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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，其工作原理如下图所示，推进器矩形通道由四块板所围，通道长a=1.0m，宽b=0.20m，高c=0.08m，其中两侧面是金属板，上下两板为绝缘板．两金属板间所加电压为U=200V，且位于x=0处的金属板电势较高，通道内部可视为匀强电场．试求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）若在通道内灌满海水（导体），海水的电阻率ρ=0.22Ω•m，两金属板间海水的电阻R为多大？（已知导体电阻

，式中ρ是导体的电阻率，l是导体的长度，S是导体的横截面积）
（3）若船静止时通道内灌满海水，并在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场，求这时推进器对海水推力的大小和方向．

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试题答案

试题解析

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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，图左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, 如图右所示，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轴负方向加上匀强电场，使两极板间的电压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 = 5.0 m/s的速度匀速前进。以船为参照物，海水以5.0 m/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，在通道内海水的速率增加到 = 8.0 m/s, 求此时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% 可以转换
为船的动力, 当船以v_s =5.0 m/s的速度匀速前进时，求海水推力的功率。

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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=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．

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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．

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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，其工作原理如下图所示，推进器矩形通道由四块板所围，通道长a=1.0m，宽b=0.20m，高c=0.08m，其中两侧面是金属板，上下两板为绝缘板．两金属板间所加电压为U=200V，且位于x=0处的金属板电势较高，通道内部可视为匀强电场．试求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）若在通道内灌满海水（导体），海水的电阻率ρ=0.22Ω•m，两金属板间海水的电阻R为多大？（已知导体电阻，式中ρ是导体的电阻率，l是导体的长度，S是导体的横截面积）
（3）若船静止时通道内灌满海水，并在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场，求这时推进器对海水推力的大小和方向．

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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，其工作原理如下图所示，推进器矩形通道由四块板所围，通道长a=1.0m，宽b=0.20m，高c=0.08m，其中两侧面是金属板，上下两板为绝缘板．两金属板间所加电压为U=200V，且位于x=0处的金属板电势较高，通道内部可视为匀强电场．试求：
（1）匀强电场的场强大小；
（2）若在通道内灌满海水（导体），海水的电阻率ρ=0.22Ω•m，两金属板间海水的电阻R为多大？（已知导体电阻，式中ρ是导体的电阻率，l是导体的长度，S是导体的横截面积）
（3）若船静止时通道内灌满海水，并在通道内沿z轴正方向加B=8.0T的匀强磁场，求这时推进器对海水推力的大小和方向．

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为了降低潜艇噪音可用电磁推进器替代螺旋桨。如图为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电，上下表面绝缘，规格为： a×b×c=0.5m×0.4m×0.3m。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B=10.0T、方向竖直向下，若在推进器前后方向通以电流I=1.0×103A，方向如图。则下列判断正确的是：
B
A. 推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为4.0×103N
B. 推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为4.0×103N
C. 推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为3.0×103N
D. 推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为3.0×103N

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为了降低潜艇噪音可用电磁推进器替代螺旋桨。如图为直线通道推进器示意图。推进器前后表面导电，上下表面绝缘，规格为： a×b×c=0.5m×0.4m×0.3m。空间内存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B=10.0T、方向竖直向下，若在推进器前后方向通以电流I=1.0×103A，方向如图。则下列判断正确的是：
B
A. 推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为4.0×103N
B. 推进器对潜艇提供向右的驱动力，大小为4.0×103N
C. 推进器对潜艇提供向左的驱动力，大小为3.0×103N
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高三物理单选题简单题查看答案及解析
为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨．潜艇下方有左、右两组推进器，每组由6个相同的、用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，其原理示意图如下．在直线通道内充满电阻率ρ=0.2Ω∙m的海水，通道中a×b×c=0.3m×0.4m×0.3m的空间内，存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B=6.4T、方向垂直通道侧面向外．磁场区域上、下方各有a×b=0.3m×0.4m的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中产生了从N到M，大小恒为I=1.0×10³A的电流，设电流只存在于磁场区域．不计电源内阻及导线电阻，海水密度ρ_m=1.0×10³kg/m³．

（1）求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向；
（2）在不改变潜艇结构的前提下，简述潜艇如何转弯？如何“倒车”？
（3）当潜艇以恒定速度v=30m/s前进时，海水在出口处相对于推进器的速度v=34m/s，思考专用直流电源所提供的电功率如何分配，求出相应功率的大小．
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为了降低潜艇噪音，提高其前进速度，可用电磁推进器替代螺旋桨。潜艇下方有左、右两组推进器，每组由6个相同的用绝缘材料制成的直线通道推进器构成，其原理示意图如下。在直线通道内充满电阻率ρ=0.2Ω?m的海水，通道中a×b×c=0.3m×0.4m×0.3m的空间内，存在由超导线圈产生的匀强磁场，其磁感应强度B=6.4T、方向垂直通道侧面向外。磁场区域上、下方各有a×b=0.3mx0.4m的金属板M、N，当其与推进器专用直流电源相连后，在两板之间的海水中产生了从N到M，大小恒为I=1.0×10³A的电流，设电流只存在于磁场区域。不计电源内阻及导线电阻，海水密度ρ=1.0×103kg/m³。
（1）求一个直线通道推进器内磁场对通电海水的作用力大小，并判断其方向。
（2）在不改变潜艇结构的前提下，简述潜艇如何转弯？如何倒车？
（3）当潜艇以恒定速度v₀=30m/s前进时，海水在出口处相对于推进器的速度v=34m/s，思考专用直流电源所提供的电功率如何分配，求出相应功率的大小。

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离子推进器是太空飞行器常用的动力系统．某种推进器设计的简化原理如图所示，截面半径为 R=2m的圆柱腔分为两个工作区．Ⅰ为电离区，电离区间充有稀薄铯气体，也有轴向的匀强磁场，磁感应强度大小为，在离轴线 R/2 处的 C点持续射出一定速率范围的电子．假设射出的电子仅在垂直于轴线的截面上运动，截面如图2 所示(从左向右看)．电子的初速度方向与中心 O 点和 C 点的连线成 ()．电子碰撞铯原子使之电离，为了取得好的电离效果，从内圆柱体表面发出的电子在区域内运动时不能与外器壁碰撞。Ⅱ为加速区，两端加有电压，形成轴向的匀强电场．Ⅰ区产生的铯离子以接近 0 的初速度进入Ⅱ区，被加速后以速度从右侧喷出．这种高速粒子流喷射出去，可推动卫星运动，电子在Ⅰ区内不与器壁相碰且能到达的区域越大，电离效果越好，已知铯离子荷质比，铯离子，电子质量为，电量为， (电子碰到器壁即被吸收，不考虑电子间的碰撞)。
（1）求Ⅱ区的加速电压；
（2）为取得好的电离效果，请判断Ⅰ区中的磁场方向(按图 2 说明是“垂直纸面向里”或“垂直纸面向外”)；
（3）要取得好的电离效果，求射出的电子最大速率与角的关系；
（4）若单位时间内喷射出个铯离子，试求推进器的推力(结果取两位有效数字)。

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