谈安培力和动生电动势中的有效长度
谈安培力和动生电动势中的有效长度
在利用F ＝BIL 计算安培力和利用E ＝BLv 计算动生电动势时，许多同学弄不清公式中的L 为多少，现把公式中的有效长度举例分析如下：
一、安培力F ＝BIL 中的有效长度。
在利用F ＝BIL 计算安培力时，式中L 为导体的有效长度，它的具体含义为磁场中的导体首尾相连的有向线段沿垂直于磁场方向上的投影。
例1. 如图1所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架，三边的长度分别为3L 、4L 和5L ，电阻丝L 的长度的电阻为r ，框架与一电动势为E 、内阻为r 的电源相连，垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场，求框架所受安培力的大小和方向。
图1
解析：由于电阻丝L 长度的电阻为r ，所以三边的电阻分别为3r 、4r 、5r ，其中ab 部分
与bc 部分串联，然后与ac 并联，所以三角形框架的电阻为R r r r r r
=+=
75753512×，因此电路中的总电流为I E r r
E r
=
+=3512
1247，通过abc 和ac 中的电流分别为I I 1512
512
=
=
×，×
12475477
12
712
12477472E r
E r
I I E r
E
r
==
=
=
，由于abc 的等效长度为有向线段ac
的长度，所以abc 所受的安培力为F B I L B E L r
ac 112547==，方向垂直于ac 向上；ac 所受的
安培力为F B I L B E L
r ac 223547==
，方向垂直于ac 向上，因此线框所受的安培力的大小为
F F F B E L r
B E L r
B E L r
=+=
+=12254735476047，方向垂直于ac 向上。
例2. 半径为R 的半圆导体框放在如图2所示的磁场中，电流大小为I ，磁感应强度为B ，则导体框所受的安培力为多大？
图2
解析：由于线框的首尾相连的有向线段的长度为2R ，且有向线段沿垂直于磁场方向上的投影为2R sin θ，所以线框所受的安培力为F B IR =2sin θ。
二、动生电动势E=BLv 中的有效长度。
在利用E BLv =计算动生电动势时，式中L 为导体的有效长度，它的具体含义为磁场中的导体首尾相连的线段沿垂直于速度方向上的投影。（注意：此种只适用于磁场垂直于导线和速度所决定的平面的情况，磁场不垂直于导线和速度所决定的平面的情况高中很少见）。
例3. 如图3所示的几种情况中，金属导体中产生的感应电动势为BLv 的是（ ）
甲
乙
丙
丁
图3
解析：在甲图中，磁场中的导体沿垂直于速度方向上的投影为L sin θ，所以感应电动势为E B Lv =sin θ。
在乙、丙、丁图中，磁场中的导体沿垂直于速度方向上的投影为均L ，所以感应电动势均为E ＝BLv 。
所以正确答案为乙、丙、丁。
三、两者有效长度的区别与联系：
1. 相同点：有些时候两者的有效长度是相同的。
例4. 如图4所示，在光滑绝缘的水平面上，有一半径r cm =10，电阻R ＝0.01Ω，质量m kg =002.的金属圆环以v m s 010=/的速度向一足够大的磁感应强度B ＝0.3T 的匀强磁场滑去。当圆环刚好有一半进入磁场时，圆环的加速度为a m s =15842./。求此过程中圆环增加的内能。
图4
解析：在金属环进入磁场的过程中，由于有效长度不断变化，所以感应电流和安培力也不断变化。当圆环刚好有一半进入磁场时，切割磁感线的有效长度为2r，所以感应电动势满
足：E＝2Brv感应电流满足：I
B rv
R
=
2
，所受安培力的有效长度也为2r，与感应电动势的
有效长度相同，安培力满足：F＝BIL＝2BIr，由牛顿第二定律得：a
F
m
=代入数据，解以
上方程得v m s
=88./，由能量守恒得：m v m v
Q
22
22
=+，代入数据解得Q＝0.23J，即圆
