2025高中物理题库10 复合场 磁流体发电机1含答案.pdf
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1、1 磁流体发电的原理如图所示。将一束速度为 v 的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为 B 的匀强磁场中,在相距为 d、宽为 a、长为 b 的两平行金属板间便产生电压。如果把上、下板和电阻 R 连接,上、下板就是一个直流电源的两极。若稳定时等离子体在两板间均匀分布,电阻率为,忽略边缘效应,下列判断正确的是()A.上板为正极,电流 IBdvabRabdB.上板为负极,电流 I2BvadRadbC.下板为正极,电流 IBdvabRabdD.下板为负极,电流 I2BvadRadb【答案】C2 如图所示,M、N 为简化的磁流体发电机的两个水平极板,相距0.2md,板间有垂直于纸面向外的匀强磁场,1.
2、0TB,外电路中可变负载电阻R的最大阻值为10,电离气体(含有大量的正、负带电粒子,且不计重力)以速率1100m/sv 平行极板由左向右射入,极板间电离气体的等效内阻1r ,断开开关S,稳定之后,下列说法正确的是()2025高中物理题库10 复合场 磁流体发电机1含答案A.M 板电势高于 N 板电势B.该发电机的电动势为220VC.若闭合开关S,负载电阻10R 时发电机的效率最小D.闭合开关S,负载电阻10R 时发电机的输出功率最大【答案】B3 如图所示是磁流体发电机的示意图,在间距为 d 的平行金属板 M、N 间,存在磁感应强度为 B、方向垂直纸面向外的匀强磁场,两金属板通过导线与滑动变阻器
3、相连,变阻器接入电路的电阻为 R。等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正、负带电粒子)连续以速度 v 平行于两金属板垂直射入磁场,理想电流表 A的读数为 I,下列说法正确的是()A.发电机的上极板 M 为正极B.带正电的粒子在两极板间受到的洛伦兹力方向向上C.发电机的效率IRBdvD.只增大 M、N 两板的面积,发电机的电动势增大【答案】C4 海水中含有大量的正负离子,并在某些区域具有固定的流动方向,有人据此设计并研制出“海流发电机”,可用作无污染的电源,对海洋航标灯持续供电。“海流发电机”的工作原理如图所示,用绝缘防腐材料制成一个横截面为矩形的管道,在管道上、下两个表面装有防腐导电板 M、
4、N,板长为 a、宽为 b(未标出),两板间距为 d,将管道沿着海水流动方向固定于海水中,将航标灯 L 与两导电板M 和 N 连接,加上垂直于管道前后面向后的匀强磁场,磁感应强度大小为 B,海水流动方向向右,海水流动速率为 v,已知海水的电阻率为,航标灯电阻不变且为 R则下列说法正确的是()A.“海流发电机”对航标灯 L 供电的电流方向是MLNB.“海流发电机”产生感应电动势的大小是EBavC.通过航标灯 L 电流的大小是BvdababRdD.“海流发电机”发电的总功率为222B d vR【答案】AC5 如图为一除尘装置的截面图,平板 M、N 的长度及其间距均为 d,两板间存在垂直纸面向外的匀强
5、磁场,磁感应强度的大小为 B。工作时,大量质量为 m、带电量为 q 的带电尘埃,以平行极板的相同速度进入两板间,在磁场作用下就会被平板吸附。当带电尘埃以速度0v进入磁场时,贴近 N 板入射的尘埃恰好打在 M板右边缘,尘埃全部被平板吸附,即除尘效率为100%,不计尘埃的重力,下列说法正确的是()A.带电尘埃带正电B.带电尘埃进入磁场速度0BqdvmC.若尘埃速度变为了053v,该装置的除尘效率是66.7%D.若尘埃速度变为了053v,该装置的除尘效率是33.3%【答案】BD6.磁流体发电机,又叫等离子体发电机,图中的燃烧室在 3000K 的高温下将气体全部电离为电子和正离子,即高温等离子体。高温
6、等离子体经喷管加速后以1000m/s 的速度进入矩形发电通道。发电通道有垂直于纸面向内的匀强磁场,磁感应强度 B=6T 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=50cm,宽 b=20cm,高 d=20cm,等高速等高子体离子体的电阻率=2m。则以下判断中正确的是()A.因正离子带电量未知,故发电机的电动势不能确定B.图中外接电阻 R 两端的电压为 1200VC.当外接电阻 R=8时,发电机的效率最高D.当外接电阻 R=4时,发电机输出功率最大【答案】D7 法拉第曾提出一种利用河流发电的设想,并进行了实验研究。实验装置示意图如图所示,两块面积均为S的矩形平行金属板正对地浸在河水中
