磁流体发电机的相关计算多选题 变式练 2025年高考物理二轮复习备考
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| 名称 | 磁流体发电机的相关计算多选题 变式练 2025年高考物理二轮复习备考 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 523.7KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-03-11 09:34:23 | ||
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磁流体发电机的相关计算多选题 变式练
2025年高考物理二轮复习备考
1．如图所示为磁流体发电机的原理图。金属板M、N之间的距离为d＝20 cm，磁场的磁感应强度大小为B＝5 T，方向垂直纸面向里。现将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正离子和负离子，整体呈电中性）从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入的额定功率为P＝100 W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R＝100 Ω，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为一价离子，则下列说法中正确的是（ ）
A．金属板M上聚集负电荷，金属板N上聚集正电荷
B．该发电机的电动势为100 V
C．离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为103 m/s
D．每秒有6.25×1018个离子打在金属板N上
2．法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图如图所示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d，水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到金属板上，忽略边缘效应，以下说法正确的是（ ）
A．水中带电离子浓度越大，产生的电动势越大
B．如果水流方向反向，则通过R的电流反向
C．通过电阻R的电流强度为
D．电阻R消耗的电功率为
3．磁流体发电技术就是把燃料（石油、天然气、燃煤、核能等）直接加热成易于电离的气体，使之在2000℃的高温下电离成导电的离子流，以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而形成电流，其原理图如图所示，已知等离子体射入的初速度为，匀强磁场磁感应强度大小为B，平行金属板A、B的长度为a、宽度为b、间距为L，金属板A、B的宽边外接阻值为R的定值电阻，稳定后，等离子体均匀分布在金属板A、B之间，且电阻率为，不计离子的重力及离子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A．电流从金属板B流经电阻R返回金属板A
B．将磁流体发电机看成是电源，则电源内阻
C．电流表的读数为
D．将金属板A、B水平旋转90°，再将阻值为R的电阻接在金属板A、B的长度为a的边两端，电流表的读数变大
4．如图所示，将磁流体发电机和电容器用导线连接。磁流体发电机板间有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，从磁场左侧水平喷入大量速度为的等离子体。有一带电粒子从电容器的中轴线上以速度射入电容器，恰好从下极板边缘射出电容器，不计等离子体和带电粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．该带电粒子带负电
B．只减小带电粒子的入射速度，带电粒子将打在电容器的下极板上
C．只增大等离子体的入射速度，带电粒子将打在电容器的下极板上
D．只改变单个等离子体的电量，带电粒子不能从下极板边缘射出
5．如图所示为磁流体发电机的示意图。等离子体高速射入磁场中，由于磁场对等离子体产生力的作用，A、B两板间就会产生电压。若平行板A、B的正对面积为S，板间距离为d，A、B间的磁感应强度为B，等离子体的流速为v，等效电阻率为ρ，与极板相连的外电阻为R，下列说法正确的是（ ）
A．该发电机A板为正极，B板为负极