环增加的内能
2. 不同点：两者的有效长度往往是不同的。
例5. 如图5所示，平行金属导轨间距为d，一端接一个电阻R，匀强磁场的磁感应强度为B，方向垂直于金属导轨所在的平面，一根长金属棒与导轨成θ角放置，金属棒与导轨的电阻均不计，当金属棒在拉力作用下沿如图所示的方向以恒定的速度v在导轨上运动时，拉力的机械功率为多少？
图5
解析：导体棒切割磁感线的有效长度为d，所以感应电动势为E Bdv
=，I
B dv
R
=；安
培力的有效长度为
d
sinθ
，所以安培力的大小为F
B d v
R
=
22
sinθ
，方向与金属棒垂直，拉力与
按培力大小相等，方向相反，因此拉力的机械功率为：P Fv B d v
R
==
sinθ222
。
可见拉力的机械功率与角度θ无关。
高一物理最新教案-摩擦力做功与能量转化问题 精品
专题 摩擦力做功与能量转化问题 【学习目标】 1.理解静摩擦力和滑动摩擦力做功的特点； 2.理解摩擦生热及其计算。 【知识解读】 1.静摩擦力做功的特点 如图5－15－1，放在水平桌面上的物体A 在水平拉力F 的作用下未动，则桌面对A 向左的静摩擦力不做功，因为桌面在静摩擦力的方向上没有位移。如图5－15－2，A 和B 叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力F 的作用下，A 和B 一起向右加速运动，则B 对A 的静摩擦力做正功，A 对B 的静摩擦力做负功。可见静摩擦力做功的特点是： （1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 （2）相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。 （3）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其它形式的能。 2.滑动摩擦力做功的特点 如图5－15－3，物块A 在水平桌面上，在外力F 的作用下向右运动，桌面对A 向左的滑动摩擦力做负功，A 对桌面的滑动摩擦力不做功。 如图5－15－4，上表面不光滑的长木板，放在光滑的水平地面上，一小铁块以速度 v 从木板的左端滑上木板，当铁块和木板相对静止时木板相对地面滑动的距离为s ，小铁 块相对木板滑动的距离为d ，滑动摩擦力对铁块所做的功为：W 铁＝－f(s+d)―――① 根据动能定理，铁块动能的变化量为： k w =f s+d E ?铁铁＝－（）―――② ②式表明，铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中，其动能减少。那么，铁块减少的动能转化为什么能量了呢？ 以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：w fs 板＝――――――③ 根据动能定理，木板动能的变化量为：k E w fs ?板板＝＝――④ 5-15-1 图 5152 图－ －5153 图－－ 5154 图－－
安培力做功及其引起的能量转化
安培力做功与的能量转化 胡新民 2015/1/26 一、 安培力做正功 如图，光滑水平导轨电阻不计，左端接有电源，处于竖直向下 的匀强磁场中，金属棒mn 的电阻为R ，放在导轨上开关S 闭 合后，金属棒将向右运动。 安培力做功情况：金属棒mn 所受安培力是变力，安培力做正 功，由动能定理有 K E W ?=安 ① ①式表明，安培力做功的结果引起金属棒mn 的机械能增加 能量转化情况：对金属棒mn 、导轨、和电源组成的系统，电源的电能转化为金属棒的动能和内能，由能量的转化和守恒定律有 Q E E K +?=电 ② 由①②两式得 Q E W -电安= ③ ③式表明，计算安培力做功还可以通过能量转化的方法。 二、 安培力做负功 如图所示，光滑水平导轨电阻不计，处于竖直向下的匀强 磁场中，金属棒ab 的电阻为R ，以速度v 0向右运动， 安培力做功情况：金属棒所受的安培力是变力，安培力对 金属棒做负功，由动能定理有棒克服安培力做的功等于减 少的动能 即K E W ?