Question

如圖所示為利用電磁作用輸送非導電流體裝置的示意圖。一邊長為L、截面為正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面積為A的小噴口，噴口離地的高度為h。管道中有一絕緣活塞，在活塞的中部和上部分別嵌有兩根金屬棒a、b，其中棒b的兩端與一電壓表相連，整個裝置放在豎直向上的勻強磁場中，當棒a中通有垂直紙面向里的恒定電流I時，活塞向右勻速推動液體從噴口水平射出，液體落地點離噴口的水平距離為s，若液體的密度為ρ，不計所有阻力，求：

（1）活塞移動的速度；

（2）該裝置的功率；

（3）磁感應強度B的大小；

（4）若在實際使用中發現電壓表的讀數變小，可能原因是什么？

Answer 1

解析：（1）設液體從噴口水平射出的速度為v₀，活塞移動的速度為v

v₀=s①

v₀A=vL²②

v=。③

（2）設裝置功率為P，Δt時間內有Δm質量的液體從噴口射出

PΔt=Δm(v₀²－v²)④

因為Δm=L²vΔtρ⑤

所以P=L²vρ(v₀²－v²)=(1－)v₀³⑥

所以P=。

（3）因為P=F_安v⑦

所以L²ρv(v₀²－v₀²)=BILv⑧

所以B=。⑨

 

（4）因為U=BLv

所以噴口液體的流量減少，活塞移動速度減小，或磁場變小等會引起電壓表讀數變小。