Question

18．如圖所示，水平桌面的中間有一均勻的磁場區(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位置勻速拉動到B位置．請你從能量轉(zhuǎn)化的角度判斷這一過程中拉力分別對金屬框和塑料框做的功是否相同？請說明理由．（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金屬框需要克服磁場力做功，利用功能關(guān)系判斷拉力分別對金屬框和塑料框做的功．

解答 解：因為金屬框和塑料框的質(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 />又因為兩框與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)入磁場和離開磁場時，由于閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動會產(chǎn)生感應(yīng)電流，又因為通電導(dǎo)體在磁場中受到力的作用，
所以金屬框受到磁場力的作用，而塑料框運(yùn)動時不會產(chǎn)生感應(yīng)電流，也不受磁場力作用；
所以，在此過程中拉動金屬框還需要克服磁場力做功（即轉(zhuǎn)化為電能E_電）；
綜上所述，拉力對金屬框做的功：W_金=E_內(nèi)+E_電，拉力對塑料框做的功：W_塑=E_內(nèi)，
故這一過程中拉力分別對金屬框和塑料框做的功不相同．
答：因為拉動金屬框需要克服摩擦力和磁場力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和電能；而拉動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；所以拉力對金屬框做的功大于對塑料框做的功，即這一過程中拉力分別對金屬框和塑料框做的功不相同．

點(diǎn)評 本題考查了影響摩擦力大小的因素、功的計算及能量轉(zhuǎn)化等知識，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．