7、,金属板间距为d。水流速度处处相同大小为v,方向水平向左,金属板面与水流方向平行。地磁场磁感应强度竖直向下的分量为B,水的电阻率为,水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和开关S连接到两金属板上。忽略边缘效应,则下列说法正确的是()A.电阻R上的电流方向从里向外B.河水流速减小,两金属板间的电压增大C.该发电装置的电动势大小为BdvD.流过电阻R的电流大小为BvS【答案】C8 如图所示为磁流体发电机的发电原理:将一束等离子体(高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的微粒)喷射入磁场,磁场中有两块金属板 A、B,这时金属板上就会聚集电荷,产生电压。如果射入的等离子体的初速度为 v,两金属板的板长
8、(沿初速度方向)为 L,板间距离为 d,金属板的正对面积为 S,匀强磁场的磁感应强度为 B,方向垂直于离子初速度方向,负载电阻为 R,等离子体充满两板间的空间。当发电机稳定发电时,理想电流表的示数为 I,那么板间等离子体的电阻率为()A.SBdvRdIB.SBLvRdIC.SBdvRLID.SBLvRLI【答案】A9 海水中含有大量的正负离子,并在某些区域具有固定的流动方向,据此人们设计并研制“海流发电机”,可生产无污染的再生能源,对海洋航标灯持续供电,其工作原理如图所示,用绝缘防腐材料制成一个横截面为矩形的管道,在管道上、下两个表面装有防腐导电板 M,N,板长为 a、宽为 b(未标出),两板
9、间距为 d,将管道沿着海水流动方向固定于海水中,将航标灯 L 与两导电板 M 和 N 连接,加上垂直于管道前后面的匀强磁场(方向如图),磁感应强度大小为 B,海水流动方向如图所示,海水流动速率为 v,已知海水的电阻率为,航标灯电阻为 R,则下列说法正确的是()A.“海流发电机”对航标灯 L 供电的电流方向是NLMB.“海流发电机”产生感应电动势的大小是EBavC.通过航标灯 L 电流的大小是BvdababRdD.“海流发电机”发电的总功率为222B d vR【答案】C10 磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板 A、B 和电阻 R 连接,A、B 之间有很强的磁场,将一束等离子体(即高温下
10、电离的气体,含有大量正、负带电粒子)以速度 v 喷入磁场,A、B 两板间便产生电压,成为电源的两个电极。下列推断正确的是()A.A 板为电源的正极B.若减小两极板的距离,则电源的电动势会增大C.磁流体发电机的非静电力为洛伦兹力D.在磁流体发电机工作的过程中洛伦力对电荷做正功【答案】C11.我国科研人员采用全新发电方式“爆炸发电”,以满足高耗能武器的连续发射需求。其原理如图所示,爆炸将惰性气体转化为高速等离子体,射入磁流体动力学发生器,发生器的前后有两强磁极 N 和 S,使得上下两金属电极之间产生足够高电压,下列说法正确的是()A.上极板电势比下极板电势低B.仅使 L 增大,两金属电极间的电动势
11、会变大C.仅使 d 增大,两金属电极间的电动势会变大D.仅使 b 增大,两金属电极间的电动势会变大【答案】C12 一种用磁流体发电的装置如图所示。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。下列说法正确的是()A.带负电的粒子所受洛伦兹力水平指向S极B.A板是电源的正极C.增大等离子体喷人磁场的速度能增大发电机的电动势D.减小金属板 A、B 之间的距离能增大发电机的电动势【答案】C13 在磁流体发电机燃烧室产生的高温燃气中加入钠盐,电离
12、后的钠盐经喷管加速被高速喷入发电通道,如图所示。若喷入发电通道的离子速度1000m/sv,发电通道处在磁感应强度大小为6TB 的匀强磁场中,发电通道的截面是边长为20cma 的正方形,长为2m3d,其内导电离子可视为均匀分布,等效电阻率为2m,在PQ段接上阻值为 R 的电阻,忽略边缘效应,则下列说法正确的是()A.电阻 R 中的电流方向为从 Q 到 PB.洛伦兹力对高温粒子做了正功C.当外接电阻为9R 时,电压表的示数为900VD.当外接电阻为9R 时,发电机的输出功率最大【答案】C14 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匀强磁场,将一束含有大量正、负带电粒子的等离
13、子体,沿图中所示方向以一定速度喷入磁场,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()A.用电器中的电流方向从 B 到 AB.用电器中的电流方向从 A 到 BC.若只增强磁场,发电机的电动势增大D.若只增大喷入粒子的速度,发电机的电动势增大【答案】BCD15 磁流体发电技术是目前世界上正在研究的新兴技术,太阳风含有大量高速运动的质子和电子,可用于发电,如图所示,太阳风进入两平行极板之间的区域,速度为 v,两金属板的板长(沿初速度方向)为 L,板间距离为 d,金属板的正对面积为 S,匀强磁场的磁感应强度为 B,方向垂直于太阳风初速度方向,并与极板平行,负载电阻为 R,太阳风充满两板间
