磁流體推進(jìn)船的動力來源于電流與磁場間的相互作用， 圖左是在平靜海面上某實驗船的示意圖，磁流體推進(jìn)器由磁體、電極和矩形通道（簡稱通道）組成, 如圖右所示，通道尺寸a = 2.0m、b =0.15m、c = 0.10m，工作時，在通道內(nèi)沿z軸正方向加B = 8.0T的勻強(qiáng)磁場；沿x軸負(fù)方向加上勻強(qiáng)電場，使兩極板間的電壓U = 99.6V；海水沿y軸方向流過通道, 已知海水的電阻率ρ=0.20Ω·m.

(1)船靜止時，求電源接通瞬間推進(jìn)器對海水推力的大小和方向；

(2)船以 = 5.0 m/s的速度勻速前進(jìn)。以船為參照物，海水以5.0 m/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  = 8.0 m/s, 求此時金屬板間的感應(yīng)電動勢U感 .

(3)船行駛時，通道中海水兩側(cè)的電壓按U'=U -U感 計算，海水受到電磁力的80% 可以轉(zhuǎn)換

為船的動力, 當(dāng)船以vs =5.0 m/s的速度勻速前進(jìn)時，求海水推力的功率。   


【解析】

本題以高新科技——磁流體推進(jìn)器為背景命題, 涉及安培力、左手定則、歐姆定律、電阻定律、功率計算等知識點(diǎn)(1)根據(jù)安培力公式,推力F1=I1Bb,其中I1=,R＝ρ

則Ft= N   對海水推力的方向沿y軸正方向(向右)

(2)U感=Bu感b=9.6 V

(3)根據(jù)歐姆定律，I2= A

安培推力F2=I2Bb=720 N  對船的推力F=80%F2=576   推力的功率P=Fvs=80%F2vs=2 880 W


練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：


如下圖所示，某矩形線圈長為L、寬為d、匝數(shù)為n、總質(zhì)量為M，其電阻為R，線圈所在磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，最初時刻線圈的上邊緣與有界磁場上邊緣重合，若將線圈從磁場中以速度v勻速向上拉出，則：

（1）流過線圈中每匝導(dǎo)線橫截面的電荷量是多少？

（2）外力至少對線圈做多少功？

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科目：高中物理 來源： 題型：


測量“水果電池”的電動勢和內(nèi)電阻的實驗中，將一銅片和一鋅片分別插入同一只蘋果內(nèi)，就構(gòu)成了簡單的“水果電池”，其電動勢約為1.5V，可是這種電池并不能點(diǎn)亮額定電壓為1.5V，額定電流為0.3A的手電筒上的小燈泡。原因是流過小燈泡的電流太小了，經(jīng)實驗測定電流約為3mA�，F(xiàn)有下列器材：

待測“水果電池”

電流表：滿偏電流3mA，電阻約10Ω

電壓表：量程0~1.5V，電阻約1000Ω

滑動變阻器R1：0~30Ω

滑動變阻器R2：0~30kΩ

開關(guān)、導(dǎo)線等實驗器材

（1）本實驗選用上面所示的實驗原理圖，應(yīng)該選用哪種規(guī)格的滑動變阻器？         。（填寫儀器代號）

（2）在實驗中根據(jù)電壓表的示數(shù)U與電流表的示數(shù)I的值，得到U—I圖象如上圖所示，根據(jù)圖中所給數(shù)據(jù)，則“水果電池”的電動勢E＝       V，內(nèi)電阻r＝         Ω。

（3）若不計測量中的偶然誤差，用這種方法測量得出的電動勢和內(nèi)電阻的值與真實值相比較，電動勢E       （選填“偏大”或“相等”或“偏小”），內(nèi)電阻r        （選填“偏大”或“相等”或“偏小”）。

