Question

（10分）電阻為R的矩形導(dǎo)線(xiàn)框abcd,邊長(zhǎng)ab=l, ad=h,質(zhì)量為m，自某一高度自由落體,通過(guò)一勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里,磁場(chǎng)區(qū)域的寬度為h ，如圖，若線(xiàn)框恰好以恒定速度通過(guò)磁場(chǎng)，則線(xiàn)框內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱為多少？(不考慮空氣阻力)

Answer 1

解析：

解法一： 由能量守恒定律，線(xiàn)框通過(guò)磁場(chǎng)時(shí)，重力勢(shì)能減少，產(chǎn)生感應(yīng)電流，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，電流使電路產(chǎn)生焦耳熱，電能又轉(zhuǎn)化為內(nèi)能， 所以有

Q＝2mgh

解法二：對(duì)線(xiàn)框穿過(guò)磁場(chǎng)的過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理，此過(guò)程中重力做正功，安培力做負(fù)功，動(dòng)能變化量為零，有

mg2h－W_安＝0， W_安＝mg2h

重力做正功，重力勢(shì)能減少，安培力做負(fù)功，線(xiàn)框的感應(yīng)電能增加，所以線(xiàn)框的焦耳熱增加，即Q= W_安=mg2h

領(lǐng)悟：①用能量守恒的觀點(diǎn)思考，理清能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向，結(jié)果自然顯現(xiàn)出來(lái)！②克服安培力做功，感應(yīng)電能增加，電能又向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，故線(xiàn)框的焦耳熱增加。