高中 | 磁流体发电机 题目答案及解析

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选修3-1

第三章 磁场

3.6 带电粒子在匀强磁场中的运动

磁流体发电机

磁流体发电机又叫等离子体发电机,如图所示,燃烧室在$3000\;\rm K$的高温下将气体全部电离为正离子与负离子,即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以$1000\;\rm m/s$的速度进入矩形发电通道。发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场,磁感应强度为$6\;\rm T$,等离子体发生偏转,在两极间形成电势差,已知发电通道长$a=50\;\rm cm$,宽$b=20\;\rm cm$,高$d=20\;\rm cm$,等离子体的电阻率$\rho=2\;\rm \Omega·m$,则以下判断中正确的是$(\qquad)$

  

["

发电机的电动势为$1000\\;\\rm V$

","

开关断开$\\rm S$时,高温等离子体不能匀速通过发电通道

","

当外接电阻为$8\\;\\rm \\Omega$时,电流表示数为$100\\;\\rm A$

","

当外接电阻为$6\\;\\rm \\Omega$时,发电机输出功率最大

"]
[["C"]]

$\rm A$.离子在复合场中由$\dfrac{U}{d}q=qvB$

得电源电动势$U=vBd=1200\;\rm V$

$\rm A$错误;

$\rm B$.开关断开时,高温等离子体在磁场力作用下发生偏转,导致极板间存在电压,当电场力与磁场力平衡时,高温等离子体可以匀速通过发电通道,故$\rm B$错误;

$\rm C$.由电阻定律$r=\rho\dfrac{d}{ab}=4\;\rm \Omega$

得发电机内阻为$4\;\rm \Omega$,由闭合电路欧姆定律得,当外接电阻为$8$ $\Omega$时,电流为$100\;\rm A$,故$\rm C$正确;

$\rm D$.根据电源输出功率和外电阻关系图像可知,当外电路总电阻$R=r=4\;\rm \Omega$时有最大输出功率,故$\rm D$错误。

故选:$\rm C$

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如图所示是磁流体发电机的示意图,两平行金属板、与电阻相连,板间有一强磁场,现将等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)喷入磁场,下列说法正确的是 如图,距离为的两平行金属板、之间有一匀强磁场,磁感应强度大小为,一束速度大小为的等离子体垂直于磁场喷入板间。相距为的两光滑平行金属导轨固定在与导轨平面垂直的匀强磁场中,磁感应强度大小为,导轨平面与水平面夹角为,两导轨分别与、相连。质量为、电阻为的金属棒垂直导轨放置,恰好静止。重力加速度为,不计导轨电阻、板间电阻和等离子体中的粒子重力。下列说法正确的是 如图所示,两平行金属板、与电阻相连,金属板间有一匀强磁场。现将一束等离子(含有大量等量正、负离子)垂直磁场喷入,下列说法正确的是 应用磁场工作的四种仪器如图所示,则下列说法中正确的是 磁流体发电技术原理如图所示,已知等离子体射入的初速度为,匀强磁场磁感应强度大小为,平行金属板、的长度为、宽度为、间距为,金属板、的宽边外接阻值为的定值电阻,稳定后,等离子体均匀分布在金属板、之间,且电阻率为,不计离子的重力及离子间的相互作用。下列说法正确的是( ) 如图所示的磁流体发电机由彼此正对的两水平且彼此平行的金属板、构成,、间存在垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为,两金属板与两平行且水平放置的金属导轨相连,金属板、及两平行金属导轨间的距离均为,平行金属导轨间存在磁感应强度为的匀强磁场,磁场的方向与竖直方向成角,在两平行金属导轨上放有一长为的直导体棒,直导体棒与两平行金属导轨垂直,其电阻为,其余电阻不计。在两平行金属板、间垂直于磁场方向喷入一束速度大小为的等离子体,仍静止在导轨上,已知导体棒的质量为,它与金属导轨间的动摩擦因数为,重力加速度为,下列说法正确的是
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