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高考物理电学大题整理

2017-01-03 14:16阅读：

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高考物理电学大题整理
高考物理电学大题整理1．两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置，其间距为0.60m，磁感应强度为0.50T的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R＝5.0Ω。在导轨上有一电阻为1.0Ω的金属棒
pan>ab，金属棒与导轨垂直，如图所示。在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的水平速度匀速向右运动。设金属导轨足够长。求：
（1）金属棒ab两端的电压。
（2）拉力F的大小。
（3）电阻R上消耗的电功率。
（4）整个电路消耗的电功率。
1．（7分）解：（1）金属棒ab上产生的感应电动势为
高考物理电学大题整理 =3.0V， （1分）
根据闭合电路欧姆定律，通过R的电流 I = 高考物理电学大题整理 = 0.50A。 （1分）
电阻R两端的电压 U＝ 高考物理电学大题整理 ＝2.5V。 （1分）
（2）由于ab杆做匀速运动，拉力和磁场对电流的安培力大小相等，即
F = BIL = 0.15 N （2分）
（3）根据焦耳定律，电阻R上消耗的电功率 高考物理电学大题整理 ＝1.25W （2分）
2．如图所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界。已知线框的四个边的电阻值相等，均为R。求：
高考物理电学大题整理⑴在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小。
⑵在ab边刚进入磁场区域时，ab边两端的电压。
⑶在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量。
2．（7分）（1）ab边切割磁感线产生的电动势为E=BLv…………………（1分）
所以通过线框的电流为 I= 高考物理电学大题整理 ……………………（1分）
（2）ab边两端电压为路端电压 Uab=I·3R……………………（1分）
所以Uab= 3BLv/4……………………（1分）
（3）线框被拉入磁场的整个过程所用时间t=L/v……………………（1分）
线框中电流产生的热量Q=I2·4R·t 高考物理电学大题整理 ……………………（2分）
高考物理电学大题整理3．如图所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l＝0.50m，导轨上端接有电阻R＝0.80Ω，导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区有虚线所示的水平上边界，磁感应强度B=0.40T，方向垂直于金属导轨平面向外。电阻r＝0.20Ω的金属杆MN，从静止开始沿着金属导轨下落，下落一定高度后以v=2.5m/s的速度进入匀强磁场中，金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。
（1）求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小；
（2）求金属杆刚进入磁场时，M、N两端的电压；
（3）若金属杆刚进入磁场区域时恰能匀速运动，则在匀速下落过程中每秒钟有多少重力势能转化为电能？
3. （7分）
解：（1）金属杆进入磁场切割磁感线产生的电动势E=Blv， （1分）
根据闭合电路欧姆定律，通过电阻R的电流大小I= 高考物理电学大题整理 =0.5A （2分）
（2）M、N两端电压为路端电压，则UMN=IR=0.4V （2分）
（3）每秒钟重力势能转化为电能E= I2(R r)t=0.25J （2分）
4． 高考物理电学大题整理如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，求：
（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力。
4.（1）导体棒、金属导轨和直流电源构成闭合电路，根据闭合电路欧姆定律有：
I= 高考物理电学大题整理 =1.5A…………2分
（2）导体棒受到的安培力：
F安=BIL=0.30N…………2分
（3）导体棒所受重力沿斜面向下的分力F1= mg sin37º=0.24N
由于F1小于安培力，故导体棒受沿斜面向下的摩擦力f…………1分
根据共点力平衡条件
mg sin37º f=F安…………1分
解得：f=0.06N …………1分
高考物理电学大题整理

5．在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ，导轨间距为d，导轨和电路的连接如图所示。在导轨的MP端放置着一根金属棒，与导轨垂直且接触良好。空间中存在竖直向上方向的匀强磁场，磁感应强度为B。将开关S1闭合S2断开，电压表和电流表的示数分别为U1和I1，金属棒仍处于静止状态；再将S2闭合，电压表和电流表的示数分别为U2和I2，金属棒在导轨上由静止开始运动，运动过程中金属棒始终与导轨垂直。设金属棒的质量为m，金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势，重力加速度为g。求：
（1）金属棒到达NQ端时的速度大小；
（2）金属棒在导轨上运动的过程中，电流在金属棒中产生的热量。

