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(9分)由于受地球信风带和盛行西风带的影响,海洋中一部分海水做定向流动,称为风海流,风海流中蕴藏着巨大的动力资源。因为海水中含有大量的带电离子,这些离子随风海流做定
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(9分)由于受地球信风带和盛行西风带的影响,海洋中一部分海水做定向流动,称为风海流,风海流中蕴藏着巨大的动力资源。因为海水中含有大量的带电离子,这些离子随风海流做定向运动,如果有足够强的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转,便可用来发电。图11为一利用风海流经典的磁流体发电机原理示意图,用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道,在管道的上、下两个内表面装有两块金属板M、N,金属板长为 ,宽为 ,两板间的距离为 ,将管道沿风海流方向固定在风海流中,在金属板之间加一水平匀强磁场,磁感应强度大小为 ,方向由南向北,用导线将M、N外侧连接电阻为 的航标灯(图中未画出)。工作时,海水从东向西流过管道,在两金属板之间形成电势差,可以对航标灯供电,设管道内海水的流速处处相同,且速率恒为 ,海水的电阻率为 ,海水所受摩擦力与流速成正比,比例系数为 。 (1)求磁流体发电机电动势 的大小,并判断M、N两板哪个板电势较高; (2)由于管道内海水中有电流通过,磁场对管道内海水有力的作用,求此力的大小和方向; (3)求在 时间内磁流体发电机消耗的总机械能。 |
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答案和解析
(1) ,N板的电势高 (2) ,方向与 方向相反(水平向东) (3) |
(9分)(1)磁流体发电机电动势 …………(1分) 用左手定则判断出正离子向N板偏转,因此N板的电势高…………(1分) (2)两板间海水的电阻 ,回路中的电流 …………(1分) 磁场对管道内海水的作用力 解得: …………(1分) 方向与 方向相反(水平向东)…………(1分) (3)在0 时间内管道中海水移动的距离为 …………(1分) 在0 时间内克服摩擦阻力的功 ,克服磁场力做功 …………(1分) 在0 时间内磁流体发电机消耗的总机械能: )…………(2分) |
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