B．该发电机A板为负极，B板为正极
C．稳定时电流表的示数为
D．仅增加外电阻的阻值，该发电机的输出功率一定增大
6．如图表示磁流体的发电原理：将一束等离子体（重力不计）沿图示方向以速度喷射入磁场，金属板A、就形成一个直流电源，设磁感应强度为，金属板A、相距，外接电阻，A、间弥漫的电离气体电阻为则下述说法正确的是（ ）
A．金属板为电源的正极
B．开关断开时，金属板间的电势差为
C．开关闭合后，金属板间的电势差为
D．等离子体发生偏转的原因是洛伦兹力大于所受电场力
7．下图为磁流体发电机的示意图。平行金属板、之间存在匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场、两板间便会产生电压。如果把、板与用电器相连接，、板就是等效直流电源的两个电极。若磁场的磁感应强度为，离子入射速度为，、两板间距为，两板间等离子体的等效电阻为。稳定时，下列判断正确的是（ ）
A．图中板是电源的正极，板是电源的负极
B．带负电的粒子在两板间受到的洛伦兹力方向向下
C．只减小等离子体的入射速度，电源的电动势减小
D．用电器中电流为
8．磁流体发电机示意图如图所示。平行金属板a、b之间有一个很强的匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场，a、b两板间便产生电压。如果把a、b板与用电器相连接，a、b板就是等效直流电源的两个电极。若磁场的磁感应强度为B，每个离子的电荷量大小为q、速度为v，a、b两板间距为d，两板间等离子体的等效电阻为r，用电器电阻为R。稳定时，下列判断正确的是（ ）
A．图中a板是电源的正极
B．电源的电动势为Bdv
C．用电器中电流为
D．用电器两端的电压为
9．磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在宽为a、长为b、间距为d的两平行金属板间产生电动势。将其上下极板与阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器相连，间距为L的电容器极板间有一带电微粒处于静止状态，不计其它电阻，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．平行金属板上极板比下极板电势低 B．磁流体发电机的电动势为BLv
C．电容器所带电荷量为CBav D．微粒的比荷
10．磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是（ ）
A．极板MN是发电机的正极
B．仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小
C．仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大
D．仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大
参考答案
1．BD
A．离子进入磁场区域，由左手定则知正离子向上偏转，所以金属板M聚集正电荷，带正电，故A错误；
B．灯泡正常发光，发电机内阻不计，根据
解得
U=100V
故B正确；
C．两极板电压稳定时满足
解得
故C错误；
D．电流为
根据电流定义式
每秒打在金属板N上的离子数为
个
故D正确。
故选BD。
2．BCD
A．该装置产生的电动势大小
与水中带电离子的浓度无关，故A错误；
B．根据右手定则，如果水流方向反向，则通过R的电流反向，故B正确；
C．根据闭合电路欧姆定律
其中内阻
通过电阻R的电流强度
故C正确；
D．R消耗的电功率
故D正确。
故选BCD。
3．AC
A．由左手定则可知，正电荷受到向下的洛伦兹力而向下偏转，在金属板B上聚集，故金属板B为正极，电流从金属板B流经电阻R返回金属板A，故A正确；
B．将磁流体发电机看成是电源，电源内阻
故B错误；
C．电路中的电流稳定后，电荷受到的洛伦兹力和电场力大小相等，即
整个回路的电流
联立解得
故C正确；
D．由
可知，电流的大小只与金属板的面积有关，故旋转两金属板，并将阻值为R的电阻接在金属板A、B的长度为a的边两端后，电流表的读数不变，故D错误。
故选AC。
4．BC
A．对磁流体发电机分析，上极板带正电，在电容器中形成向下的电场，对油滴受力分析可知，油滴受到向下的电场力，故该带电粒子带正电，故A错误；
BCD．设等离子体带电荷量为q1，磁流体发电机两极板间的距离为，由磁流体发电机可得
两板间的电势差为