5．（8分）解：（1）当通过金属棒的电流为I2时，金属棒在导轨上做匀加速运动，设加速度为a，根据牛顿第二定律，
高考物理电学大题整理 ， （1分）
设金属棒到达NQ端时的速度为v，根据运动学公式， 高考物理电学大题整理 ， （1分）
由以上两式解得： 高考物理电学大题整理 。 （2分）
（2）当金属棒静止不动时，金属棒的电阻 高考物理电学大题整理 ，设金属棒在导轨上运动的时间为t，电流在金属棒中产生的热量为Q，根据焦耳定律， 高考物理电学大题整理 ， （2分）
根据运动学公式， 高考物理电学大题整理 ，将（1）的结果代入，解得 （1分）
高考物理电学大题整理 。 （1分）
高考物理电学大题整理6．如图（甲）所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内均匀分布着与线圈平面垂直的磁场。已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0Ω，所围成矩形的面积S=0.040m2，小灯泡的电阻R=9.0Ω，磁场的磁感应强度随时间按如图（乙）所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值的表达式为e= 高考物理电学大题整理 ，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻随温度的变化，求：
（1）线圈中产生感应电动势的最大值。
（2）小灯泡消耗的电功率。
（3）在磁感应强度变化0～T/4的时间内，通过小灯泡的电荷量。
6．（8分）解：（1）因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同，所以由图象可知，线圈中产生交变电流的周期为 T=3.14×10-2s。
所以线圈中感应电动势的最大值为 E=2πnBmS/T=8.0V （2分）
（2）根据欧姆定律，电路中电流的最大值为Im= 高考物理电学大题整理 =0.80A
通过小灯泡电流的有效值为I=Im/ 高考物理电学大题整理 ＝0.40 高考物理电学大题整理 A， （1分）
灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88W （2分）
（3）在磁感应强度变化1/4周期内，线圈中感应电动势的平均值 高考物理电学大题整理 ＝nS 高考物理电学大题整理
通过灯泡的平均电流 高考物理电学大题整理 （1分）
通过灯泡的电荷量Q＝ 高考物理电学大题整理 ＝4.0×10-3C。 （2分）
高考物理电学大题整理7．如图（甲）所示，长为l、相距为d的两块正对的平行金属板AB和CD与一电源相连（图中未画出电源），B、D为两板的右端点。两板间电势差的变化如图（乙）所示。在金属板B、D端的右侧有一与金属板垂直的荧光屏MN，荧光屏距B、D端的距离为l。质量为m，电荷量为e的电子以相同的初速度v0从极板左边中央沿平行极板的直线OO′连续不断地射入。已知所有的电子均能够从两金属板间射出，且每个电子在电场中运动的时间与电压变化的周期相等。忽略极板边缘处电场的影响，不计电子的重力以及电子之间的相互作用。求：
（1）t＝0和t＝T/2时刻进入两板间的电子到达金属板B、D端界面时偏离OO′的距离之比。
（2）两板间电压的最大值U0。
（3）电子在荧光屏上分布的最大范围。

