磁場(chǎng)歸類(lèi)練習(xí)題磁流體

1、 磁場(chǎng)歸練習(xí)題-磁通體1、如圖所示，長(zhǎng)方體玻璃水槽中盛有NaCl的水溶液，在水槽左、右側(cè)壁內(nèi)側(cè)各裝一導(dǎo)體片，使溶液中通入沿x軸正向的電流I，沿y軸正向加恒定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)B。圖中a、b是垂直于z軸方向上水槽的前后兩內(nèi)側(cè)面，則：A.a處電勢(shì)高于b處電勢(shì)B.a處離子濃度大于b處離子濃度C.溶液的上表面電勢(shì)高于下表面的電勢(shì)D.溶液的上表面處的離子濃度大于下表面處的離子濃度2醫(yī)生做某些特殊手術(shù)時(shí)，利用電磁血流計(jì)來(lái)監(jiān)測(cè)通過(guò)動(dòng)脈的血流速度。電磁血流計(jì)由一對(duì)電極a和b以及磁極N和S構(gòu)成，磁極間的磁場(chǎng)是均勻的。使用時(shí)，兩電極a、b均與血管壁接觸，兩觸點(diǎn)的連線、磁場(chǎng)方向和血流速度方向兩兩垂直，如圖所示。由于血液中的

2、正負(fù)離子隨血流一起在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，電極a、b之間會(huì)有微小電勢(shì)差。在達(dá)到平衡時(shí)，血管內(nèi)部的電場(chǎng)可看作是勻強(qiáng)電場(chǎng)，血液中的離子所受的電場(chǎng)力和磁場(chǎng)力的合力為零。在某次監(jiān)測(cè)中，兩觸點(diǎn)的距離為3.0mm，血管壁的厚度可忽略，兩觸點(diǎn)間的電勢(shì)差為160µV，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為0.040T。則血流速度的近似值和電極a、b的正負(fù)為A. 1.3m/s ，a正、b負(fù) B. 2.7m/s ， a正、b負(fù)C1.3m/s，a負(fù)、b正 D. 2.7m/s ， a負(fù)、b正答案：A3、如圖為電磁流量計(jì)的示意圖，直徑為d的非磁性材料制成的圓形導(dǎo)管內(nèi)有導(dǎo)電液體流動(dòng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)垂直于導(dǎo)電液體流動(dòng)方向而穿過(guò)一段圓

3、形管道。若測(cè)得管壁內(nèi)a、b兩點(diǎn)間的電勢(shì)差為U，則管中導(dǎo)電液體的流量Q= 4.如圖所示為磁流體發(fā)電機(jī)的原理圖：將一束等離子體噴射入磁場(chǎng)，在場(chǎng)中有兩塊金屬板A、B，這時(shí)金屬板上就會(huì)聚集電荷，產(chǎn)生電壓。如果射入的等離子體的初速度為v，兩金屬板的板長(zhǎng)(沿初速度方向)為L(zhǎng)，板間距離為d，金屬板的正對(duì)面積為S，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直于離子初速度方向，負(fù)載電阻為R，電離氣體充滿兩板間的空間。當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定發(fā)電時(shí)，電流表的示數(shù)為I。那么板間電離氣體的電阻率為A.(R) B.(R) C.(R) D.(R)解析：當(dāng)發(fā)電機(jī)穩(wěn)定時(shí)，等離子體做勻速直線運(yùn)動(dòng)，所以qvBqEq，即UBdv，由I和r得(R)，故A

