Question

12．（1）如圖1所示，質量、形狀相同的鋁線框A和塑料線框B從同一高度自由下落并經(jīng)過某一磁場區(qū)域（“×”代表磁感線垂直于紙面向里），若不計空氣阻力，兩線框落地時具有動能分別為E_A和E_B，則E_A＜E_B（選填“＞”、“＜”或“=”）
（2）如圖2所示是利用電動機提升重物的示意圖，其中D是直流電動機，p是一個質量為m 的重物，它用細繩拴在電動機的軸上，閉合開關S，重物p以速度v勻速上升，這時電流表和電壓表的示數(shù)分別是I=1.0A和U=20V，重物p上升的速度v=0.80m/s，重物的質量m=2kg，不計一切摩擦，則電動機的輸出功率為16W，電動機線圈的電阻為4Ω．

Answer 1

分析 （1）從能的轉化角度分析，金屬框和塑料框質量相等，在最高點時，重力勢能相等，分析金屬框和塑料框由靜止自由下落到地面時能的轉化情況即可判斷動能為E_A和動能E_B的大小．
（2）已知電動機兩端的電壓和通過的電流，根據(jù)P=UI求出電動機的耗電功率，根據(jù)P_出=mgv求出電動機輸出功率，根據(jù)電動機消耗的功率與輸出功率之差，即為線圈電阻發(fā)熱功率，再由P=I²R求出電動機線圈的電阻．

解答 解：（1）金屬框由靜止自由下落到地面的過程中，金屬框通過磁場會產(chǎn)生感應電流，有一部分能量轉化為電能，所以在此過程中金屬框的重力勢能轉化為動能和電能；塑料框由靜止自由下落到地面的過程中，塑料框通過磁場不會產(chǎn)生感應電流，所以重力勢能全部轉化為動能；又因為金屬框和塑料框質量相等，在最高點時，重力勢能相等，所以E_A＜E_B．
（2）電動機的輸出功率：P_出=mgv=2kg×10N/kg×0.80m/s=16W
電動機的輸入功率：P_入=UI=20V×1.0A=20W
電動機線圈的發(fā)熱功率：
 P_熱=P_入-P_出=20W-16W=4W，
因為P_熱=I²R，
所以R=$\frac{{P}_{熱}}{{I}^{2}}$=$\frac{4W}{（1.0A）^{2}}$=4Ω．
故答案為：（1）＜；（2）16W；4Ω．

點評 （1）本題的關鍵有兩點：
①不計空氣阻力，能量轉化的過程中，能量相等；
②金屬框和塑料框由靜止自由下落到地面的過程中，轉化是不一樣的．
（2）知道電動機工作時，消耗的電能轉化為其它形式的能（一是機械能，二是內(nèi)能）是解本題的關鍵．