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电磁感应现象的综合应用
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磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用．图1是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成．如图2所示，通道尺寸a=2.0m、b=
网友投稿 2023-04-20 00:00:00 互联网
◎ 题目
磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用．图1是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成．
如图2所示，通道尺寸a=2.0m、b=0.15m、c=0.10m．工作时，在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场；沿x轴负方向加匀强电场，使两金属板间的电压U=99.6V；海水沿y轴方向流过通道．已知海水的电阻率ρ=0.20Ω?m．
（1）船静止时，求电源接通瞬间推进器对海水推力的大小和方向；
（2）船以v
s
=5.0m/s的速度匀速前进．若以船为参照物，海水以5.0m/s的速率涌入进水口，由于通道的截面积小于进水口的截面积，在通道内海水速率增加到v
d
=8.0m/s．求此时两金属板间的感应电动势U
感
；
（3）船行驶时，通道中海水两侧的电压按U′=U-U
感
计算，海水受到电磁力的80%可以转化为对船的推力．当船以v
s
=5.0m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率．
◎ 答案
（1）根据安培力公式，推力F
1
=I
1
Bb，其中I
1
=
U
R
，R=ρ
b
ac
则
F
1
=
U
R
Bb=
Uac
ρ
B=796.8N
对海水推力的方向沿y轴正方向（向右）
电源接通瞬间推进器对海水推力的大小为796.8N，方向沿y轴正方向；
（2）感应电动势：U
感
=BV
d
b=9.6V
即感应电动势为9.6V；
（3）根据欧姆定律，I
2
=
U′
R
=
(U-B
v
d
b)ac
ρb
=600A
安培推力F
2
=I
2
B b=720 N
对船的推力F=80% F
2
=576 N
推力的功率P=Fv
s
=80% F
2
v
s
=2880W
海水推力的功率为2880W．
◎ 解析
“略”
◎ 知识点
专家分析，试题“磁流体推进船的动力来源于电流与磁场间的相互作用．图1是在平静海面上某实验船的示意图，磁流体推进器由磁体、电极和矩形通道（简称通道）组成．如图2所示，通道尺寸a=2.0m、b=…”主要考查了你对 【闭合电路欧姆定律】，【磁场对通电导线的作用：安培力、左手定则】，【带电粒子在匀强磁场中的运动】，【导体切割磁感线时的感应电动势】，【电磁感应现象的综合应用】 等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”，你可以点击相应的链接进行查看和学习。
http://www.00-edu.com/html/202304/454764.html
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