题目列表(包括答案和解析)
磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用.图1是平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成.如图2所示,通道尺寸a=2.0 m、b=0.15 m、c=0.10 m.工作时,在通道内沿z轴正方向加B=8.0 T的匀强磁场;沿x轴负方向加匀强电场,使两金属板间的电压U=99.6 V;海水沿y轴方向流过通道.已知海水的电阻率ρ=0.20 Ω·m
(1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向;
(2)船以vs=5.0 m/s的速度匀速前进.若以船为参照物,海水以5.0 m/s的速率涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水速率增加到vd=8.0 m/s.求此时两金属板间的感应电动势U感;
(3)船行驶时,通道中海水两侧的电压按=U-U感计算,海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力.当船以vs=5.0 m/s的速度匀速前进时,求海水推力的功率.
如图甲所示,真空中两水平放置的平行金属板C、D,上面分别开有正对的小孔O1和O2,金属板C、D接在正弦交流电源上,C、D两板间的电压UCD随时间t变化的图线如图乙所示.t=0时刻开始,从C板小孔O1处连续不断飘入质量为m=3.2×10-21 kg、电荷量q=1.6×10-15 C的带正电的粒子(设飘入速度很小,可视为零).在D板外侧有以MN为边界的匀强磁场,MN与金属板C相距d=10 cm,匀强磁场的大小为B=0.1 T,方向如图中所示,粒子的重力及粒子间相互作用力不计,平行金属板C、D之间的距离足够小,粒子在两板间的运动时间可忽略不计.
求:(1)带电粒子经小孔O2进入磁场后,能飞出磁场边界MN的最小速度为多大?
(2)从0到0.04 s末时间内哪些时刻飘入小孔O1的粒子能穿过电场并飞出磁场边界MN?
(3)以O2为原点建立直角坐标系,在图甲中画出粒子在有界磁场中可能出现的区域(用斜线标出),并标出该区域与磁场边界交点的坐标.要求写出相应的计算过程
图16-2-21 图16-2-22
(1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向;
(2)船以vS=5.0 m/S的速度匀速前进.若以船为参考系,海水以5.0 m/S的速率涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水速率增加到vd=8.0 m/S.求此时两金属板间的感应电动势U感;
(3)船行驶时,通道中海水两侧的电压按U′=U-U感计算,海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力.
当船以vS=5.0 m/S的速度匀速前进时,求海水推力的功率.
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磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用,图
1是在平静海面上某实验船的示意图,磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道(简称通道)组成.如图2所示,通道尺寸a=2.0 m、b=0.15 m、c=0.10 m,工作时,在通道内沿z轴正方向加B=0.8T的匀强磁场;沿x轴负方向加匀强电场,使两极板间的电压U=99.6 V;海水沿y轴方向流过通道.已知海水的电阻率ρ=0.20 Ωm.(1)船静止时,求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向;
(2)船以vs=5.0 m/s的速度匀速前进.以船为参照物,海水以5.0 m/s的速率涌入进水口,由于通道的截面积小于进水口的截面积,在通道内海水的速率增加到vd=8.0 m/s.求此时金属板间的感应电动势U感.
(3)船行驶时,通道中海水两侧的电压按=U-U感计算,海水受到电磁力的80%可以转换为船的动力.当船以vs=5.0 m/s的速度匀速前进时,求海水推力的功率.
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