Question

【題目】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)，常使用電磁泵．某種電磁泵的結(jié)構(gòu)如圖所示，把裝有液態(tài)鈉的矩形截面導(dǎo)管(導(dǎo)管是環(huán)形的，圖中只畫出其中一部分)水平放置于勻強(qiáng)磁場中，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B ， 方向與導(dǎo)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(shè)導(dǎo)管截面高為a ， 寬為b ， 導(dǎo)管有長為l的一部分置于磁場中，由于磁場對(duì)液態(tài)鈉的作用力使液態(tài)鈉獲得驅(qū)動(dòng)而不斷沿管子向前推進(jìn)．整個(gè)系統(tǒng)是完全密封的，只有金屬鈉本身在其中流動(dòng)，其余的部件是固定不動(dòng)的．
（1）假定在液態(tài)鈉不流動(dòng)的條件下，求導(dǎo)管橫截面上由磁場驅(qū)動(dòng)力所形成的附加壓強(qiáng)p與上述各量的關(guān)系式；
（2）設(shè)液態(tài)鈉中每個(gè)自由電荷所帶電荷量為q ， 單位體積內(nèi)參與導(dǎo)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(dǎo)電的自由電荷定向移動(dòng)的平均速度 .

Answer 1

【答案】
（1）由安培力計(jì)算公式可得液態(tài)鈉所受磁場驅(qū)動(dòng)力F＝BIa ①

管道橫截面積S＝ab ②

由壓強(qiáng)公式，垂直于導(dǎo)管橫截面方向上磁場力產(chǎn)生的附加壓強(qiáng) ③

由①②③得

（2）電流定義式 ④

在時(shí)間t內(nèi)通過的總電荷量 ⑤

由④⑤得參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動(dòng)的平均速率

【解析】解答：由安培力計(jì)算公式可得液態(tài)鈉所受磁場驅(qū)動(dòng)力F＝BIa ① 管道橫截面積S＝ab ②
由壓強(qiáng)公式，垂直于導(dǎo)管橫截面方向上磁場力產(chǎn)生的附加壓強(qiáng) ③
由①②③得
電流定義式 ④
在時(shí)間t內(nèi)通過的總電荷量 ⑤
由④⑤得參與導(dǎo)電的自由電荷定向移動(dòng)的平均速率
分析：本題關(guān)鍵是要讀懂題目條件，結(jié)合公式 、 分析計(jì)算。