Question

（10分）電阻為R的矩形導(dǎo)線框abcd,邊長ab=l, ad=h,質(zhì)量為m，自某一高度自由落體,通過一勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直紙面向里,磁場區(qū)域的寬度為h ，如圖，若線框恰好以恒定速度通過磁場，則線框內(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，線框通過磁場時(shí)，重力勢能減少，產(chǎn)生感應(yīng)電流，重力勢能轉(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)線框穿過磁場的過程應(yīng)用動(dòng)能定理，此過程中重力做正功，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，重力勢能減少，安培力做負(fù)功，線框的感應(yīng)電能增加，所以線框的焦耳熱增加，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！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，故線框的焦耳熱增加。