14、的空间,当发电机稳定发电时,电流表的示数为 I,则()A.发电机稳定发电时,带电粒子受到洛伦兹力和电场力作用B.发电机稳定发电时,正电荷受洛伦兹力向下,负电荷受洛伦兹力向上C.发电机稳定发电时,下极板带负电,上极板带正电D.发电机稳定发电时,板间气体的电阻率为dBdvRSI【答案】AB16 磁流体发电机又叫等离子体发电机,如图所示,燃烧室在3000K的高温下将气体全部电离为电子和正离子,即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以1000m/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,磁场方向垂直纸面向里,磁感应强度大小为6T。等离子体发生偏转,在两极间形成电势差。已知发电
15、通道长60cma,宽20cmb,高30cmd,等离子体的电阻率2 m,外接电阻R不为零,电流表视为理想电表,闭合开关K,则以下判断中正确的是()A.电阻R两端的电压为1800VB.发电通道的上极板为电源正极C.当外接电阻R的阻值为4时,发电机输出功率最大D.增加磁感应强度 B,电流表读数也会相应增大【答案】BD17 磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板 A、B 和电阻 R 连接,A、B 之间有很强的磁场,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)以速度 v 喷入磁场,A、B 两板间便产生电压,成为电源的两个电极。下列推断正确的是()A.A 板为电源的正极B.提高等离子
16、体的速度,发电机电动势增大C.若减小两极板的距离,则电源的电动势会增大D.在磁流体发电机工作的过程中洛伦力对电荷做正功【答案】B18 如图所示为磁流体发电机的原理图。金属板 M、N 之间的距离为 d20 cm,磁场的磁感应强度大小为 B5 T,方向垂直纸面向里。现将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量正离子和负离子,整体呈电中性)从左侧喷射入磁场,发现在 M、N 两板间接入的额定功率为 P100 W 的灯泡正常发光,且此时灯泡电阻为 R100,不计离子重力和发电机内阻,且认为离子均为一价离子,则下列说法中正确的是()A.金属板 M 上聚集负电荷,金属板 N 上聚集正电荷B.该发电机的电动
17、势为 100 VC.离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为 103m/sD.每秒有 6.251018个离子打在金属板 N 上【答案】BD19 如图所示,两平行金属板 A、B 与电阻 R 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()A.A 极板的电势高于 B 极板B.R 中有从 b 到 a 的电流C.若只增大磁感应强度,R 中电流不变D.若只增大两极板间距,R 中电流不变【答案】B20 磁流体发电机的结构简图如图所示。把平行金属板 A、B 和电阻 R 连接,A、B 之间有很强的磁场,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)
18、以速度 v 喷入磁场,A、B 两板间便产生电压,成为电源的两个电极。下列推断正确的是()A.A 板为电源的正极B.若减小两极板的距离,则电源的电动势会增大C.磁流体发电机的非静电力为洛伦兹力D.在磁流体发电机工作的过程中洛伦力对电荷做正功【答案】C21 磁流体发电机示意图如图所示。平行金属板 a、b 之间有一个很强的匀强磁场,将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量等量正、负离子)垂直于磁场的方向喷入磁场,a、b 两板间便产生电压。如果把 a、b 板与用电器相连接,a、b 板就是等效直流电源的两个电极。若磁场的磁感应强度为 B,每个离子的电荷量大小为 q、速度为 v,a、b 两板间距为 d
19、,两板间等离子体的等效电阻为 r,用电器电阻为 R。稳定时,下列判断正确的是()A.图中 a 板是电源的正极B.电源的电动势为 BdvC.用电器中电流为BvqRrD.用电器两端的电压为RBvdRr【答案】BD22 如图所示为磁流体发电机的示意图。等离子体高速射入磁场中,由于磁场对等离子体产生力的作用,A、B 两板间就会产生电压。若平行板 A、B 的正对面积为 S,板间距离为 d,A、B 间的磁感应强度为 B,等离子体的流速为 v,等效电阻率为,与极板相连的外电阻为 R,下列说法正确的是()A.该发电机 A 板为正极,B 板为负极B.该发电机 A 板为负极,B 板为正极C.稳定时电流表的示数为B