设带电粒子的电荷量为，电容器两极板间的距离为，在电容器中对带电粒子，根据牛顿第二定律
带电粒子在电容器中做类平抛运动，设电容器极板长为L，则运动时间为
偏移量为
以上各式联立，解得
所以，只减小带电粒子的入射速度v2，则带电粒子的偏移量变大，带电粒子将打在电容器的下极板上；只增大等离子体的入射速度v1，则带电粒子的偏移量变大，带电粒子将打在电容器的下极板上；带电粒子的偏移量与单个等离子体的电量无关，带电粒子恰好从下极板边缘射出电容器，故BC正确，D错误。
故选BC。
5．BC
AB．根据题意，由左手定则可知，正离子向B板偏转，负离子向A板偏转，则该发电机A板为负极，B板为正极，故A错误，B正确；
C．根据平衡条件有
解得，电动势为
等效内阻为
则稳定时电流表的示数为
故C正确；
D．当外电路的电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，由于外电阻的阻值和电源内阻的大小关系不确定，所以仅增加外电阻的阻值，发电机的输出功率不一定增大，故D错误。
故选BC。
6．BCD
A．根据左手定则可知，金属板B为电源的正极，故A错误；
B．开关断开时，有洛伦兹力与电场力平衡
可得金属板间的电势差为
故B正确；
C．开关闭合后，金属板间的电势差为
故C正确；
D．由B的分析可知，等离子体发生偏转的原因是受力不平衡，洛伦兹力大于所受电场力，故D正确。
故选BCD。
7．CD
AB．根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向下，负电荷受到的洛伦兹力向上，因此图中板是电源的负极，板是电源的正极，故AB错误；
C．根据平衡条件，有
解得电源的电动势
所以只减小等离子体的入射速度，电源的电动势也减小，故C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律，用电器中电流为
故D正确。
故选CD。
8．BD
A．由左手定则，正离子受洛伦兹力向下偏转，负离子受洛伦兹力向上偏转，b板为电源的正极，故A错误；
BCD．由平衡条件得
电源电动势为
电流的大小为
则用电器两端的电压
故C错误，BD正确。
故选BD。
9．AD
A．将一束速度为的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为的匀强磁场中，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷聚集到下极板，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到上极板，故平行金属板上极板比下极板电势低，故A正确；
B．根据
可得磁流体发电机的电动势为
故B错误；
C．电容器两端的电势差等于电源电动势，根据
联立可得电容器所带电荷量为
故C错误；
D．由于带电微粒处于静止状态，由平衡条件可得
联立方可得微粒的比荷为
故D正确。
故选AD。
10．AC
A．带正电的离子受到的洛伦兹力向上偏转，极板MN带正电为发电机正极，A正确；
BCD．离子受到的洛伦兹力和电场力相互平衡时，此时令极板间距为d，则
可得
因此增大间距U变大，增大速率U变大，U大小和密度无关，BD错误C正确。
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磁流体发电机的相关计算多选题 变式练
2025年高考物理二轮复习备考
1．如图所示为磁流体发电机的原理图。金属板M、N之间的距离为d＝20 cm，磁场的磁感应强度大小为B＝5 T，方向垂直纸面向里。现将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正离子和负离子，整体呈电中性）从左侧喷射入磁场，发现在M、N两板间接入的额定功率为P＝100 W的灯泡正常发光，且此时灯泡电阻为R＝100 Ω，不计离子重力和发电机内阻，且认为离子均为一价离子，则下列说法中正确的是（ ）
A．金属板M上聚集负电荷，金属板N上聚集正电荷
B．该发电机的电动势为100 V
C．离子从左侧喷射入磁场的初速度大小为103 m/s
D．每秒有6.25×1018个离子打在金属板N上
2．法拉第曾提出一种利用河流发电的设想，并进行了实验研究。实验装置的示意图如图所示，两块面积均为S的矩形金属板，平行、正对、竖直地全部浸在河水中，间距为d，水流速度处处相同，大小为v，方向水平。金属板与水流方向平行，地磁场磁感应强度的竖直分量为B，水的电阻率为，水面上方有一阻值为R的电阻通过绝缘导线和电键K连接到金属板上，忽略边缘效应，以下说法正确的是（ ）
