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【题目】磁流体发电具有结构简单、启动快捷、环保且无需转动机械等优势。如图所示,是磁流体发电机的简易模型图,其发电通道是一个长方体空腔,长、高、宽分别为lab,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,这两个电极通过开关与阻值为R的某种金属直导体MN连成闭合电路,整个发电通道处于匀强磁场中,磁感应强度的大小为B,方向垂直纸面向里。高温等离子体以不变的速率v水平向右喷入发电通道内,发电机的等效内阻为r,忽略等离子体的重力、相互作用力及其他因素。

(1)求该磁流体发电机的电动势大小E

(2)当开关闭合后,整个闭合电路中就会产生恒定的电流。

a.要使等离子体以不变的速率v通过发电通道,必须有推动等离子体在发电通道内前进的作用力。如果不计其它损耗,计算这个推力的功率PT

b.若以该金属直导体MN为研究对象,由于电场的作用,金属导体中自由电子定向运动的速率增加,但运动过程中会与导体内不动的粒子碰撞从而减速,因此自由电子定向运动的平均速率不随时间变化。设该金属导体的横截面积为S,电阻率为ρ,电子在金属导体中可认为均匀分布,每个电子的电荷量为e。求金属导体中每个电子所受平均阻力的大小f

【答案】(1)(2)

【解析】

(1)当外电路断开时,极板间的电压大小等于电动势。此时,发电通道内电荷量为q的离子受力平衡。有

可得

(2)a.当电键闭合,由欧姆定律可得

该电流在发电通道内受到的安培力大小为

要使等离子体做匀速直线运动,所需的推力为

推力F的功率为

联立可得

b.设金属导体的长度为d,电阻为R,由电阻定律得

金属导体两端的电压为

金属导体内的电场可看作匀强电场,设场强大小为E,则

电子在金属导体内匀速直线运动,阻力等于电场力,则

联立可得

练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,两根光滑平行金属导轨固定在倾角为30°的斜面上,导轨间距为L,导轨下端连接一个阻值为R 的定值电阻,空间中有一磁感应强度大小为B、方向垂直导轨所在斜面上的匀强磁场。在斜面上平行斜面固定一个轻弹簧,弹簧劲度系数为k,弹簧上端与质量为m、电阻为r、长为L 的导体杆相连,杆与导轨垂直且接触良好。导体杆中点系一轻细线,细线平行斜面,绕过一个光滑定滑轮后悬挂一个质量也为m 的物块。初始时用手托着物块,导体杆保持静止,细线伸直,但无拉力。释放物块后,下列说法正确的是(

A. 释放物块瞬间导体杆的加速度为g

B. 导体杆最终将保持静止,在此过程中电阻R 上产生的焦耳热为

C. 导体杆最终将保持静止,在此过程中细线对导体杆做功为

D. 导体杆最终将保持静止,在此过程中流过电阻R 的电荷量为

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】图甲为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。砂和砂桶的总质量为,小车和砝码的总质量为M。实验中用砂和砂桶总重力的大小作为细线对小车拉力的大小。

1)实验中,为了使细线对小车的拉力等于小车所受的合外力,先调节长木板一端滑轮的高度,使细线与长木板平行接下来还需要进行的一项操作是_________

A.将长木板水平放置,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,给打点计时器通电,调节m的大小,使小车在砂和砂桶的牵引下运动,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。

B.将长木板的一端垫起适当的高度,让小车连着已经穿过打点计时器的纸带,撤去砂和砂桶,给打点计时器通电,轻推小车,从打出的纸带判断小车是否做匀速运动。

C.将长木板的一端垫起适当的高度,撤去纸带以及砂和砂桶,轻推小车,观察判断小车是否做匀速运动。

2)如图是实验中得到的一条纸带, ABCDEFG7个相邻的计数点,相邻的两个计数点之间还有四个点未画出。量出相邻的计数点之间的距离如图所示可求得打下D点时小车运动的速度为______,小车的加速度a=_______m/s2 。(结果保留2位有效数字)

