选择题6.0分
物理

7.磁流体发电机,又叫等离子体发电机,下图中的燃烧室在3000K的高温下将气体全部电离为电子与正离子,即高温等离子体。高温等离子体经喷管提速后以1000m/s进入矩形发电通道,发电通道有垂直于喷射速度方向的匀强磁场,磁感应强度为6T。等离子体发生偏转,在两极间形成电势差。已知发电通道长a=50cm,宽b=20cm,高d=20cm。等离子体的电阻率=2Ω•m。则以下判断中正确的是(    )

A

发电机的电动势为1200V

B

因不知道高速等离子体为几价离子,故发电机的电动势不能确定

C

当外接电阻为8Ω时,发电机效率最高

D

当外接电阻为4Ω时,发电机输出功率最大

正确答案及相关解析

正确答案

AD

解析

A、由等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡得:则得发电机的电动势为:E=Bdv=6×0.2×1000V=1200V,故A正确;

B、由上知,发电机的电动势与高速等离子体的电荷量无关,即与离子的化合价无关,由E=Bdv能求电动势,故B错误; 

C、发动机的内阻为:发动机的效率为:,可知外电阻R越大,效率超高,则当外接电阻为8Ω时,发电机的效率不是最高,故C错误;

D、当电源的内外电阻相等时输出功率最大,此时外电阻为 R=r=4Ω,故D正确.

考查方向

电功、电功率; 电源的电动势和内阻; 闭合电路欧姆定律

解题思路

根据等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡,列式求电动势.发动机的效率等于输出功率与总功率之比.当电源的内外电阻相等时输出功率最大.

易错点

当等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡,由此求出电动势是解题关键.

知识点

电功、电功率 运动电荷在磁场中受到的力 带电粒子在混合场中的运动