=-安 ① ①式表明，安培力做功的结果引起金属棒的机械能减少。 能量转化的情况：金属棒ab 的动能转化为电能，由能量的转化和守恒定律有 K E E ?=-电 ② 金属棒ab 相当于电源，产生的电能又转化为内能向外释放 Q E =电 ③ 由①②③得 Q W =安 ④ ④式说明，安培力做负功时，克服安培力做的功等于产生的内能。这也是计算安培力做功的方法。 三、 一对安培力做功 如图所示，光滑导轨电阻不计，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒mn 电阻为R1，放在 导轨上，金属棒ab 电阻R2，以初速度0v 向右运动。安培力对金属棒ab 做负功，对mn 做
摩擦力做功及传送带中的能量问题
9月6日 摩擦力做功及传送带中的能量问题 高考频度：★★★★☆ 难易程度：★★★★☆ 如图所示，足够长的传送带与水平方向的夹角为θ，物块a 通过平行于传送带的轻绳跨过光滑定滑轮与物块b 相连，b 的质量为m 。开始时，a 、b 及传送带均静止，且a 不受摩擦力作用。现让传送带逆时针匀速转动，在b 由静止开始上升h 高度(未与定滑轮相碰)过程中 A ．a 的重力势能减少mgh B ．摩擦力对a 做的功等于a 机械能的增量 C ．摩擦力对a 做的功等于a 、b 动能增加量之和 D ．任意时刻，重力对a 、b 做功的瞬时功率大小相等 【参考答案】ACD 【知识补给】 摩擦力做功的特点 静摩擦力：可以不做功，可以做正功，也可以做负功；相互作用的系统内，一对静摩擦力所做共的代数和为零；在静摩擦力做功的过程重，只有机械能的相互转化，而没有机械能转化为其他形式的能。 滑动摩擦力；可以不做功，可以做正功，也可以做负功；相互作用的系统内，一对滑动摩擦力所做功的代数和总为负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对路程的乘积，等于系统损失的机械能，=f W f s E =?相对路程损，在滑动摩擦力做功的过程中，既有机械能的相互转移，又有机械能转化为其他形式
的能。 在传送带模型中，物体和传送带由于摩擦而产生的热量等于摩擦力乘以相对路程，即Q f s =?相对路程。 如图所示，白色传送带与水平面夹角为37°，以10 m/s 的恒定速率沿顺时针方向转动。在传送带上端A 处无初速度地轻放一个质量为1 kg 的小煤块(可视为质点)，它与传送带间的动摩擦因数为0.5。已知传送带上端A 到下端B 的距离为16 m ，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，重力加速度g =10 m/s 2 。则在小煤块从A 运动到B 的过程中 A ．运动的时间为2 s B ．小煤块在白色传送带上留下的黑色印记长度为6 m C ．小煤块和传送带间因摩擦产生的热量为24 J D ．小煤块对传送带做的总功为0 （2017·山西太原高一期末）关于重力，摩擦力做功的叙述，正确的是 A ．重力对物体做功只与始、末位置有关，而与路径无关 B ．物体克服重力做了多少功，物体的重力势能就减少多少 C ．摩擦力对物体做功与路径无关 D ．摩擦力对物体做功，物体动能一定减少 （2017·山西太原高三月考）如图所示，传送带以恒定速率顺时针运行。将物体轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速，第二阶段物体做匀速运动到达传送带顶端。下列说法中正确的是 A ．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功 B ．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加 C ．全过程摩擦力对物体做的功等于全过程物体机械能的增加
安培力的大小及方向
