在原子反应堆中抽动液态金属或在医疗器械中抽动血液等导电液体时,由于不允许传动机械部分与这些液体相接触,常使用一种电磁泵。如图所示是一种液态金属电磁泵的简化结构示意图,将装有液态金属、截面为矩形的导管的一部分水平置于匀强磁场中,当电流穿过液态金属时,液态金属即被驱动。若输送液态金属的管道(用特殊陶瓷材料制成)截面长为a,宽为b(不计管道壁的厚度),正、负电极板镶嵌在管道两侧(两极板正对且与管内液态金属良好接触),电极板长为c,宽为b;正、负电极板间的液态金属恰好处在磁场区域内,该磁场的磁感应强度为B,方向与导管上、下表面垂直;通过两电极板间液态金属的电流为I;液态金属在磁场驱动力的作用下,在导管中以恒定的速率v流动。已知液态金属的电阻率为ρ。
(1)导管截面上由磁场驱动力所形成的附加压强是多大?
(2)在Δt时间内,电流通过两电极板间液态金属所消耗的电能是多少?
(3)推动液态金属的驱动力实际上是通电金属液柱在磁场中受到的安培力,安培力推动液态金属做功,使电能转化为机械能。我们知道,导体中的运动电荷受到的洛伦兹力在宏观上表现为安培力,而洛伦兹力对运动电荷是不做功的,但是推动液态金属的安培力却做功了,这是为什么?请你对此做出合理的解释(为了方便,可假设液态金属中的自由电荷为正电荷)。

【答案】(1)导管截面上由磁场驱动力所形成的附加压强是;
(2)在Δt时间内,电流通过两电极板间液态金属所消耗的电能是;
(3)见解析。
BI
b
(2)在Δt时间内,电流通过两电极板间液态金属所消耗的电能是
I
a
Δ
t
(
I
ρ
bc
+
B
v
)
(3)见解析。
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:159引用:3难度:0.3
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(1)第一象限内所加电场的电场强度;
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3.在“质子疗法”中,质子先被加速到具有较高的能量,然后被引向轰击肿瘤,杀死细胞。如图所示,质量为m、电荷量为q的质子从极板A处由静止加速,通过极板A1中间的小孔后进入速度选择器,并沿直线运动。速度选择器中的匀强磁场垂直纸面向里,磁感应强度大小为B=0.01T,极板CC1间的电场强度大小为E=1×105N/C。坐标系xOy中yOP区域充满沿y轴负方向的匀强电场Ⅰ,xOP区域充满垂直纸面向外的匀强磁场Ⅱ,OP与x轴夹角a=30°。匀强磁场Ⅱ的磁感应强度大小B1,且1T≤B1≤1.5T。质子从(0,d)点进入电场Ⅰ,并垂直OP进入磁场Ⅱ。取质子比荷为
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(3)质子能到达x轴上的区间的长度L(结果用根号表示)。发布:2024/12/29 20:30:1组卷:120引用:3难度:0.6
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