Question

【題目】在原子反應堆中抽動液態(tài)金屬或在醫(yī)療器械中抽動血液等導電液體時，常使用電磁泵．某種電磁泵的結構如圖所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導管(導管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分)水平放置于勻強磁場中，磁場的磁感應強度為B ， 方向與導管垂直，讓電流I按如圖方向縱向穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直．設導管截面高為a ， 寬為b ， 導管有長為l的一部分置于磁場中，由于磁場對液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅動而不斷沿管子向前推進．整個系統(tǒng)是完全密封的，只有金屬鈉本身在其中流動，其余的部件是固定不動的．
（1）假定在液態(tài)鈉不流動的條件下，求導管橫截面上由磁場驅動力所形成的附加壓強p與上述各量的關系式；
（2）設液態(tài)鈉中每個自由電荷所帶電荷量為q ， 單位體積內參與導電的自由電荷數(shù)為n ， 求在橫穿液態(tài)鈉的電流I的方向上參與導電的自由電荷定向移動的平均速度 .

Answer 1

【答案】
（1）由安培力計算公式可得液態(tài)鈉所受磁場驅動力F＝BIa ①

管道橫截面積S＝ab ②

由壓強公式，垂直于導管橫截面方向上磁場力產(chǎn)生的附加壓強 ③

由①②③得

（2）電流定義式 ④

在時間t內通過的總電荷量 ⑤

由④⑤得參與導電的自由電荷定向移動的平均速率

【解析】解答：由安培力計算公式可得液態(tài)鈉所受磁場驅動力F＝BIa ① 管道橫截面積S＝ab ②
由壓強公式，垂直于導管橫截面方向上磁場力產(chǎn)生的附加壓強 ③
由①②③得
電流定義式 ④
在時間t內通過的總電荷量 ⑤
由④⑤得參與導電的自由電荷定向移動的平均速率
分析：本題關鍵是要讀懂題目條件，結合公式 、 分析計算。