電源是通過非靜電力做功把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，不同的電源非靜電力做功的本領有所不同，物理學中用電動勢來描述電源的這種特性。
（1）如圖所示，固定于水平面的U形金屬框架處于豎直向下的勻強磁場中，磁感應強度為B，金屬框兩平行導軌間距為l。金屬棒MN在外力的作用下，沿框架以速度v向右做勻速直線運動，運動過程中金屬棒始終垂直于兩平行導軌并接觸良好。已知電子的電荷量為-e。在金屬棒產(chǎn)生電動勢的過程中，請說明是什么力充當非靜電力，并求出這個非靜電力F的大??；
（2）科學家發(fā)現(xiàn)導體兩端的溫度差也能產(chǎn)生電動勢，這種電動勢稱為溫差電動勢。我們用圖乙所示的簡化模型來分析。一段長度為L的直導線AB沿Ox軸放置，A端位于坐標原點處。與恒溫熱源接觸后，A端溫度恒為T1，B端溫度恒為T2（T2＜T1）。假定導線上相同位置處的溫度相同，不同位置處的溫度沿x方向均勻變化，導線形狀隨溫度的變化忽略不計。從微觀上來看，可認為：溫度越高，金屬離子（即原子失去自由電子后的剩余部分）熱運動的平均動能越大，與之相比，自由電子熱運動平均動能隨溫度的變化可以忽略不計。如圖乙所示，取導線中長為Δx的一個薄層，自由電子受到左側(cè)金屬離子的碰撞比右側(cè)的強，薄層兩端就形成了壓強差，自由電子會發(fā)生定向運動。已知薄層兩端的壓強差與其兩端的溫度差成正比，且比例系數(shù)為nk,n為單位體積內(nèi)的自由電子數(shù)（假設導線中各處n都相同）k為常數(shù)。導線AB的橫截面積為S，電荷量為-e,忽略自由電子與金屬離子之間及自由電子彼此間的庫侖作用。請利用自由電子的受力特點，結(jié)合電動勢的定義式，推導得出溫差電動勢的表達式；
（3）特殊溫差發(fā)電導體AB兩端有恒定溫差，連接無限長的水平光滑導軌（圖丙），若溫差電動勢的大小與導線兩端的溫度差成正比，比例系數(shù)為S，水平導軌區(qū)域磁感應強度為B。導軌上靜止放置的導體棒MN電阻為R，質(zhì)量為m,到剛好穩(wěn)定的過程中導體棒的焦耳熱為Q，忽略其他電阻。求發(fā)電導體AB兩端的溫差。
【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點評】
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發(fā)布：2024/6/27 10:35:59組卷：64引用：2難度：0.5
相似題
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1．半徑為R的金屬圓環(huán)水平固定，電阻忽略不計。圓環(huán)內(nèi)存在與環(huán)面垂直的勻強磁場，磁感應強度為B。導體棒長為L（L＞2R），其單位長度電阻值為r。圖（a）中導體棒與圓環(huán)相切于O1點，t=0時刻起，從圖示位置以速度v勻速向右運動，棒始終與速度方向垂直。圖（b）中導體棒與圓環(huán)相切于O2點，t=0時刻起，以O2點為軸從圖示位置起在水平面內(nèi)順時針勻速轉(zhuǎn)過180°，角速度為ω；導體棒掃過整個環(huán)面時與環(huán)接觸良好。
（1）分析說明圖（a）中導體棒掃過整個環(huán)面過程中流過導體棒的電流變化情況；
（2）求圖（b）中導體棒兩端產(chǎn)生的感應電動勢E與時間t的關系式；
（3）若圖（a）、圖（b）中導體棒掃過整個環(huán)面所用時間相同，試比較兩種情況中導體棒運動到虛線（圓環(huán)上直徑位置）處，流過兩導體棒的感應電流大小。發(fā)布：2024/12/30 1:0:6組卷：98引用：2難度：0.7 -
2．如圖甲所示，在水平面上有一豎直向下的足夠?qū)挼木匦蝿驈姶艌鰠^(qū)域，磁感應強度B0=0.2T，區(qū)域長度L=3m,在緊靠磁場的左邊界處的水平面上放置一正方形線框，匝數(shù)n=10，邊長a=1m,線框電阻R=1Ω，質(zhì)量m=1kg?，F(xiàn)在線框上作用一水平恒力F，使線框從靜止開始向右進入磁場中，已知恒力F的大小為10N，線框與水平面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，整個線框完全進入磁場前已經(jīng)勻速運動，g=10m/s2。當線框剛?cè)窟M入磁場開始計時，磁場即以如圖乙所示規(guī)律變化。下列說法正確的是（ ?。?br />
發(fā)布：2024/12/29 23:30:1組卷：146引用：3難度：0.5 -
3．如圖，空間某區(qū)域內(nèi)存在沿水平方向的勻強磁場，一正方形閉合金屬線框自磁場上方某處釋放后穿過磁場，整個過程線框平面始終豎直，線框邊長小于磁場區(qū)域上下寬度。以線框剛進入磁場時為計時起點，下列描述線框所受安培力F隨時間t變化關系的圖中，不正確的是（ ）發(fā)布：2024/12/29 20:30:1組卷：232引用：3難度：0.7