题目

如图所示，蹄形磁铁的磁极之间放置一个装有导电液体的玻璃器皿，器皿中心和边缘分别固定一个圆柱形电极和一个圆环形电极，两电极间液体的等效电阻为R1=1.0Ω。在左边的供电电路中接入一个磁流体发电机，间距为d=0.010m的平行金属板A、B之间有一磁感应强度为B=0.010T的匀强磁场，将一束等离子体以v=1.5×105m/s的水平速度喷入磁场。已知磁流体发电机等效内阻为R2=3.0Ω，定值电阻R0=2.0Ω，电压表为理想电表。闭合开关S0 ， 导电液体流速趋于稳定时，电压表示数为10.0V。回答以下问题∶ （1） 液体旋转方向为顺时针还是逆时针（俯视）？并作以解释； （2） 磁流体发电机的效率 （3） 导电液体旋转的机械功率。 答案： 等离子体进入磁场后，根据左手定则，正离子向下偏，即向B极板偏，负离子向上偏，即向A极板偏，所以B板带正电，A板带负电。电流通过导电液体的方向是从中心到边缘，器皿所在处的磁场竖直向上，由左手定则可知液体旋转方向为顺时针方向。 对磁流体发电机，离子束稳定时受力平衡 qEd=qvB 解得 E=15V 对回路由闭合电路欧姆定律可得 U=E−I（R0+R2） 解得 I=1A 磁流体发电机的效率满足 η=EI−I2R2EI×100% 解得 η =80% 由能量守恒定律可得，导电液体旋转的机械功率P P=EI−I2（R1+R0+R2） 解得 P=9W

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