7．（9分）解：（1）t＝0时刻进入两板间的电子沿OO′方向做匀速运动，在T/2的时间经过的位移l/2，即有 高考物理电学大题整理 ，
而后在电场力作用下做抛物线运动，在垂直于OO′方向做匀加速运动，设到达B、D界面时偏离OO′的距离为y1，则
高考物理电学大题整理 ＝ 高考物理电学大题整理 。 （2分）
t＝T/2时刻进入两板间的电子先在T/2时间内做抛物线运动，沿OO′方向的位移为l/2，在垂直于OO′方向做匀加速运动，设此时偏离OO′的距离为y2，将此时电子的速度分解为沿OO′方向的速度v0与沿电场方向的分量vE，并设此时刻电子的速度方向与OO′的夹角为θ，而后沿直线到达B、D界面。设电子沿直线到达B、D界面时偏离OO′的距离为y2′，则有
高考物理电学大题整理 ＝y1， 高考物理电学大题整理 ；解得y2′＝ 高考物理电学大题整理 。（1分）
因此，y1：y2′＝1：3。 （1分）
（2）在t＝（2n＋1）T/2（n＝0，1，2……）时刻进入两板间的电子在离开金属板时偏离OO′的距离最大，因此使所有进入金属板间的电子都能够飞出金属板，即应满足的条件为y2′≤ 高考物理电学大题整理 ，解得板间电压的最大值 高考物理电学大题整理 。 （2分）
（3）设t＝nT（n＝0，1，2……）时刻进入两板间的电子到达荧光屏上的位置与O′点的距离为Y1，t＝（2n＋1）T/2（n＝0，1，2……）时刻进入两板间的电子到达荧光屏上的位置与O′点的距离为Y2，电子在荧光屏上分布的范围ΔY＝Y2－Y1。当满足y2′＝ 高考物理电学大题整理 的条件时，ΔY为最大。根据题中金属板和荧光屏之间的几何关系，得到
高考物理电学大题整理 ， （1分）
因此电子在荧光屏上分布的最大范围为 ΔY＝Y2－Y1＝y2′－y1＝ 高考物理电学大题整理 。 （2分）
高考物理电学大题整理8．电视机显像管中需要用变化的磁场来控制电子束的偏转。图甲为显像管工作原理示意图，阴极K发射的电子束（初速不计）经电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面（以垂直圆面向里为正方向），磁场区的中心为O，半径为r，荧光屏MN到磁场区中心O的距离为L。当不加磁场时，电子束将通过O点垂直打到屏幕的中心P点。当磁场的磁感应强度随时间按图20乙所示的规律变化时，在荧光屏上得到一条长为2 高考物理电学大题整理 L的亮线。由于电子通过磁场区的时间很短，可以认为在每个电子通过磁场区的过程中磁感应强度不变。已知电子的电荷量为e，质量为m，不计电子之间的相互作用及所受的重力。求：
（1）电子打到荧光屏上时速度的大小；
（2）磁场磁感应强度的最大值B0。
8.（8分）
解：（1）电子打到荧光屏上时速度的大小等于它飞出加速电场时的速度大小，设为v，由动能定理eU= 高考物理电学大题整理 mv2 （1分）
解得 高考物理电学大题整理 （2分）
（2）当交变电压为峰值B0时，电子束有最大偏转，在荧光屏上打在Q点，PQ＝ 高考物理电学大题整理 L。电子运动轨迹如答图3所示，设此时的偏转角度为θ，由几何关系可知，tanθ= 高考物理电学大题整理 L / L，θ=60º （1分）
根据几何关系，电子束在磁场中运动路径所对的圆心角α=θ， 而tan 高考物理电学大题整理 = 高考物理电学大题整理 （1分）
由牛顿第二定律和洛仑兹力公式得 evB0=mv2/R （1分）
解得B0= 高考物理电学大题整理 （2分）
9． 高考物理电学大题整理如图所示，在以O为圆心，半径为R的圆形区域内，有一个水平方向的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。竖直平行正对放置的两金属板A、K连在电压可调的电路中。 S1、S2为A、K板上的两个小孔，且S1、S2和O在同一直线上，另有一水平放置的足够大的荧光屏D，O点到荧光屏的距离h。比荷（电荷量与质量之比）为k的带正电的粒子由S1进入电场后，通过S2射向磁场中心，通过磁场后落到荧光屏D上。粒子进入电场的初速度及其所受重力均可忽略不计。