安培力的大小及方向 一、单项选择题 1、如图所示的四个图中，分别标明了通电导线在磁场中的电流方向、磁场方向以及通电导线所受磁场力的方向，其中正确的是( ). 2、如图所示，通电导线MN 在纸面内从a 位置绕其一端M 转至b 位置时，通电导线所受安培力的大小变化情况是( ). A.变小 B.不变 C.变大 D.不能确定 3、如图,两根平行放置的长直导线a 和b 通有大小分别为I 和2I 、方 向相同的电流,a 受到的磁场力大小为F,当加入一与导线所在平面垂直的匀强磁场后,a 受到 的磁场力为零,则此时b 受到的磁场力大小为（ ） A.F B.2F C.3F D.4F 4、如图所示，在竖直向下的匀强磁场中，有两根竖直放置的平 行导轨AB 、CD ，导轨上放有质量为m 的金属棒MN ，棒与导轨间的动摩擦因数为μ，现从t ＝0时刻起，给棒通以图示方向的电流，且电流大小与时间成正比，即I ＝kt ，其中k 1为正恒量．若金属棒与导轨始终垂直，则如图7所示的表示棒所受的摩擦力随时间变化的四幅图中，正确的是( ) 二、双项选择题 5、长度为0.20m 通有2.0A 电流的直导线，在磁感应强度为0.15T 的匀强磁场中所受的安培力大小可能为（ ） A ．0N B ．1.0N C ．0.10N D ．0.010N 6、如图所示，直导线处于足够大的匀强磁场中，与磁感线成θ=30°角，导线中通过的 电流为I ，为了增大导线所受的磁场力，可采取下列四种办法，其中不正确的是（ ） A ．减小电流I B ．增加直导线的长度 C ．使导线在纸面内顺时针转30° D ．使导线在纸面内逆时针转60° 7、如图，质量为m 、长为L 的直导线用两绝缘细线悬挂于OO ′，并处于匀强磁场中。当导线中通以沿x 正方向的电流I ，且导线保持静止时，悬线与竖直方向夹角为θ。则磁感应强度方向和大小可能为 A ．z 正向，tan mg IL θ B ．y 正向，mg IL C ．z 负向，tan mg IL θ D ．沿悬线向上，sin mg IL θ 8、在磁感应强度为B 0、方向竖直向上的匀强磁场中，水平放置一根长通电直导线，电流的方向垂直于纸面向里．如图所示，a 、b 、c 、d 是以直导线为圆心的同一圆周上的四点，在这四点中 ( ) A ．c 、d 两点的磁感应强度大小相等 B ．a 、b 两点的磁感应强度大小相等 C ．c 点的磁感应强度的值最小 D ．a 点的磁感应强度的值最大 9、如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨 与两相同 的定值电阻R 1和R 2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面。有一导体棒ab 质量为m ，棒的电阻R=0.5R 1，棒与导轨之间的动摩擦因数为μ。导体棒ab 沿导轨向上滑动，当上滑的速度为 v 时，定值电阻R 2消耗的电功率为P ，此时下列正确的是 （ ） A ．此装置因摩擦而产生的热功率为μmgvcos θ B ．此装置消耗的机械功率为 μmg vcos θ C ．导体棒受到的安培力的大小为v P 4 D ．导体棒受到的安培力的大小为 v P 8 三、计算题 10．如图6所示，ab ，cd 为两根相距2m 的平行金 属导
安培力做功
安培力做功 情况一：有两种，通电后ab不运动，另一种是是ab运动。 在图1所示的装置中，平行金属导轨MN和PQ位于同一平面内、相距L，导轨左端接有电源E，另一导体棒ab垂直搁在两根金属导轨上，整个装置处于竖直向下的匀强磁场中，磁感强度为B．若闭合开关S，导体棒ab将在安培力作用下由静止开始沿金属导轨向右加速运动，导体棒开始运动后，导体棒两端会产生感应电动势，随着导体棒速度逐渐增大，感应电动势也逐渐增大，从而使导体棒中的电流逐渐减小，导体棒所受的安培力也逐渐减小，若不考虑导体棒运动过程中所受的阻力，这一过程一直持续到导体棒中的电流减为零，即安培力也减为零时，导体棒的速度达到某一恒定的最大值v，此后导体棒将以速度v向右运动（设导轨足够长）．导体棒由静止开始加速，直到速度达到最大的过程中，无疑安培力对导体棒做了功，电能转化为机械能．