星，可提供高质量的话音、数据、广播电视传输业务，服务寿命31,地球表面的重力加速度为,地球自转周期为 T,关于该卫星的发