A．水中带电离子浓度越大，产生的电动势越大
B．如果水流方向反向，则通过R的电流反向
C．通过电阻R的电流强度为
D．电阻R消耗的电功率为
3．磁流体发电技术就是把燃料（石油、天然气、燃煤、核能等）直接加热成易于电离的气体，使之在2000℃的高温下电离成导电的离子流，以极高的速度喷射到磁场中去，利用磁场对带电的流体产生的作用，从而形成电流，其原理图如图所示，已知等离子体射入的初速度为，匀强磁场磁感应强度大小为B，平行金属板A、B的长度为a、宽度为b、间距为L，金属板A、B的宽边外接阻值为R的定值电阻，稳定后，等离子体均匀分布在金属板A、B之间，且电阻率为，不计离子的重力及离子间的相互作用。下列说法正确的是（ ）
A．电流从金属板B流经电阻R返回金属板A
B．将磁流体发电机看成是电源，则电源内阻
C．电流表的读数为
D．将金属板A、B水平旋转90°，再将阻值为R的电阻接在金属板A、B的长度为a的边两端，电流表的读数变大
4．如图所示，将磁流体发电机和电容器用导线连接。磁流体发电机板间有方向垂直于纸面向里的匀强磁场，从磁场左侧水平喷入大量速度为的等离子体。有一带电粒子从电容器的中轴线上以速度射入电容器，恰好从下极板边缘射出电容器，不计等离子体和带电粒子的重力，下列说法正确的是（ ）
A．该带电粒子带负电
B．只减小带电粒子的入射速度，带电粒子将打在电容器的下极板上
C．只增大等离子体的入射速度，带电粒子将打在电容器的下极板上
D．只改变单个等离子体的电量，带电粒子不能从下极板边缘射出
5．如图所示为磁流体发电机的示意图。等离子体高速射入磁场中，由于磁场对等离子体产生力的作用，A、B两板间就会产生电压。若平行板A、B的正对面积为S，板间距离为d，A、B间的磁感应强度为B，等离子体的流速为v，等效电阻率为ρ，与极板相连的外电阻为R，下列说法正确的是（ ）
A．该发电机A板为正极，B板为负极
B．该发电机A板为负极，B板为正极
C．稳定时电流表的示数为
D．仅增加外电阻的阻值，该发电机的输出功率一定增大
6．如图表示磁流体的发电原理：将一束等离子体（重力不计）沿图示方向以速度喷射入磁场，金属板A、就形成一个直流电源，设磁感应强度为，金属板A、相距，外接电阻，A、间弥漫的电离气体电阻为则下述说法正确的是（ ）
A．金属板为电源的正极
B．开关断开时，金属板间的电势差为
C．开关闭合后，金属板间的电势差为
D．等离子体发生偏转的原因是洛伦兹力大于所受电场力
7．下图为磁流体发电机的示意图。平行金属板、之间存在匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场、两板间便会产生电压。如果把、板与用电器相连接，、板就是等效直流电源的两个电极。若磁场的磁感应强度为，离子入射速度为，、两板间距为，两板间等离子体的等效电阻为。稳定时，下列判断正确的是（ ）
A．图中板是电源的正极，板是电源的负极
B．带负电的粒子在两板间受到的洛伦兹力方向向下
C．只减小等离子体的入射速度，电源的电动势减小
D．用电器中电流为
8．磁流体发电机示意图如图所示。平行金属板a、b之间有一个很强的匀强磁场，将一束等离子体（即高温下电离的气体，含有大量等量正、负离子）垂直于磁场的方向喷入磁场，a、b两板间便产生电压。如果把a、b板与用电器相连接，a、b板就是等效直流电源的两个电极。若磁场的磁感应强度为B，每个离子的电荷量大小为q、速度为v，a、b两板间距为d，两板间等离子体的等效电阻为r，用电器电阻为R。稳定时，下列判断正确的是（ ）
A．图中a板是电源的正极
B．电源的电动势为Bdv
C．用电器中电流为
D．用电器两端的电压为
9．磁流体发电的原理如图所示，将一束速度为v的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为B的匀强磁场中，在宽为a、长为b、间距为d的两平行金属板间产生电动势。将其上下极板与阻值为R的定值电阻和电容为C的电容器相连，间距为L的电容器极板间有一带电微粒处于静止状态，不计其它电阻，重力加速度为g。下列说法正确的是（ ）
A．平行金属板上极板比下极板电势低 B．磁流体发电机的电动势为BLv
C．电容器所带电荷量为CBav D．微粒的比荷
10．磁流体发电机的原理如图所示，MN和PQ是两平行金属极板，匀强磁场垂直于纸面向里。等离子体（即高温下电离的气体，含有大量正、负带电粒子）从左侧以某一速度平行于极板喷入磁场，极板间便产生电压。下列说法正确的是（ ）
A．极板MN是发电机的正极
B．仅增大两极板间的距离，极板间的电压减小