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图,叠放在水平转台上的物体ABC能随转台一起以角速度ω匀速转动,ABC的质量分别为3m2mmABBC与转台间的动摩擦因数都为μABC离转台中心的距离分别为r1.5r。设本题中的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以下说法正确的是

A. BA的摩擦力一定为3μmg B. BA的摩擦力一定为32r

C. 转台的角速度一定满足 D. 转台的角速度一定满足

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】现要较准确地测量量程为0 ~ 3V、内阻大约为3kΩ的电压表V1的内阻RV,实验室提供的器材如下:

电流表A1(量程00.6A,内阻约0.1Ω

电流表A2(量程01mA,内阻约100Ω

电压表V2(量程015V,内阻约15kΩ);

定值电阻R1(阻值200Ω);

定值电阻R2(阻值2kΩ);

滑动变阻器R3(最大阻值100Ω,最大电流1.5A

电源E1(电动势6V,内阻约0.5Ω

电源E2(电动势3V,内阻约0.5Ω);

开关S,导线若干

(1)选用上述的一些器材,甲、乙两个同学分别设计了图甲、乙两个电路。

在图甲的电路中,电源选择E1,则定值电阻R应该选择__________;在图乙的电路中,电源选择E2,电流表应该选择___________。(填写对应器材的符号)

(2)根据图甲电路,多次测量得到多组电手表V1V2的读数U1U2,用描点法得到U1-U2图象,若图象的斜率为k1,定值电阻的阻值为R,则电压表V1的内阻RV= ______________;根据图乙电路,多次测量得到多组电压表V1和电流表A的读数U1'I,用描点法得到可U1′-I图象,若图象的斜率为k2,则电压表V1的内阻RV′= ______________。(用题中所给字母表示)

(3)从实验中各电表读数对测量精度影响的角度分析,用图_________(填“甲”或“乙”)电路较好。

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】如图所示,内壁光滑、内径很小的圆弧管固定在竖直平面内,圆弧的半径r0.2m,在圆心O处固定一个电荷量为﹣1.0×109C的点电荷.质量为0.06kg、略小于圆管截面的带电小球,从与O点等高的A点沿圆管内由静止运动到最低点B,到达B点小球刚好与圆弧没有作用力,然后从B点进入板距d=0.08m的两平行板电容器后刚好能在水平方向上做匀速直线运动,且此时电路中的电动机刚好能正常工作.已知电源的电动势为12V,内阻为,定值电阻R的阻值为,电动机的内阻为0.5Ω.求(取g=10m/s2,静电力常量k=9.0×109Nm2/C2

1)小球到达B点时的速度;

2)小球所带的电荷量;

3)电动机的机械功率.

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【题目】下列说法中正确的是(  )

A.物体从单一热源吸收的热量可以全部用于做功

B.温度相同时,分子质量不同的两种气体,其分子平均动能一定相同

C.吸收了热量的物体,其内能一定增加

D.若两分子间距离增大,分子势能一定增大

E.若两分子间距离减小,分子间引力和斥力都增大

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】甲车以6 m/s速度做匀速直线运动,经过乙车时,乙车由静止开始以3 m/s2的加速度做匀加速直线运动,两车的运动方向相同。求:

(1)乙车出发后经多长时间可追上甲车?此时它们离出发点多远?

(2)在乙车追上甲车之前,两车距离的最大值是多少?

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科目:高中物理 来源: 题型:

【题目】将平行板电容器两极板之间的距离、电压、电场强度大小和极板所带的电荷量分别用dUEQ表示。下列说法正确的是

A.保持U不变,将d变为原来的两倍,则E变为原来的一半

B.保持E不变,将d变为原来的一半,则U变为原来的两倍

C.保持d不变,将Q变为原来的两倍,则U变为原来的一半

D.保持d不变,将Q变为原来的一半,则E变为原来的一半

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