Question

在原子反應(yīng)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(jié)構(gòu)如圖4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(yīng)強度為B，方向與導管垂直.讓電流I按如圖方向橫穿過液態(tài)鈉且電流方向與B垂直.設(shè)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(qū)動力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，其余的部件都是固定不動的.

（1）在圖上標出液態(tài)鈉受磁場驅(qū)動力的方向；
（2）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(qū)動力所形成的附加壓強p與上述各量的關(guān)系式；
（3）設(shè)液態(tài)鈉中每個自由電荷所帶的電荷量為q，單位體積內(nèi)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的電流方向上參與導電的自由電荷定向移動的平均速率v0.

Answer 1

見解析
【試題分析】
（1）由左手定則判斷出F的方向沿導管水平向里，且與B、I垂直.
（2）因為F=BIa，S=ab，所以p=
（3）置于磁場部分的導管內(nèi)自由電荷數(shù)為N=（bLa）n，這部分電荷在時間t=內(nèi)通過截面的面積S=bL，所以I===bLnqv₀，故v₀=