高三物理,比如。这个问题(2)中的压差来自哪里,是来自设备周围的墙壁,还是哪里?

题目说入口和出口有压力差。由于存在压力差,导电液体会在压力的作用下运动。这可以和你在地理课上学到的水平气压梯度力相比较。如果同一水平面上的两个地方压力不同,那么空气就会从压力高的地方流向压力低的地方。这个力叫做水平压力梯度力,对吧?

至于为什么会有压差,或者说为什么需要这个压差?在开关闭合之前,是建立霍尔电压的过程。因为洛伦兹力大于电场力,所以粒子将偏转并聚集在MN板上。注意,此时电场力和摩擦力都做负功,洛伦兹力不做功,导致动能减小,粒子速度降低。但题目说导电液体以恒定速率v0运动,这就意味着一定有外力对液体做正功,以补充损失的动能。这是积极的工作。

当霍尔电压稳定时,即qU/d=qvB后,粒子不会偏转,直线运动。此时压力只需要克服摩擦力做功,保证液体匀速直线运动。

但当开关闭合时,就形成了闭合回路,M板中积累的正电荷会沿着导线向N板移动,使两板之间的电压降低。QU/d,所以粒子又开始偏转了。根据以上分析,此时压力做功不仅要克服摩擦力,还要克服电场力,以保证液体匀速通过磁场。可以看出,因为摩擦力不变,所以压力为克服摩擦力而做功的部分是不变的,压力的增量做功实际上只是电场力做功的部分。因此,所需的压差变化量就是所需的压力变化量,即压力需要做更多的功。

从能量守恒的角度看,压力在闭合开关前所做的功为W 1 = Q,Q为内耗能。闭合后,压力做的功为W2=Q+W电,W电为电路消耗的电能。然而,电路中只有恒定电阻R消耗电能,这可以通过uit计算。刚才我说如果找到UIt,就可以找到压差的变化。

注意液体匀速通过磁场,那么一定有一个方程qU/d=qvB,就可以得到两板之间的电压u。而且因为这是一个纯电阻电路,所以电功不仅可以用uit计算,还可以用u?/R*t计算,t=L/v0,是粒子完全通过霍尔元件的时间,自己做计算吧。