这是一个“电动机”模型．对于这一过程，许多学生常常会发问：电流是大量电荷定向移动形成的，安培力是洛伦兹力的宏观表现，而洛伦兹力的方向始终垂直于电荷的运动方向，所以洛伦兹力是不做功的，为什么安培力会做功呢？ 为回答这一疑问，我们先讨论两个问题：第一，安培力是洛伦兹力的宏观表现，但是不是意味着安培力等于大量运动电荷所受洛伦兹力的合力？第二，从宏观上看，安培力对电流做了功，那么从微观角度看，对运动电荷做功的究竟是什么力？ 为讨论方便起见，假设导体棒中定向移动的自由电荷为正电荷，并设每个电荷的带电量为q，并忽略自由电荷的热运动以及导体电阻的影响．则可认为导体棒中所有自由电荷均以同一速度u做定向移动，定向移动的方向就是电流方向设导体中的电流强度为I，则电流强度I与电荷定向移动速度u之间的关系为 I=nSqu，
摩擦力做功与产生热能的关系
摩擦力做功与产生热能的关系 众所周知,恒力做功的公式为W=F.Scosθ, 但当做功的力涉及到摩擦力时,往往会使问题变的复杂化. 我们知道摩擦力属于“耗散力”，做功与路径有关，如果考虑摩擦力做功的过程中与产生热能关系时，很多学生就会对之束手无策,从近几年的高考命题中,这类问题是重点也是难点问题,以下就针对摩擦力做功与产生热能的关系作一总结的分析. 1．摩擦力做功的特点与产生热能的机理. 根据，<费曼物理学讲义>中的描述：“摩擦力的起因:从原子情况来看,相互接触的两个表面是不平整的,它们有许多接触点,原子好象粘接在一起,于是,当我们拉开一个正在滑动的物体时,原子啪的一下分开，随及发生振动，过去，把这种摩擦的机理想象的很简单，表面起因只不过布满凹凸不同的形状，摩擦起因于抬高滑动体越过突起部分，但是事实不可能是这样的，因为在这种情况中不会有能量损失，而实际是要消耗动力的。动力消耗的机理是当滑动体撞击突起部分时，突起部分发生形变，接着在两个物体中产生波和原子运动，过了一会儿，产生了热。”从以上对摩擦力做功与产生热能的机理的描述，我们从微观的角度了解到摩擦生热的机理，＂所以，我们对“做功”和“生热”实质的解释是：做功是指其中的某一个摩擦力对某一个物体做的功，而且一般都是以地面为参考系的，而“生热”的实质是机械能向内能转化的过程。这与一对相互作用的摩擦力所做功的代数和有关。为了说明这个问题，我们首先应该明确摩擦力做功的特点．２．摩擦力做功的特点． 我们学习的摩擦力包括动摩擦力和静摩擦力，它们的做功情况是否相同呢？下面我们就分别从各自做功的特点逐一分析。 ２．１静摩擦力的功 静摩擦力虽然是在两个物体没有相对位移条件下出现的力，但这不等于静摩擦力做功一定为零。因为受到静摩擦力作用的物体依然可以相对地面或其它参考系发生位移，这个位移如果不与静摩擦力垂直，则静摩擦力必定做功，如果叠在一起的两个木块Ａ、Ｂ，在拉力Ｆ的作用下沿着光滑水平面发生一段位移s，图一所示，则Ａ物体受到向前的静摩擦力f０对Ａ作正功W= f０s 图一 图二
安培力做功及其引起的能量转化
安培力做功及其引起的能 量转化 Prepared on 22 November 2020
安培力做功及其引起的能量转化 1、安培力做正功 如图，光滑水平导轨电阻不计，左端接有电源，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒mn 的电阻为R ，放在导轨上开关S 闭合后，金属棒将向右运动。 安培力做功情况：金属棒mn 所受安培力是变力，安培力做正功，由动能定理有 k E ?＝安W ① ①式表明，安培力做功的结果引起金属棒mn 的机械能增加 能量转化情况：对金属棒mn 、导轨、和电源组成的系统，电源的电能转化为金属棒的动能和内能，由能量的转化和守恒定律有 Q E k ＋＝电?E ② 由①②两式得 Q E W －＝电安③ ③式表明，计算安培力做功还可以通过能量转化的方法。 2、安培力做负功 如图所示，光滑水平导轨电阻不计，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab 的电阻为R ，以速度0v 向右运动，
