7.
某人设计了一种潜艇,利用电磁推进代替了螺旋桨.潜艇推进器的结构简化为如图所示,水从推进管道中流过.不考虑管道中水流与管壁以及水之间的粘滞阻力作用,管道中有一个长方体状的区域,该区域横截面积和入水口是一样的,尺寸为a×b×c,其中由超导磁铁产生了稳定匀强磁场B,磁场方向沿着b方向垂直纸面向外.在上下两个面各有一块a×b大小的电极,接入直流电源,假设电流只在这个长方体区域内存在,并且是均匀的,稳定状态电流大小为I,海水密度为ρ
m,海水电阻率为ρ,单位时间内通过任意一管道横截面海水的体积相等.假设稳定流动后潜水艇进水口压强为p
0,出水口压强为p
2(未知),进水口面积为S=b×c,出水口面积为S
2=kS,进水口的流速v
0,在潜艇参照系中,试求:
(1)磁场对海水磁场力产生的附加压强.
(2)计算稳定流动后直流电源的输出功率.(用v
0、ρ、B、I、b、a、c表示).
(3)稳定流动后出水口水的流速v
2和压强p
2.(用p
0、ρ
m、B、I、v
0、k、b等表示)