（1）请分段描述粒子自S1到荧光屏D的运动情况。
（2）求粒子垂直打到荧光屏上P点时速度的大小；
高考物理电学大题整理（3）调节滑片P，使粒子打在荧光屏上Q点，PQ= 高考物理电学大题整理 h（如图19所示），求此时A、K两极板间的电压。
9. 高考物理电学大题整理（1）粒子在电场中自S1至S2做匀加速直线运动；自S2至进入磁场前做匀速直线运动；进入磁场后做匀速圆周运动；离开磁场至荧光屏做匀速直线运动。…………2分
说明：说出粒子在电场中做匀加速直线运动，离开电场作匀速运动，给1分；说出粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动，离开磁场后作匀速直线运动，给1分。
（2）设粒子的质量为m，电荷量为q，垂直打在荧光屏上的P点时的速度为v1， 粒子垂直打在荧光屏上，说明粒子在磁场中的运动是四分之一圆周，运动半径r1=R…………1分
根据牛顿第二定律
Bqv1= 高考物理电学大题整理 , 依题意：k=q/m…………1分
高考物理电学大题整理 解得：v1=BkR …………1分
（3）设粒子在磁场中运动轨道半径为r2，偏转角为2，粒子射出磁场时的方向与竖直方向夹角为α，粒子打到Q点时的轨迹如图所示，由几何关系可知
tanα= 高考物理电学大题整理 , α=30°, θ=30°
tanθ= 高考物理电学大题整理 解得：r2= 高考物理电学大题整理 R…………1分
设此时A、K两极板间的电压为U，设粒子离开S2时的速度为v2，根据牛顿第二定律
Bqv2= 高考物理电学大题整理 …………1分
根据动能定理有 qU= 高考物理电学大题整理 …………1分
解得：U= 高考物理电学大题整理 …………1分
10．由于受地球信风带和盛行西风带的影响，海洋中一部分海水做定向流动，称为风海流，风海流中蕴藏着巨大的动力资源。因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随风海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转，便可用来发电。
高考物理电学大题整理图为一利用风海流发电的磁流体发电机原理示意图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块金属板M、N，金属板长为a，宽为b，两板间的距离为d。将管道沿风海流方向固定在风海流中，在金属板之间加一水平匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向由南向北，用导线将M、N外侧连接电阻为R的航标灯（图中未画出）。工作时，海水从东向西流过管道，在两金属板之间形成电势差，可以对航标灯供电。设管道内海水的流速处处相同，且速率恒为v，海水的电阻率为ρ，海水所受摩擦阻力与流速成正比，比例系数为k。
（1）求磁流体发电机电动势E的大小，并判断M、N两板哪个板电势较高；
（2）由于管道内海水中有电流通过，磁场对管道内海水有力的作用，求此力的大小和方向；
（3）求在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能。
10．（9分）
解：（1）磁流体发电机电动势E=Bdv （1分）
用左手定则判断出正离子向N板偏转，因此N板的电势高 （1分）
（2）两板间海水的电阻r= 高考物理电学大题整理 ，回路中的电流 高考物理电学大题整理 （1分）
磁场对管道内海水的作用力F磁=BId
解得F磁= 高考物理电学大题整理 （1分）
方向与v方向相反（水平向东） （1分）
（3）在t时间内管道中海水移动的距离为 高考物理电学大题整理 （1分）
在t时间内克服摩擦阻力的功 高考物理电学大题整理 ，克服磁场力做功 高考物理电学大题整理 （1分）
在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能 高考物理电学大题整理 (k 高考物理电学大题整理 )v2t （2分）



















