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          在原子反應堆中抽動液態金屬或在醫療器械中抽動血液等導電液體時,由于不允許傳動機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金屬電磁泵的簡化結構示意圖,將裝有液態金屬、截面為矩形的導管的一部分水平置于勻強磁場中,當電流穿過液態金屬時,液態金屬即被驅動。若輸送液態金屬的管道(用特殊陶瓷材料制成)截面長為a,寬為b(不計管道壁的厚度),正、負電極板鑲嵌在管道兩側(兩極板正對且與管內液態金屬良好接觸),電極板長為c,寬為b;正、負電極板間的液態金屬恰好處在磁場區域內,該磁場的磁感應強度為B,方向與導管上、下表面垂直;通過兩電極板間液態金屬的電流為I;液態金屬在磁場驅動力的作用下,在導管中以恒定的速率v流動。已知液態金屬的電阻率為ρ。
          (1)導管截面上由磁場驅動力所形成的附加壓強是多大?
          (2)在Δt時間內,電流通過兩電極板間液態金屬所消耗的電能是多少?
          (3)推動液態金屬的驅動力實際上是通電金屬液柱在磁場中受到的安培力,安培力推動液態金屬做功,使電能轉化為機械能。我們知道,導體中的運動電荷受到的洛倫茲力在宏觀上表現為安培力,而洛倫茲力對運動電荷是不做功的,但是推動液態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,可假設液態金屬中的自由電荷為正電荷)。

          【答案】(1)導管截面上由磁場驅動力所形成的附加壓強是
          BI
          b

          (2)在Δt時間內,電流通過兩電極板間液態金屬所消耗的電能是
          I
          a
          Δ
          t
          I
          ρ
          bc
          +
          B
          v

          (3)見解析。
          【解答】
          【點評】
          聲明:本試題解析著作權屬菁優網所有,未經書面同意,不得復制發布。
          發布:2024/6/27 10:35:59組卷:159引用:3難度:0.3
          相似題
          • 1.在如圖所示的平面直角坐標系中,第二象限內存在水平向左的勻強電場,在x軸上有兩個粒子源A、B,沿y軸正向以相同速度同時發射質量相同、電荷量相同的帶負電的粒子,粒子源A、B的坐標分別為xA=-9L、xB=-4L。通過電場后A、B兩處發射的粒子分別從y軸上的C、D兩點(圖中未畫出)進入第一象限。不計粒子重力及粒子間的相互作用。
            (1)設C、D兩點坐標分別為(0,yC)、(0,yD),求yC、yD的比值;
            (2)若第一象限內未加任何場,兩處粒子將在第一象限內某點相遇,求相遇點的橫坐標;
            (3)若第一象限內y>yC區域,加上垂直于坐標平面方向向里的勻強磁場(圖中未畫出),兩處粒子最終將從磁場飛出,求兩處粒子飛出位置間的距離。

            發布:2024/12/29 20:30:1組卷:25引用:3難度:0.4
          • 2.如圖,在xOy坐標系中的第一象限內存在沿x軸正方向的勻強電場,第二象限內存在方向垂直紙面向外磁感應強度B=
            3
            m
            v
            0
            2
            e
            L
            的勻強磁場,磁場范圍可調節(圖中未畫出)。一粒子源固定在x軸上M(L,0)點,沿y軸正方向釋放出速度大小均為v0的電子,電子經電場后從y軸上的N點進入第二象限。已知電子的質量為m,電荷量的絕對值為e,ON的距離
            2
            3
            3
            L
            ,不考慮電子的重力和電子間的相互作用,求:
            (1)第一象限內所加電場的電場強度;
            (2)若磁場充滿第二象限,電子將從x軸上某點離開第二象限,求該點的坐標;
            (3)若磁場是一個圓形有界磁場,要使電子經磁場偏轉后通過x軸時,與y軸負方向的夾角為30°,求圓形磁場區域的最小面積。

            發布:2024/12/29 23:30:1組卷:256引用:5難度:0.3
          • 3.在“質子療法”中,質子先被加速到具有較高的能量,然后被引向轟擊腫瘤,殺死細胞。如圖所示,質量為m、電荷量為q的質子從極板A處由靜止加速,通過極板A1中間的小孔后進入速度選擇器,并沿直線運動。速度選擇器中的勻強磁場垂直紙面向里,磁感應強度大小為B=0.01T,極板CC1間的電場強度大小為E=1×105N/C。坐標系xOy中yOP區域充滿沿y軸負方向的勻強電場Ⅰ,xOP區域充滿垂直紙面向外的勻強磁場Ⅱ,OP與x軸夾角a=30°。勻強磁場Ⅱ的磁感應強度大小B1,且1T≤B1≤1.5T。質子從(0,d)點進入電場Ⅰ,并垂直OP進入磁場Ⅱ。取質子比荷為
            q
            m
            =
            1
            ×
            1
            0
            8
            C
            /
            kg
            ,d=0.5m。求:
            (l)極板AA1間的加速電壓U;
            (2)勻強電場Ⅰ的電場強度E1
            (3)質子能到達x軸上的區間的長度L(結果用根號表示)。

            發布:2024/12/29 20:30:1組卷:121引用:3難度:0.6
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