Question

如图所示为利用电磁作用输送非导电流体装置的示意图。一边长为L、截面为正方形的塑料管道水平放置，其右端面上有一截面积为A的小喷口，喷口离地的高度为h。管道中有一绝缘活塞，在活塞的中部和上部分别嵌有两根金属棒a、b，其中棒b的两端与一电压表相连，整个装置放在竖直向上的匀强磁场中，当棒a中通有垂直纸面向里的恒定电流I时，活塞向右匀速推动液体从喷口水平射出，液体落地点离喷口的水平距离为s，若液体的密度为ρ，不计所有阻力，求：

（1）活塞移动的速度；

（2）该装置的功率；

（3）磁感应强度B的大小；

（4）若在实际使用中发现电压表的读数变小，可能原因是什么？

Answer 1

解析：（1）设液体从喷口水平射出的速度为v₀，活塞移动的速度为v

v₀=s①

v₀A=vL²②

v=。③

（2）设装置功率为P，Δt时间内有Δm质量的液体从喷口射出

PΔt=Δm(v₀²－v²)④

因为Δm=L²vΔtρ⑤

所以P=L²vρ(v₀²－v²)=(1－)v₀³⑥

所以P=。

（3）因为P=F_安v⑦

所以L²ρv(v₀²－v₀²)=BILv⑧

所以B=。⑨

 

（4）因为U=BLv

所以喷口液体的流量减少，活塞移动速度减小，或磁场变小等会引起电压表读数变小。