20、dvdRSD.仅增加外电阻的阻值,该发电机的输出功率一定增大【答案】BC23 如图所示,两平行金属板 A、B 与电阻 R 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()A.A 极板的电势高于 B 极板B.R 中有从 b 到 a 的电流C.若只增大磁感应强度,R 中电流不变D.若只增大两极板间距,R 中电流不变【答案】B24 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0v,匀强磁场磁感应强度大小为 B,平行金属板 A、B 的长度为 a、宽度为 b、间距为 L,金属板 A、B 的宽边外接阻值为 R 的定值电阻,稳定后,等离子体均匀
21、分布在金属板A、B 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()A.电流从金属板 A 流经电阻 R 返回金属板 BB.将磁流体发电机看成是电源,则电源内阻arbLC.电流表的读数为0BLv abIRabLD.将金属板 A、B 水平面内旋转 90,再将阻值为 R 的电阻接在金属板 A、B 的长度为 a 的边两端,电流表的读数变小【答案】C25 如图是磁流体发电机的原理示意图,金属板 M、N 正对着平行放置,且板面垂直于纸面,在两板之间接有电阻 R。在极板间有垂直于纸面向里的匀强磁场。当等离子束(分别带有等量正、负电荷的离子束)从左向右进入极板时,下列说法中正确的是()
22、A.N 板的电势高于 M 板的电势B.M 板的电势高于 N 板的电势C.R 中有由 b 向 a 方向的电流D.R 中无电流通过【答案】B26 用如图所示装置作为推进器加速带电粒子。装置左侧部分由两块间距为 d 的平行金属板 M、N 组成,两板间有垂直纸面向外的匀强磁场,磁感应强度大小为 B。使大量电荷量绝对值均为 q0的正、负离子从左侧以速度 v0水平入射,可以给右侧平行板电容器 PQ 供电。靠近 Q 板处有一放射源 S 可释放初速度为 0、质量为 m、电荷量绝对值为 q 的粒子,粒子被加速后从 S 正上方的孔喷出 P 板,喷出的速度大小为 v。下列说法正确的是()A.放射源 S 释放的粒子带
23、负电B.增大 q0的值,可以提高 vC.PQ 间距变为原来的2 倍,可使 v 变为原来2倍D.v0和 B 同时变为原来的 2 倍,可使 v 变为原来的 2 倍【答案】D27 磁流体发电机磁流体发电机,又叫等离子体发电机又叫等离子体发电机,下图中的燃烧室在下图中的燃烧室在 3000K 的高温下将气体全部电的高温下将气体全部电离为电子与正离子,即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以离为电子与正离子,即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以 1000m/s 进入矩进入矩形发电通道形发电通道,发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场,磁感应强度为磁感应强度为
24、6T。等离子等离子体发生偏转体发生偏转,在两极间形成电势差在两极间形成电势差。已知发电通道长已知发电通道长 a=50cm,宽宽 b=20cm,高高 d=20cm。等离子体的电阻率等离子体的电阻率=2m。则以下判断中正确的是。则以下判断中正确的是A发电机的电动势为发电机的电动势为 1200VB因不知道高速等离子体为几价离子,故发电机的电动势不能确定因不知道高速等离子体为几价离子,故发电机的电动势不能确定C当外接电阻为当外接电阻为 8时,发电机效率最高时,发电机效率最高D当外接电阻为当外接电阻为 4时,发电机输出功率最大时,发电机输出功率最大28 目前世界上正研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,如
25、图所示表示它的发电原理:将一束等离子体(即高温下电离的气体,含有大量带正电和负电的粒子,而从整体来说呈中性)沿图中所示方向喷射入磁场,磁场中有两块金属板 A、B,这时金属板上就聚集了电荷在磁极配置如图中所示的情况下,下述说法正确的是AA 板带正电B有电流从 b 经用电器流向 aC金属板 A、B 间的电场方向向下D等离子体发生偏转的原因是离子所受洛伦兹力大于所受电场力29目前世界上正在研究的一种新型发电机叫磁流体发电机,如图所示表示它的发电原理: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,而从整体上来说呈电中性)喷入磁场,由于等离子体在磁场力的作用下运动方向发生偏转,磁场中
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