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在原子反應(yīng)堆中抽動(dòng)液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動(dòng)血液等導(dǎo)電液體時(shí),由于不允許傳動(dòng)機(jī)械部分與這些液體相接觸,常使用一種電磁泵。如圖所示是一種液態(tài)金屬電磁泵的簡化結(jié)構(gòu)示意圖,將裝有液態(tài)金屬、截面為矩形的導(dǎo)管的一部分水平置于勻強(qiáng)磁場中,當(dāng)電流穿過液態(tài)金屬時(shí),液態(tài)金屬即被驅(qū)動(dòng)。若輸送液態(tài)金屬的管道(用特殊陶瓷材料制成)截面長為a,寬為b(不計(jì)管道壁的厚度),正、負(fù)電極板鑲嵌在管道兩側(cè)(兩極板正對且與管內(nèi)液態(tài)金屬良好接觸),電極板長為c,寬為b;正、負(fù)電極板間的液態(tài)金屬恰好處在磁場區(qū)域內(nèi),該磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,方向與導(dǎo)管上、下表面垂直;通過兩電極板間液態(tài)金屬的電流為I;液態(tài)金屬在磁場驅(qū)動(dòng)力的作用下,在導(dǎo)管中以恒定的速率v流動(dòng)。已知液態(tài)金屬的電阻率為ρ。
(1)導(dǎo)管截面上由磁場驅(qū)動(dòng)力所形成的附加壓強(qiáng)是多大?
(2)在Δt時(shí)間內(nèi),電流通過兩電極板間液態(tài)金屬所消耗的電能是多少?
(3)推動(dòng)液態(tài)金屬的驅(qū)動(dòng)力實(shí)際上是通電金屬液柱在磁場中受到的安培力,安培力推動(dòng)液態(tài)金屬做功,使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。我們知道,導(dǎo)體中的運(yùn)動(dòng)電荷受到的洛倫茲力在宏觀上表現(xiàn)為安培力,而洛倫茲力對運(yùn)動(dòng)電荷是不做功的,但是推動(dòng)液態(tài)金屬的安培力卻做功了,這是為什么?請你對此做出合理的解釋(為了方便,可假設(shè)液態(tài)金屬中的自由電荷為正電荷)。
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【答案】見試題解答內(nèi)容
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:110引用:2難度:0.3
相似題
  • 1.如圖甲所示,邊長為L的正方形區(qū)域abcd位于豎直平面內(nèi),ab邊水平。該區(qū)域內(nèi)有周期性變化的勻強(qiáng)電場和勻強(qiáng)磁場,以平行ad向下為電場的正方向,垂直紙面向里為磁場的正方向,電場強(qiáng)度E和磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間變化的圖像分別如圖乙和圖丙所示,圖中E0、B0、T均未知。質(zhì)量為m、帶電量為+q的帶電顆粒(可視為質(zhì)點(diǎn))源源不斷地從ad邊中點(diǎn)O以某一恒定初速度沿水平方向射入電場,若t=0時(shí)刻射入電場的顆粒,經(jīng)
    T
    2
    時(shí)間后從c點(diǎn)離開電場,t=
    T
    2
    時(shí)刻射入電場的顆粒,在電磁場中做勻速圓周運(yùn)動(dòng),t=
    T
    8
    時(shí)刻射入電場的顆粒從dc邊射出電磁場時(shí)到c點(diǎn)的距離為
    7
    32
    L。顆粒重力不能忽略,不計(jì)顆粒之間的相互作用,重力加速度為g。求:
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    (1)顆粒射入電場時(shí)的初速度v0大小;
    (2)B0的大小。

    發(fā)布:2024/10/17 0:0:1組卷:30引用:1難度:0.3
  • 菁優(yōu)網(wǎng)2.如圖所示,在豎直平面內(nèi)建立平面直角坐標(biāo)系xOy,第二象限內(nèi)存在沿y軸負(fù)方向的勻強(qiáng)電場,第三象限內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直于坐標(biāo)平面向里的勻強(qiáng)磁場。M、N兩個(gè)豎直平行金屬板之間的電壓為U,一質(zhì)量為m、電荷量為q的帶正電的粒子(不計(jì)粒子重力)從靠近N板的S點(diǎn)由靜止開始做加速運(yùn)動(dòng),從電場的右邊界y軸上的A點(diǎn)水平向左垂直于y軸射入電場,經(jīng)x軸上的C點(diǎn)與x軸負(fù)方向成θ=60°角進(jìn)入磁場,最后從y軸上的D點(diǎn)垂直于y軸射出磁場,求:
    (1)A、C兩點(diǎn)間的電勢差UAC和粒子在磁場中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑r;
    (2)粒子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)所用時(shí)間和從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)所用時(shí)間的比值。

    發(fā)布:2024/10/19 0:0:1組卷:67引用:2難度:0.6
  • 菁優(yōu)網(wǎng)3.“太空粒子探測器”是安裝在國際空間站上的一種探測宇宙射線的試驗(yàn)設(shè)備,由加速裝置、偏轉(zhuǎn)裝置和收集裝置三部分組成。其簡化原理圖如圖所示,兩個(gè)同心扇形圓弧面PQ、MN之間存在輻射狀的加速電場,方向由內(nèi)弧面指向外弧面,圓心為O,兩弧面間的電勢差為U,右側(cè)邊長為L的正方形邊界abcd內(nèi)存在垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,其大小為B(可調(diào)節(jié)),O點(diǎn)為ad邊界的中點(diǎn),PO、QO與ad邊界的夾角均為30°。假設(shè)太空中質(zhì)量為m、電荷量為e的帶負(fù)電粒子,均能均勻地吸附到外弧面PQ的右側(cè)面上,由靜止經(jīng)電場加速后穿過內(nèi)弧面均從O點(diǎn)進(jìn)入磁場,不計(jì)粒子重力、粒子間的作用力及碰撞,下列說法正確的是(  )

    發(fā)布:2024/10/26 23:0:1組卷:74引用:1難度:0.7
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