【題目】如圖所示,某一新型發(fā)電裝置的發(fā)電管是橫截面為矩形的水平管道,管道寬為d,上、下兩面是絕緣板,前后兩側(cè)M、N是電阻可忽略的導(dǎo)體板,兩導(dǎo)體板與開關(guān)S和定值電阻R相連。整個管道置于勻強(qiáng)磁場中,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向沿z軸正方向。管道內(nèi)始終充滿導(dǎo)電液體(有大量帶電離子),開關(guān)S閉合前后,液體均以恒定速率v0沿x軸正方向流動。

(1)開關(guān)S斷開時,求M、N兩導(dǎo)體板間電壓U0

(2)開關(guān)S閉合后,設(shè)M、N兩導(dǎo)體板間液體的電阻為r,導(dǎo)電液體中全部為正離子,且管道中所有正離子的總電荷量為Q。求:

a.通過電阻R的電流IMN兩導(dǎo)體板間電壓U;

b.所有正離子定向移動時沿y軸方向所受平均阻力的大小Ff

【答案】(1) (2)a. b.

【解析】

(1)

解法一

該發(fā)電裝置原理圖等效為如圖,

管道中液體的流動等效為寬度為d的導(dǎo)體棒切割磁感線,產(chǎn)生的電動勢E = Bdv0。

則開關(guān)斷開時

解法二:

設(shè)帶電粒子點(diǎn)電量為q,離子在液體中沿x軸正向運(yùn)動,所受的洛倫茲力與所受的MN兩板間電場的電場力平衡時,U0保持恒定,有,得

(2)a.由閉合電路歐姆定律

b.解法一

受力角度: 正離子在y軸上沿y軸負(fù)方向運(yùn)動,M板電勢高,運(yùn)動過程中受力平衡。設(shè)一個正離子電荷量為q,沿y軸方向受到的平均阻力為f。

如上圖所示,沿y軸方向離子共受三個力的作用,沿y軸正方向受阻力f和電場力,沿y軸負(fù)方向受洛倫茲力,所以。

對管道中所有正離子則有 ,因此

解法二:能量角度:

正離子在y軸上定向移動時所受的阻力等效于導(dǎo)體中定向移動的自由電子與金屬離子(即金屬原子失去電子后的剩余部分)的碰撞所受的阻力。電子所受阻力做的功大小等于電流在導(dǎo)體電阻上產(chǎn)生的熱量,因此正離子在y軸方向移動過程中,阻力做的功等于電流在液體中產(chǎn)生的熱量。

所有的正離子從N板(電源負(fù)極)移動到M板(電源正極)過程中,電場力做功大小,電流在液體中產(chǎn)生的熱量Q′ 。

Q,又,得

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,在粗糙的水平面上固定一點(diǎn)電荷Q,在M點(diǎn)無初速度釋放一帶有恒定電量的小物塊,小物塊在Q的電場中運(yùn)動到N點(diǎn)停止,則從MN的過程中,下列說法錯誤的是( )

A. 小物塊所受的電場力逐漸減小

B. 小物塊具有的電勢能逐漸減小

C. M點(diǎn)的電勢一定高于N的電勢

D. 小物塊電勢能的減小量一定等于克服摩擦力做的功

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】某同學(xué)用如圖甲所示裝置測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋饣′撉驈碾姶盆F下邊緣自由下落,經(jīng)過正下方的光電門時,毫秒計時器能記錄下小球的擋光時間。

(1)圖乙為用游標(biāo)卡尺測量小球直徑的示意圖,小球的直徑d=___________mm

(2)在某次測量中,測得小球通過光電門的時間為t,小球下落高度為A,則小球下落的加速度可表示為g=__________(d、h、t等物理量表示)。

(3)若小球下落經(jīng)過光電門時,球心偏離光電門的細(xì)光束,則加速度的測量結(jié)果__________(選填偏大”“偏小不變)。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,a、b、c、d、e、f點(diǎn)是以O為球心的球面上的點(diǎn),分別在a、c兩點(diǎn)處放上等量異種電荷+Q-Q.下列說法正確的是( )

