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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(  )
分析:本题的关键是动态分析过程,先根据左手定则判断出正离子(或负离子)受到的洛伦兹力方向,从而判断出金属板电势的高低,进一步分析离子除受洛伦兹力外还受到电场力,最终二者达到平衡,得出结论.
解答:解: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(负离子所受洛伦兹力方向向下),则正离子向上板聚集,负离子则向下板聚集,两板间产生了电势差,即金属板变为一电源,且上板为正极下板为负极,所以通过用电器的电流方向从A到B,故A正确B错误;
此后的正离子除受到向上的洛伦兹力f外还受到向下的电场力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f=qvB,F=q
E
d
,则qvB=q
E
d
,解得E=Bdv,所以电动势E与速度v及磁场B成正比,所以C、D正确.
故选ACD.
点评:正确受力分析和运动过程分析是解决动力学问题的关键,先根据左手定则判断等离子体的正离子(或负离子)所受洛伦兹力的方向,从而知道金属板的电势高低,进一步受力分析结合牛顿第二定律可得出最终等离子体做匀速直线运动,根据洛伦兹力等于电场力即可得出结论.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

(2012?湖北模拟)磁流体发电是一项新兴技术,它可以把物体的内能直接转化为电能,如图是它的示意图.平行金属板A、B之间有一个很强的磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)喷入磁场,A、B两板间便产生电压.如果把A、B和用电器连接,A、B就是一个直流电源的两个电极.设A、B两板间距为d,磁感应强度为B,等离子体以速度v沿垂直于磁场的方向射入A、B两板之间,则下列说法正确的是(  )

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科目:高中物理 来源: 题型:

磁流体发电是一项新兴技术,它可以把气体的内能直接转化为电能.如图是磁流体发电机的装置:A、B组成一对平行电极,两极间距为d,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,含有大量带正电和带负电的微粒,而整体呈中性)垂直喷射入磁场,每个离子的速度为v,电量大小为q,两极之间的等效内阻为r,稳定时,磁流体发电机的电动势E=
Bdv
Bdv
,设外电路电阻为R,则R上消耗的功率P=
B2v2R
(R+r)2
B2v2R
(R+r)2

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网磁流体发电是一项新兴技术,它可以把气体的内能直接转化为电能,如图是它的示意图.平行金属板a、b之间的距离为d,内有一个很强的匀强磁场,磁感应强度为B,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)垂直于B的方向喷入磁场,每个离子的速度为v,电荷量大小为q,忽略两极之间的等效内阻,稳定时,通过外电阻的电流为(  )
A、
Bdv
R
B、
Bd
vR
C、
Bv
dR
D、
B
dvR

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科目:高中物理 来源: 题型:

精英家教网磁流体发电是一项新兴技术,它可以把物体的内能直接转化为电能,如图所示,平行金属板A、B之间相距为d,板间的磁场按匀强磁场处理,磁感应强度为B,等离子体以速度v沿垂直于B的方向射入磁场,金属板A、B是边长为a的正方形,等离子体的电阻率为ρ,外接电阻R.求:
(1)发电机的电动势;
(2)电阻R上的电流;
(3)要使等离子体能进入磁场所需的外力.

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