Question

20．某同学对某种抽水泵中的电磁泵模型进行了研究．如图电磁泵是一个长方体，ab边长为L₁，左右两侧面是边长为L₂的正方形，在泵头通入导电剂后液体的电阻率为ρ，泵体所在处有方向垂直向外的磁场B．工作时，泵体的上下两表面接在电压为U（内阻不计）的电源上，理想电流表示数为I，若电磁泵和水面高度差恒为h，不计水在流动中和管壁之间的阻力，重力加速度为g．则（　　）

• A． 泵体上表面应接电源正极
• B． 电磁泵对液体产生的推力大小为BIL₁
• C． 电源提供的电功率为$\frac{{{U^2}{L_2}}}{ρ}$
• D． 在t时间内抽取水的质量为m，这部分水离开泵时的动能为UIt-mgh-I²$\frac{ρ}{{L}_{1}}$t

Answer 1

分析 当泵体中电流向下时，安培力向左，故液体被抽出；根据电阻定律和欧姆定律列式求解电流表达式分析，根据安培力公式分析安培力大小情况．

解答 解：A、当泵体上表面接电源的正极时，电流从上向下流过泵体，这时受到的磁场力水平向左，拉动液体；故A正确；
B、由图可知，电流的方向为上下方向，所以磁场中的电流的长度为L₂，所以电磁泵对液体产生的推力大小为BIL₂．故B错误；
C、根据电阻定律，泵体内液体的电阻：R=ρ$\frac{L}{S}$=ρ×$\frac{{L}_{2}}{{L}_{1}{L}_{2}}$=$\frac{ρ}{{L}_{1}}$；因此流过泵体的电流I=$\frac{U}{R}$=$\frac{U{L}_{1}}{ρ}$，那么液体消耗的电功率为P=$\frac{{U}^{2}{L}_{1}}{ρ}$，而电源提供的电功率为UI，故C错误；
D、若t时间内抽取水的质量为m，根据能量守恒定律，则这部分水离开泵时的动能为E_K=UIt-mgh-I²$\frac{ρ}{{L}_{1}}$t，故D正确；
故选：AD

点评 本题关键是明确电磁泵的工作原理，要能够结合欧姆定律、电阻定律、安培力公式分析抽液高度的影响因素，不难．