题目1:如图1所示,匀强磁场的磁感应强度为B,磁场中有正方形线框abcd,线框总电阻为R,边长为L,每边质量为m,磁场方向水平向右,开始时线框处于水平位置且bc边与磁场垂直,把线框由静止释放,使它以bc为轴在t秒内由水平位置转到竖直位置刚好又静止下来。则在这个过程中,线框中平均感应电动势为?摇?摇?摇?摇,产生的热量为?摇?摇?摇?摇。
[解析]对于此题第一问学生很容易求出E==,但对第二问则很容易出错。
[错解]错解之一,认为线框下落产生恒定电流,或认为线框下落产生正弦交流电,但忘记了求电热要用有效值,得出:
Q=IRt=()Rt=。
错解之二,认为线框下落产生正弦交流电,但求电热要用有效值,得出:
Q=t=。
错解之三,认为线框下落重力势能减少了2mgL,这些减少的重力势能都转化成了热能,同时又产生了正弦交流电,而电流通过电阻也都生成了热能,因此线框中产生的热量是:
Q=2mgL+。
[剖析]错解原因是因为没有认真审清物理过程,而是条件反射地看到线圈在磁场中转动,就认为产生正弦交流电而得出错误结论,而且在错解三中没有弄明白线框在磁场中转动产生的电热就是安培力所做的功,而是把电热与重力势能混在一起。
[正解]此题线框初速为零,末速为零;线框在磁场中的运动不是匀速圆周运动,产生的电流不是正弦交流电,不能套用正弦交流电公式去求电热,而应用能量守恒知识去求解,因线框在初位置和末位置速度都为零,动能在这两个位置没有变化,但重力势能减少了2mgL,减少的重力势能都转化成了线框的热能,因此Q=2mgL。或对线框用动能定理2mgL-W=0,因安培力做的功就是电热,所以Q=W=2mgL。
[答案]:,2mgL。
题目2:有一座小型水电站,输出的电功率是25kW,输出电压为400V。若输电导线的总电阻为1Ω,求输电线上损失的功率和用户得到的功率各是多少?
[错解]:根据P=,得:
P==W=160000W=160kW,
P=160kW-25kw=135kW。
[剖析]公式P=中各量必须是对同一部分电路,显然,上述错误混淆了U和U而得到了一个荒谬的结论。
[正解]由P=IU,可求出输电电流为:
I==A=62.5A。
输电线上损失的电功率为:
P=IR=62.5×1W≈3.9kW。
用户得到的功率为:
P=25kW-3.9kW=21.1kW。
即输电线上损失的电功率为3.9kW,用户得到的电功率为21.1kW。
[答案]3.9kW,21.1kW。
题目3:关于电磁场和电磁波,下列说法正确的是(?摇 ?摇)。
A.只要空间某个区域有变化的电场或磁场,就能产生电磁波
B.LC振荡电路中的总能量是守恒的
C.电磁波由真空进入介质,速度变小,频率不变
D.只要发射电磁波电路的电磁振荡一停止,产生的电磁波即消失
[错解剖析]
一、因变化的电场(磁场)产生变化的磁场(电场),变化的磁场(电场)产生变化的电场(磁场),就能产生电磁波,所以选A。
二、LC振荡电路中,磁场能和电场能可发生转化,但总能量不变,所以选B。
三、因电磁振荡是产生电磁波的根源,电磁振荡的停止即意味着电磁波的消失,所以选D。
[剖析]造成错解的原因是:对电磁场和电磁波的产生及特点存在糊涂认识。
[正解]因均匀变化的电场(磁场)产生稳定的磁场(电场),就不形成电磁波,而选项A中没有指明是如何变化的电场,所以选项A错。LC振荡电路产生振荡的过程中有电磁波向外辐射,所以振荡电路中的总能量减少,选项B错。电磁波的频率与产生电磁波的振荡电路有关,与介质无关,而电磁波的传播速度与介质有关,选项C对。电磁波发射电路向空间传播时,电磁场的能量也随同一起传播,电磁振荡停止时,产生的电磁波不会立即消失,选项D错,综上所述,该题答案为C。
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