4、正確。答案：A5磁流體發(fā)電機(jī)可以把氣體的內(nèi)能直接轉(zhuǎn)化為電能，是一種低碳環(huán)保發(fā)電機(jī)，有著廣泛的發(fā)展前景其發(fā)電原理示意圖如圖834所示，將一束等離子體(即高溫下電離的氣體，含有大量帶正電和負(fù)電的微粒，整體上呈電中性)噴射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)區(qū)域有兩塊面積為S，相距為d的平行金屬板與外電阻R相連構(gòu)成一電路，設(shè)氣流的速度為v，氣體的電導(dǎo)率(電阻率的倒數(shù))為g.則A兩板間電勢(shì)差為UBdvB上板是電源的正極，下板是電源的負(fù)極C流經(jīng)R的電流強(qiáng)度為ID流經(jīng)R的電流強(qiáng)度為I解析等離子體噴射入磁場(chǎng)后，在洛倫茲力F1qBv的作用下正離子向上偏，負(fù)離子向 下偏，則上板是電源的正極，下板是電源的負(fù)極，B對(duì)

5、；兩板間形成向下的電場(chǎng)，正、負(fù)離子將受到電場(chǎng)力F2q阻礙其偏轉(zhuǎn)，假設(shè)外電路斷路，則qBvq，即UBdv為電源電動(dòng)勢(shì)，A錯(cuò)電源內(nèi)阻為r，由閉合電路歐姆定律得I，C、D錯(cuò)(等效思維法)答案B6. 為了診斷病人的心臟功能和動(dòng)脈血液黏稠情況，需測(cè)量血管中血液的流量，如圖所示為電磁流量計(jì)示意圖，將血管置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的磁場(chǎng)中，測(cè)得血管兩側(cè)a、b兩點(diǎn)間電壓為u，已知血管的直徑為d，則血管中血液的流量Q(單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的體積)為A. B. C. D.3. C 解析：設(shè)設(shè)血液的流速為v，則u=Bdv，Q=，聯(lián)立解得Q=，選項(xiàng)C正確。7如圖所示，長(zhǎng)方體發(fā)電導(dǎo)管的前后兩個(gè)側(cè)面是絕緣體，上下兩個(gè)側(cè)面是電阻可忽略的

6、導(dǎo)體電極，兩極間距為d，極板面積為S，這兩個(gè)電極與可變電阻R相連。在垂直前后側(cè)面的方向上，有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B。發(fā)電導(dǎo)管內(nèi)有電阻率為的高溫電離氣體，氣體以速度v向右流動(dòng)，并通過(guò)專(zhuān)用管道導(dǎo)出。由于運(yùn)動(dòng)的電離氣體，受到磁場(chǎng)的作用，將產(chǎn)生大小不變的電動(dòng)勢(shì)。若不計(jì)氣體流動(dòng)時(shí)的阻力，由以上條件可推導(dǎo)出可變電阻消耗的電功率。調(diào)節(jié)可變電阻的阻值，根據(jù)上面的公式或你所學(xué)過(guò)的物理知識(shí)，可求得可變電阻R消耗電功率的最大值為A B C DB 解析：本題主要考查利用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力，根據(jù)數(shù)學(xué)求極值的知識(shí)可解。，因?yàn)楫?dāng)即R=Sd時(shí)，此時(shí)Pmax=，選項(xiàng)B正確。8磁流體推進(jìn)船的動(dòng)力來(lái)源于電流與磁場(chǎng)間

7、的相互作用，其工作原理如下圖所示，推進(jìn)器矩形通道由四塊板所圍，通道長(zhǎng)a1.0m，寬b0.20m，高c0.08m，其中兩側(cè)面是金屬板，上下兩板為絕緣板兩金屬板間所加電壓為U200V，且位于x=0處的金屬板電勢(shì)較高，通道內(nèi)部可視為勻強(qiáng)電場(chǎng)試求：（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大?。唬?）若在通道內(nèi)灌滿海水（導(dǎo)體），海水的電阻率0.22·m，兩金屬板間海水的電阻R為多大？（已知導(dǎo)體電阻，式中是導(dǎo)體的電阻率，是導(dǎo)體的長(zhǎng)度，S是導(dǎo)體的橫截面積）（3）若船靜止時(shí)通道內(nèi)灌滿海水，并在通道內(nèi)沿z軸正方向加B8.0T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，求這時(shí)推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小和方向解：（1）沿x方向，E=U/b=200V/0.20m