高三计算题复习题
高考物理电学大题整理1．两根平行光滑金属导轨MN和PQ水平放置，其间距为0.60m，磁感应强度为0.50T的匀强磁场垂直轨道平面向下，两导轨之间连接的电阻R＝5.0Ω。在导轨上有一电阻为1.0Ω的金属棒ab，金属棒与导轨垂直，如图所示。在ab棒上施加水平拉力F使其以10m/s的水平速度匀速向右运动。设金属导轨足够长。求：
（1）金属棒ab两端的电压。
（2）拉力F的大小。
（3）电阻R上消耗的电功率。







2．如图所示，在绝缘光滑水平面上，有一个边长为L的单匝正方形线框abcd，在外力的作用下以恒定的速率v向右运动进入磁感应强度为B的有界匀强磁场区域。线框被全部拉入磁场的过程中线框平面保持与磁场方向垂直，线框的ab边始终平行于磁场的边界。已知线框的四个边的电阻值相等，均为R。求：
高考物理电学大题整理⑴在ab边刚进入磁场区域时，线框内的电流大小。
⑵在ab边刚进入磁场区域时，ab边两端的电压。
⑶在线框被拉入磁场的整个过程中，线框产生的热量。










高考物理电学大题整理3．如图所示，两根竖直放置的足够长的光滑平行金属导轨间距l＝0.50m，导轨上端接有电阻R＝0.80Ω，导轨电阻忽略不计。导轨下部的匀强磁场区有虚线所示的水平上边界，磁感应强度B=0.40T，方向垂直于金属导轨平面向外。电阻r＝0.20Ω的金属杆MN，从静止开始沿着金属导轨下落，下落一定高度后以v=2.5m/s的速度进入匀强磁场中，金属杆下落过程中始终与导轨垂直且接触良好。已知重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。
（1）求金属杆刚进入磁场时通过电阻R的电流大小；
（2）求金属杆刚进入磁场时，M、N两端的电压；
（3）若金属杆刚进入磁场区域时恰能匀速运动，则在匀速下落过程中每秒钟有多少重力势能转化为电能？






高考物理电学大题整理4．如图所示，两平行金属导轨间的距离L=0.40m，金属导轨所在的平面与水平面夹角θ=37º，在导轨所在平面内，分布着磁感应强度B=0.50T、方向垂直遇导轨所在平面的匀强磁场。金属导轨的一端接有电动势E=4.5V、内阻r=0.50Ω的直流电源。现把一个质量m=0.040kg的导体棒ab放在金属导轨上，导体棒恰好静止。导体棒与金属导轨垂直、且接触良好，导体棒与金属导轨接触的两点间的电阻R0=2.5Ω，金属导轨电阻不计，g取10m/s2。已知sin37º=0.60，cos37º=0.80，求：
（1）通过导体棒的电流；
（2）导体棒受到的安培力大小；
（3）导体棒受到的摩擦力。









高考物理电学大题整理5．在水平面上平行放置着两根长度均为L的金属导轨MN和PQ，导轨间距为d，导轨和电路的连接如图所示。在导轨的MP端放置着一根金属棒，与导轨垂直且接触良好。空间中存在竖直向上方向的匀强磁场，磁感应强度为B。将开关S1闭合S2断开，电压表和电流表的示数分别为U1和I1，金属棒仍处于静止状态；再将S2闭合，电压表和电流表的示数分别为U2和I2，金属棒在导轨上由静止开始运动，运动过程中金属棒始终与导轨垂直。设金属棒的质量为m，金属棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。忽略导轨的电阻以及金属棒运动过程中产生的感应电动势，重力加速度为g。求：
（1）金属棒到达NQ端时的速度大小；
（2）金属棒在导轨上运动的过程中，电流在金属棒中产生的热量。








高考物理电学大题整理6．如图（甲）所示，一固定的矩形导体线圈水平放置，线圈的两端接一只小灯泡，在线圈所在空间内均匀分布着与线圈平面垂直的磁场。已知线圈的匝数n=100匝，电阻r=1.0Ω，所围成矩形的面积S=0.040m2，小灯泡的电阻R=9.0Ω，磁场的磁感应强度随时间按如图（乙）所示的规律变化，线圈中产生的感应电动势的瞬时值的表达式为e= 高考物理电学大题整理 ，其中Bm为磁感应强度的最大值，T为磁场变化的周期。不计灯丝电阻随温度的变化，求：
（1）线圈中产生感应电动势的最大值。
（2）小灯泡消耗的电功率。
（3）在磁感应强度变化0～T/4的时间内，通过小灯泡的电荷量。