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上。在xOy平面內(nèi)有與y軸平行的勻強(qiáng)電場，在半徑為R的圓內(nèi)還有與xOy平面垂直的勻強(qiáng)磁場。在圓的左邊放置一帶電微粒發(fā)射裝置，它沿x軸正方向發(fā)射出一束具有相同質(zhì)量m、電荷量q（q>0）和初速度v的帶電微粒。發(fā)射時，這束帶電微粒分布在0<y<2R的區(qū)間內(nèi)。已知重力加速度大小為g。

（1）從A點(diǎn)射出的帶電微粒平行于x軸從C點(diǎn)進(jìn)入有磁場區(qū)域，并從坐標(biāo)原點(diǎn)O沿y軸負(fù)方向離開，求點(diǎn)場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向。

（2）請指出這束帶電微粒與x軸相交的區(qū)域，并說明理由。

（3）若這束帶電微粒初速度變?yōu)?v，那么它們與x軸相交的區(qū)域又在哪里？并說明理由。

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖所示，通有恒定電流的螺線管豎直放置，銅環(huán)R沿螺

線管的軸線加速下落。在下落過程中，環(huán)面始終保持水平，銅環(huán)

先后經(jīng)過軸線上1、2、3位置時的加速度分別為a1、a2、a3，位

置2處于螺線管中心，位置1、3與位置2等距離（     ）

A．a(chǎn)1<a2=g          B．a(chǎn)3<a1<g                               

C．a(chǎn)1=a3<a2          D．a(chǎn)3< a1<a2                

 

 

 

 

 

    

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科目：高中物理 來源： 題型：


如圖甲所示，水平面上的兩光滑金屬導(dǎo)軌平行固定放置，間距d＝0.5 m，電阻不計，左端通過導(dǎo)線與阻值R ＝2 W的電阻連接，右端通過導(dǎo)線與阻值RL ＝4 W的小燈泡L連接．在CDEF矩形區(qū)域內(nèi)有豎直向上的勻強(qiáng)磁場，CE長l =2 m，有一阻值r =2 W的金屬棒PQ放置在靠近磁場邊界CD處．CDEF區(qū)域內(nèi)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化如圖22乙所示．在t＝0至t＝4s內(nèi)，金屬棒PQ保持靜止，在t＝4s時使金屬棒PQ以某一速度進(jìn)入磁場區(qū)域并保持勻速運(yùn)動．已知從t＝0開始到金屬棒運(yùn)動到磁場邊界EF處的整個過程中，小燈泡的亮度沒有發(fā)生變化，求：

（1）通過小燈泡的電流．

（2）金屬棒PQ在磁場區(qū)域中運(yùn)動的速度大�。�

 


                                

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科目：高中物理 來源： 題型：


某同學(xué)利用如圖所示的裝置驗證動量守恒定律。圖中兩擺擺長相同，懸掛于同一高度，A、B兩擺球均很小，質(zhì)量之比為1∶2。當(dāng)兩擺均處于自由靜止?fàn)顟B(tài)時，其側(cè)面剛好接觸。向右上方拉動B球使其擺線伸直并與豎直方向成45°角，然后將其由靜止釋放。結(jié)果觀察到兩擺球粘在一起擺動，且最大擺角成30°。若本實驗允許的最大誤差為±4％，此實驗是否成功地驗證了動量守恒定律？

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科目：高中物理 來源： 題型：


一個質(zhì)量為m=2kg的物體，在F1=8N的水平推力作用下，從靜止開始沿水平面運(yùn)動了t1=5s，然后推力減小為F2=5N，方向不變，物體又運(yùn)動了t2=4s后撤去外力，物體再經(jīng) 過t3=6s停下來。試求物體在水平面上所受的摩擦力。

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科目：高中物理 來源： 題型：


小物塊位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上(如圖26所示) ，從地面上看，在小物塊沿斜面下滑的過程中，斜面對小物塊的作用力。

A.垂直于接觸面，做功為零；

B.垂直于接觸面，做功不為零；

C.不垂直于接觸面，做功不為零；

D.不垂于接觸面，做功不

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