8、=1000V/m；（2）視ac面為導(dǎo)體的橫截面積，b為導(dǎo)體的長(zhǎng)度，根據(jù)所給的規(guī)律得R=L/S=b/ac=0.22×0.20/1.0×0.08=0.55；（3）I=U/R=200/0.55=363.64A對(duì)海水推力 F=BIb=8.0×363.64×0.20N582.0N根據(jù)左手定則，F(xiàn)的方向沿-y方向；答：（1）勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小為1000V/m；（2）兩金屬板間海水的電阻R為0.55；（3）推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小為363.64N，方向沿-y方向9由于受地球信風(fēng)帶和盛西風(fēng)帶的影響，在海洋中形成一種河流稱(chēng)為海流。海流中蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源。據(jù)統(tǒng)計(jì)

9、，世界大洋中所有海流的發(fā)電能力達(dá)109kW。早在19世紀(jì)法拉第就曾設(shè)想，利用磁場(chǎng)使海流發(fā)電，因?yàn)楹Ｋ泻写罅康膸щ婋x子，這些離子隨海流作定向運(yùn)動(dòng)，如果有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)能使這些帶電離子向相反方向偏轉(zhuǎn)，便有可能發(fā)出電來(lái)。目前，一些科學(xué)家將計(jì)劃利用海流建造一座容量為1500kW的磁流體發(fā)電機(jī)。如下圖所示為一磁流體發(fā)電機(jī)的原理示意圖，上、下兩塊金屬板M、N水平放置浸沒(méi)在海水里，金屬板面積均為S=1×103m2，板間相距d=100m海水的電阻率=025·m。在金屬板之間加一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=01T，方向由南向北，海水從東向西以速度V=5ms流過(guò)兩金屬板之間，將在兩板之間形成電勢(shì)

10、差。(1)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，哪塊金屬板的電勢(shì)較高?(2)由金屬板和海水流動(dòng)所構(gòu)成的電源和電動(dòng)勢(shì)E及其內(nèi)電阻r各為多少?(3)若用此發(fā)電裝置給一電阻為20的航標(biāo)燈供電，則在8h內(nèi)航標(biāo)燈所消耗的電能為多少? 解析：(1)由左手定則得N板電勢(shì)較高 (2)當(dāng)海水中流動(dòng)的帶電離子進(jìn)入磁場(chǎng)后，將在兩板間形成電勢(shì)差，當(dāng)所受到的電場(chǎng)力F和洛侖茲力f平衡達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，Eq/d=BqV，又內(nèi)阻r=L/S，代入數(shù)據(jù)得電動(dòng)勢(shì)E=50V，內(nèi)阻r=0025 (3)消耗的電能W=I2Rt，I=E/(R+r) 代入數(shù)據(jù)得W=36×106J10磁流體推進(jìn)船的動(dòng)力來(lái)源于電流與磁場(chǎng)間的相互作用，圖1是在平靜海面上某實(shí)驗(yàn)船的示

11、意圖，磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道（簡(jiǎn)稱(chēng)通道）組成。如圖2所示，通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m，工作時(shí)，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B=0.8T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)；沿x軸負(fù)方向加勻強(qiáng)電場(chǎng)，使兩極板間的電壓U=99.6V；海水沿y軸方向流過(guò)通道。已知海水的電阻率=0.20·m。(1)船靜止時(shí)，求電源接通瞬間推進(jìn)器對(duì)海水推力的大小和方向；(2)船以vs=5.0m/s的速度勻速前進(jìn)。以船為參照物，海水以5.0m/s的速率涌入進(jìn)水口，由于通道的截面積小于進(jìn)水口的截面積，在通道內(nèi)海水的速率增加到vd=8.0m/s。求此時(shí)金屬板間的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)U感。船行駛時(shí)，通道中海水兩側(cè)的電壓按U '=U-U感計(jì)算，海水受到電磁力的80%可以轉(zhuǎn)換為船的動(dòng)力。當(dāng)船