Question

12．（1）如圖1所示，質(zhì)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(chǎng)區(qū)域（“×”代表磁感線垂直于紙面向里），若不計(jì)空氣阻力，兩線框落地時(shí)具有動(dòng)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(dòng)機(jī)提升重物的示意圖，其中D是直流電動(dòng)機(jī)，p是一個(gè)質(zhì)量為m 的重物，它用細(xì)繩拴在電動(dòng)機(jī)的軸上，閉合開關(guān)S，重物p以速度v勻速上升，這時(shí)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(zhì)量m=2kg，不計(jì)一切摩擦，則電動(dòng)機(jī)的輸出功率為16W，電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為4Ω．

Answer 1

分析 （1）從能的轉(zhuǎn)化角度分析，金屬框和塑料框質(zhì)量相等，在最高點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能相等，分析金屬框和塑料框由靜止自由下落到地面時(shí)能的轉(zhuǎn)化情況即可判斷動(dòng)能為E_A和動(dòng)能E_B的大小．
（2）已知電動(dòng)機(jī)兩端的電壓和通過的電流，根據(jù)P=UI求出電動(dòng)機(jī)的耗電功率，根據(jù)P_出=mgv求出電動(dòng)機(jī)輸出功率，根據(jù)電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(chǎng)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，有一部分能量轉(zhuǎn)化為電能，所以在此過程中金屬框的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)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(chǎng)不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，所以重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；又因?yàn)榻饘倏蚝退芰峡蛸|(zhì)量相等，在最高點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能相等，所以E_A＜E_B．
（2）電動(dòng)機(jī)的輸出功率：P_出=mgv=2kg×10N/kg×0.80m/s=16W
電動(dòng)機(jī)的輸入功率：P_入=UI=20V×1.0A=20W
電動(dòng)機(jī)線圈的發(fā)熱功率：
 P_熱=P_入-P_出=20W-16W=4W，
因?yàn)镻_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(diǎn)評(píng) （1）本題的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：
①不計(jì)空氣阻力，能量轉(zhuǎn)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(zhuǎn)化是不一樣的．
（2）知道電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，消耗的電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能（一是機(jī)械能，二是內(nèi)能）是解本題的關(guān)鍵．