安培力做功情况：金属棒所受的安培力是变力，安培力对金属棒做负功，由动能定理有 k E ?-＝安W ① ①式表明，安培力做功的结果引起金属棒的机械能减少。 能量转化的情况：对金属棒ab 和导轨组成的系统，金属棒ab 的动能转化为电能，由能量的转化和守恒定律有 k E ?＝电E ② 金属棒ab 相当于电源，产生的电能转化为内能向外释放 Q ＝电E ③ 由①②③得 Q W -＝安④ ④式说明，安培力做负功时，所做的负功等于系统释放出的内能。这也是计算安培力做功的方法。 3、一对安培力做功 如图所示，光滑导轨电阻不计，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒mn 电阻为R1，放在导轨上，金属棒ab 电阻R2，以初速度0v 向右运动。安培力对金属棒ab 做负功，对mn 做正功，由动能定理，有 k ab 1E ?-＝安W ① k mn 2E ?＝安W ②
谈安培力和动生电动势中的有效长度
谈安培力和动生电动势中的有效长度 在利用F ＝BIL 计算安培力和利用E ＝BLv 计算动生电动势时，许多同学弄不清公式中的L 为多少，现把公式中的有效长度举例分析如下： 一、安培力F ＝BIL 中的有效长度。 在利用F ＝BIL 计算安培力时，式中L 为导体的有效长度，它的具体含义为磁场中的导体首尾相连的有向线段沿垂直于磁场方向上的投影。 例1. 如图1所示，用粗细均匀的电阻丝折成平面三角形框架，三边的长度分别为3L 、4L 和5L ，电阻丝L 的长度的电阻为r ，框架与一电动势为E 、内阻为r 的电源相连，垂直于框架平面有磁感应强度为B 的匀强磁场，求框架所受安培力的大小和方向。 图1 解析：由于电阻丝L 长度的电阻为r ，所以三边的电阻分别为3r 、4r 、5r ，其中ab 部分 与bc 部分串联，然后与ac 并联，所以三角形框架的电阻为R r r r r r =+= 75753512×，因此电路中的总电流为I E r r E r = +=3512 1247，通过abc 和ac 中的电流分别为I I 1512 512 = = ×，× 12475477 12 712 12477472E r E r I I E r E r == = = ，由于abc 的等效长度为有向线段ac 的长度，所以abc 所受的安培力为F B I L B E L r ac 112547==，方向垂直于ac 向上；ac 所受的 安培力为F B I L B E L r ac 223547== ，方向垂直于ac 向上，因此线框所受的安培力的大小为 F F F B E L r B E L r B E L r =+= +=12254735476047，方向垂直于ac 向上。 例2. 半径为R 的半圆导体框放在如图2所示的磁场中，电流大小为I ，磁感应强度为B ，则导体框所受的安培力为多大？
例析安培力做功的三种情况
例析安培力做功的三种情况 周志文 （湖北省罗田县第一中学 438600） 安培力做功的问题是学生在学习《电磁感应》这一章当中感觉到最难的知识点，因为同学往往弄不清安培力做功、焦耳热、机械能、电能之间的转化关系，但它又是高考命题的热点题型。因此本文通过建立物理模型，分析安培力做功的本质，用实例来帮助学生理解安培力做功的三种情况，希望对同学们有所帮助。 一、安培力做正功 1．模型：如图，光滑水平导轨电阻不计，左端接有电源，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒mn 的电阻为R ，放在导轨上开关S 闭合后，金属棒将向右运动。 安培力做功情况：金属棒mn 所受安培力是变力，安培力做正 功，由动能定理有 k E ?＝安W ① ①式表明，安培力做功的结果引起金属棒mn 的机械能增加 能量转化情况：对金属棒mn 、导轨、和电源组成的系统，电源的电能转化为金属棒的动能和内能，由能量的转化和守恒定律有：Q E k ＋＝电?E ② 由①②两式得：Q E W －＝电安 ③ ③式表明，计算安培力做功还可以通过能量转化的方法。 