C．仅增大等离子体的喷入速率，极板间的电压增大
D．仅增大喷入等离子体的正、负带电粒子数密度，极板间的电压增大
参考答案
1．BD
A．离子进入磁场区域，由左手定则知正离子向上偏转，所以金属板M聚集正电荷，带正电，故A错误；
B．灯泡正常发光，发电机内阻不计，根据
解得
U=100V
故B正确；
C．两极板电压稳定时满足
解得
故C错误；
D．电流为
根据电流定义式
每秒打在金属板N上的离子数为
个
故D正确。
故选BD。
2．BCD
A．该装置产生的电动势大小
与水中带电离子的浓度无关，故A错误；
B．根据右手定则，如果水流方向反向，则通过R的电流反向，故B正确；
C．根据闭合电路欧姆定律
其中内阻
通过电阻R的电流强度
故C正确；
D．R消耗的电功率
故D正确。
故选BCD。
3．AC
A．由左手定则可知，正电荷受到向下的洛伦兹力而向下偏转，在金属板B上聚集，故金属板B为正极，电流从金属板B流经电阻R返回金属板A，故A正确；
B．将磁流体发电机看成是电源，电源内阻
故B错误；
C．电路中的电流稳定后，电荷受到的洛伦兹力和电场力大小相等，即
整个回路的电流
联立解得
故C正确；
D．由
可知，电流的大小只与金属板的面积有关，故旋转两金属板，并将阻值为R的电阻接在金属板A、B的长度为a的边两端后，电流表的读数不变，故D错误。
故选AC。
4．BC
A．对磁流体发电机分析，上极板带正电，在电容器中形成向下的电场，对油滴受力分析可知，油滴受到向下的电场力，故该带电粒子带正电，故A错误；
BCD．设等离子体带电荷量为q1，磁流体发电机两极板间的距离为，由磁流体发电机可得
两板间的电势差为
设带电粒子的电荷量为，电容器两极板间的距离为，在电容器中对带电粒子，根据牛顿第二定律
带电粒子在电容器中做类平抛运动，设电容器极板长为L，则运动时间为
偏移量为
以上各式联立，解得
所以，只减小带电粒子的入射速度v2，则带电粒子的偏移量变大，带电粒子将打在电容器的下极板上；只增大等离子体的入射速度v1，则带电粒子的偏移量变大，带电粒子将打在电容器的下极板上；带电粒子的偏移量与单个等离子体的电量无关，带电粒子恰好从下极板边缘射出电容器，故BC正确，D错误。
故选BC。
5．BC
AB．根据题意，由左手定则可知，正离子向B板偏转，负离子向A板偏转，则该发电机A板为负极，B板为正极，故A错误，B正确；
C．根据平衡条件有
解得，电动势为
等效内阻为
则稳定时电流表的示数为
故C正确；
D．当外电路的电阻等于电源内阻时，电源的输出功率最大，由于外电阻的阻值和电源内阻的大小关系不确定，所以仅增加外电阻的阻值，发电机的输出功率不一定增大，故D错误。
故选BC。
6．BCD
A．根据左手定则可知，金属板B为电源的正极，故A错误；
B．开关断开时，有洛伦兹力与电场力平衡
可得金属板间的电势差为
故B正确；
C．开关闭合后，金属板间的电势差为
故C正确；
D．由B的分析可知，等离子体发生偏转的原因是受力不平衡，洛伦兹力大于所受电场力，故D正确。
故选BCD。
7．CD
AB．根据左手定则，正电荷受到的洛伦兹力方向向下，负电荷受到的洛伦兹力向上，因此图中板是电源的负极，板是电源的正极，故AB错误；
C．根据平衡条件，有
解得电源的电动势
所以只减小等离子体的入射速度，电源的电动势也减小，故C正确；
D．根据闭合电路欧姆定律，用电器中电流为
故D正确。
故选CD。
8．BD
A．由左手定则，正离子受洛伦兹力向下偏转，负离子受洛伦兹力向上偏转，b板为电源的正极，故A错误；
BCD．由平衡条件得
电源电动势为
电流的大小为
则用电器两端的电压
故C错误，BD正确。
故选BD。
9．AD
A．将一束速度为的等离子体垂直于磁场方向喷入磁感应强度为的匀强磁场中，由左手定则可以判断正电荷受到的洛伦兹力向下，所以正电荷聚集到下极板，负电荷受到的洛伦兹力向上，负电荷聚集到上极板，故平行金属板上极板比下极板电势低，故A正确；
B．根据
可得磁流体发电机的电动势为
故B错误；
C．电容器两端的电势差等于电源电动势，根据
联立可得电容器所带电荷量为
故C错误；
D．由于带电微粒处于静止状态，由平衡条件可得
联立方可得微粒的比荷为
故D正确。
故选AD。
10．AC
A．带正电的离子受到的洛伦兹力向上偏转，极板MN带正电为发电机正极，A正确；
BCD．离子受到的洛伦兹力和电场力相互平衡时，此时令极板间距为d，则
可得
因此增大间距U变大，增大速率U变大，U大小和密度无关，BD错误C正确。
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