Question

18．如圖所示，水平桌面的中間有一均勻的磁場(chǎng)區(qū)域（“×”表示垂直于桌面向下的磁感線）．桌面左端放有質(zhì)量和大小均相同的金屬框和塑料框．現(xiàn)分別用水平向右的力將它們從圖中的A位置勻速拉動(dòng)到B位置．請(qǐng)你從能量轉(zhuǎn)化的角度判斷這一過程中拉力分別對(duì)金屬框和塑料框做的功是否相同？請(qǐng)說明理由．（假設(shè)兩框與桌面間的接觸粗糙程度相同）

Answer 1

分析 根據(jù)影響摩擦力大小的因素可以判斷出滑動(dòng)摩擦力的大小，進(jìn)而根據(jù)W=Fs判斷出克服摩擦力做的功；
再根據(jù)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件得出拉動(dòng)金屬框需要克服磁場(chǎng)力做功，利用功能關(guān)系判斷拉力分別對(duì)金屬框和塑料框做的功．

解答 解：因?yàn)榻饘倏蚝退芰峡虻馁|(zhì)量相同，根據(jù)F=G=mg可知，兩框?qū)λ�平桌面的壓力相同�?br />又因?yàn)閮煽蚺c桌面間的接觸粗糙程度相同，所以兩框受到的摩擦力相同；
且兩框移動(dòng)的距離也相等，因而在此過程中克服摩擦力做的功相同（即轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能E_內(nèi)相同）；
金屬框在開始進(jìn)入磁場(chǎng)和離開磁場(chǎng)時(shí)，由于閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，又因?yàn)橥�電�?dǎo)體在磁場(chǎng)中受到力的作用，
所以金屬框受到磁場(chǎng)力的作用，而塑料框運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，也不受磁場(chǎng)力作用；
所以，在此過程中拉動(dòng)金屬框還需要克服磁場(chǎng)力做功（即轉(zhuǎn)化為電能E_電）；
綜上所述，拉力對(duì)金屬框做的功：W_金=E_內(nèi)+E_電，拉力對(duì)塑料框做的功：W_塑=E_內(nèi)，
故這一過程中拉力分別對(duì)金屬框和塑料框做的功不相同．
答：因?yàn)槔瓌?dòng)金屬框需要克服摩擦力和磁場(chǎng)力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和電能；而拉動(dòng)塑料框只需要克服摩擦力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；由于克服摩擦力做的功相同，即轉(zhuǎn)化為的內(nèi)能相同；所以拉力對(duì)金屬框做的功大于對(duì)塑料框做的功，即這一過程中拉力分別對(duì)金屬框和塑料框做的功不相同．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了影響摩擦力大小的因素、功的計(jì)算及能量轉(zhuǎn)化等知識(shí)，關(guān)鍵要抓住功是能量轉(zhuǎn)化的量度，而不是能量的量度，綜合性強(qiáng)，有一定的難度．