A. b、d兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等,方向相同

B. e、d兩點(diǎn)電勢不同

C. b、f兩點(diǎn)電場強(qiáng)度大小相等,方向相同

D. e、d兩點(diǎn)電勢相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,勻強(qiáng)電場中的A、B、C三點(diǎn)構(gòu)成一邊長為a的等邊三角形。電場強(qiáng)度的方向與紙面平行,電子以某一初速度僅在靜電力作用下從B移動到A動能減少E0,質(zhì)子以某一初速度僅在靜電力作用下從C移動到A動能增加E0,已知電子和質(zhì)子電荷量絕對值均為e,則勻強(qiáng)電場的電場強(qiáng)度為(  )

A. B. C. D.

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【題目】如圖甲所示,升降機(jī)內(nèi)固定著一個傾角為30°的光滑斜面,斜面底端安裝一個能顯示彈簧作用力的傳感器,以彈簧受壓時傳感器示數(shù)為正,傳感器通過一根輕彈簧連接著一個質(zhì)量為2 m的金屬球。運(yùn)動中的升降機(jī)突然停止,以停止運(yùn)動為計時起點(diǎn),在此后的一段時間內(nèi)傳感器上顯示的彈力隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示,且金屬球運(yùn)動過程中彈簧始終在彈性限度內(nèi),則下列說法中正確的是

A. 升降機(jī)在停止運(yùn)動前是向上運(yùn)動的

B. 0~t1時間段內(nèi)金屬球做減速運(yùn)動

C. t1~t2時間段內(nèi)金屬球處于超重狀態(tài)

D. t2t4兩時刻金屬球的加速度和速度的大小均相同

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,長方體物體A貼在傾斜的墻面上,在豎直向上的力F的作用下,A、B物體均保持靜止則關(guān)于墻面對物體A的摩擦力,BA的摩擦力,以下說法中正確的是( )

A. 墻面對物體A一定有摩擦力

B. BA一定有摩擦力

C. 若墻面對物體A有摩擦力,方向一定沿墻面向下

D. BA的摩擦力方向可能沿A的下表面向下

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,兩根一端帶有擋柱的金屬導(dǎo)軌MNPQ與水平面成=37°角放置在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2T的勻強(qiáng)磁場中,磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面向上,兩導(dǎo)軌間距L=1m。現(xiàn)有兩根完全相同的金屬棒abcd,長度均為L,質(zhì)量均為m=1kg,電阻均為R=1,兩金屬棒與導(dǎo)軌始終垂直且保持良好接觸,導(dǎo)軌自身電阻不計,F(xiàn)讓金屬棒ab在沿斜面向上的外力F作用下從軌道上某處由靜止開始做加速度a=2.5m/s2的勻加速直線運(yùn)動,到金屬棒cd剛要滑動時撤去外力F,此后金屬棒ab繼續(xù)向上運(yùn)動0.3s后減速為0,當(dāng)金屬棒ab剛好返回到初始出發(fā)點(diǎn)時金屬棒cd對擋柱的壓力是金屬棒ab靜止時壓力的2倍。已知兩金屬棒與導(dǎo)軌間的動摩擦因數(shù)均為0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g10m/S2。求:

(1)外力F的沖量大小。

(2)金屬棒ab從減速為0到返回出發(fā)點(diǎn)過程中所產(chǎn)生的焦耳熱。

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科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】如圖所示,圖甲為質(zhì)點(diǎn)ab做直線運(yùn)動的位移﹣時間(x﹣t)圖象,圖乙為質(zhì)點(diǎn)cd做直線運(yùn)動的速度﹣時間(v﹣t)圖象,由圖可知(  )

A. t1時刻b質(zhì)點(diǎn)追上a質(zhì)點(diǎn)

B. t1~t2時間內(nèi),b質(zhì)點(diǎn)的速度總是大于a質(zhì)點(diǎn)的速度

C. t1~t2時間內(nèi),bd兩個質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向均發(fā)生改變

D. t1時質(zhì)點(diǎn)cd的前方,則在t1~t2時間內(nèi),bc兩質(zhì)點(diǎn)間的距離越來越大

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