高考物理电学大题整理7．如图（甲）所示，长为l、相距为d的两块正对的平行金属板AB和CD与一电源相连（图中未画出电源），B、D为两板的右端点。两板间电势差的变化如图（乙）所示。在金属板B、D端的右侧有一与金属板垂直的荧光屏MN，荧光屏距B、D端的距离为l。质量为m，电荷量为e的电子以相同的初速度v0从极板左边中央沿平行极板的直线OO′连续不断地射入。已知所有的电子均能够从两金属板间射出，且每个电子在电场中运动的时间与电压变化的周期相等。忽略极板边缘处电场的影响，不计电子的重力以及电子之间的相互作用。求：
（1）t＝0和t＝T/2时刻进入两板间的电子到达金属板B、D端界面时偏离OO′的距离之比。
（2）两板间电压的最大值U0。
（3）电子在荧光屏上分布的最大范围。











8．电视机显像管中需要用变化的磁场来控制电子束的偏转。图甲为显像管工作原理示意图，阴极K发射的电子束（初速不计）经电压为U的加速电场后，进入一圆形匀强磁场区，磁场方向垂直于圆面（以垂直圆面向里为正方向），磁场区的中心为O，半径为r，荧光屏 高考物理电学大题整理MN到磁场区中心O的距离为L。当不加磁场时，电子束将通过O点垂直打到屏幕的中心P点。当磁场的磁感应强度随时间按图20乙所示的规律变化时，在荧光屏上得到一条长为2 高考物理电学大题整理 L的亮线。由于电子通过磁场区的时间很短，可以认为在每个电子通过磁场区的过程中磁感应强度不变。已知电子的电荷量为e，质量为m，不计电子之间的相互作用及所受的重力。求：
（1）电子打到荧光屏上时速度的大小；
（2）磁场磁感应强度的最大值B0。










9． 高考物理电学大题整理如图所示，在以O为圆心，半径为R的圆形区域内，有一个水平方向的匀强磁场，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直纸面向外。竖直平行正对放置的两金属板A、K连在电压可调的电路中。 S1、S2为A、K板上的两个小孔，且S1、S2和O在同一直线上，另有一水平放置的足够大的荧光屏D，O点到荧光屏的距离h。比荷（电荷量与质量之比）为k的带正电的粒子由S1进入电场后，通过S2射向磁场中心，通过磁场后落到荧光屏D上。粒子进入电场的初速度及其所受重力均可忽略不计。
（1）请分段描述粒子自S1到荧光屏D的运动情况。
（2）求粒子垂直打到荧光屏上P点时速度的大小；
高考物理电学大题整理（3）调节滑片P，使粒子打在荧光屏上Q点，PQ= 高考物理电学大题整理 h（如图所示），求此时A、K两极板间的电压。













10．由于受地球信风带和盛行西风带的影响，海洋中一部分海水做定向流动，称为风海流，风海流中蕴藏着巨大的动力资源。因为海水中含有大量的带电离子，这些离子随风海流做定向运动，如果有足够强的磁场能使海流中的正、负离子发生偏转，便可用来发电。
高考物理电学大题整理图为一利用风海流发电的磁流体发电机原理示意图，用绝缘材料制成一个横截面为矩形的管道，在管道的上、下两个内表面装有两块金属板M、N，金属板长为a，宽为b，两板间的距离为d。将管道沿风海流方向固定在风海流中，在金属板之间加一水平匀强磁场，磁感应强度大小为B，方向由南向北，用导线将M、N外侧连接电阻为R的航标灯（图中未画出）。工作时，海水从东向西流过管道，在两金属板之间形成电势差，可以对航标灯供电。设管道内海水的流速处处相同，且速率恒为v，海水的电阻率为ρ，海水所受摩擦阻力与流速成正比，比例系数为k。
（1）求磁流体发电机电动势E的大小，并判断M、N两板哪个板电势较高；
（2）由于管道内海水中有电流通过，磁场对管道内海水有力的作用，求此力的大小和方向；
（3）求在t时间内磁流体发电机消耗的总机械能。


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