2.安培力做正功的实质 如图所示，我们取导体中的一个电子进行分析，电子形成电 流的速度为u ，在该速度下，电子受到洛仑兹力大小euB F u =， 方向与u 垂直，水平向左；导体在安培力作用下向左运动，电子 随导体一同运动而具有速度v ，电子又受到一个洛仑兹力作用 evB F v =，方向与v 垂直，竖直向上。其中u F 是形成宏观安培力 的微观洛仑力。这两个洛仑兹力均与其速度方向垂直，所以，它 们均不做功。 但另一方面，v F 与电场力F 方向相反，电场力在电流流动过程中对电子做了正功，v F 在客观上克服了电场力F 做了负功，阻碍了电子的运动，把电场能转化为电子的能量，再通
摩擦力做功和能量转化
2014届达濠华侨中学高三物理第一轮复习：摩擦力做功和能量转化 1. 光滑的水平面上有一质量为M=3m的长木板，质量为m的滑块静置于木板上，在F作用下滑块与木板一起向右运动的位移为s (1) 分析滑块、木板的受力情况；求摩擦力大小 (2) 摩擦力对滑块、木板分别做了多少功？ (3) 摩擦力对滑块与木板组成的系统做了多少功？ 2. 质量为M的长木板放在光滑的水平面上，一质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从A 点滑到B点，在板上前进了l，而木板前进了x，如图所示，若滑块与木板间的动摩擦因数为μ，求： (1) 摩擦力分别对滑块、木板及滑块与木板组成的系统做的功； (2) 该过程滑块和木板的动能变化△E k1和△E k2分别为多少？系统的机械能的变化△E为多少？ (3) 系统产生的热量Q 3. 质量为m的滑块A置于长木板B的左端，长木板B质量为M，长为L，AB间的动摩擦因素为μ，现用一恒力作用于A上，使A运动至B右端，B的位移为s，水平面光滑。求： (1) 在这个过程中，摩擦力对A、对B，对系统分别做了多少功？ (2) 在此过程中，产生的热量是多少？ (3) A和B增加的机械能是多少？
4. 如图，质量为M 的足够长的木板，以速度0v 在光滑的水平面上向左运动，一质量为m （M m ?）的小铁块以同样大小的速度从板的左端向右运动，最后二者以共同的速度013 v v =做匀速运动。若它们之间的动摩擦因数为μ。求： （1）小铁块向右运动的最大距离为多少？ （2）小铁块在木板上滑行多远？ （3）整个过程产生的热量有多少？ 5. 质量为m 的滑块以初速度gR v 30=滑上长木板的左端，长木板质量为2m ，木板长为l= 6.5R (R 是一常数)，AB 间的动摩擦因素为μ=0.5，水平面光滑。求： （1）运动过程中，A 是否会从B 上掉下来？ （2）C 是一固定的上表面光滑的平台，B 的右端与C 的左端距离L=1.5R ，物体与C 碰撞立即粘连在一起，求A 在整个运动过程中，克服摩擦力做了多少功？ 5155 图－－ C B
1安培力
湖州师院 学校 311 条目的4类题型式样及交稿式样 (安培力) 1. 选择题 1． 竖直向下的匀强磁场中，用细线悬挂一条水平导线。若匀强磁场磁感应强度大小为B ， 导线质量为m,导线在磁场中的长度为L ，当水平导线内通有电流I 时，细线的张力大小为 ( ) （A ）22)()(mg BIL +； （B ）22)()(mg BIL -； （C ）2 2)()1.0(mg BIL +； （D ）2 2 )()(mg BIL +。 答案： 2．在同一平面上依次有a,b,c 三根等距离平行放置的长直导线，通有同方向的电流依次为1A 、2A 、3A ，它们所受力的大小依次为c b a F F F ,,,则 c b F F 为 ( ) （A ）4/9； （B ）8/15； （C ）8/9； （D ）1。 答案：A 3．把轻的长方形线圈用细线挂在载流直导线AB 的附近，两者在同一平面内，直导线AB 固定，线圈可以活动，当长方形线圈通以如图所示的电流时，线圈将（ ） （A ）不动 （B ）靠近导线AB （C ）离开导线AB （D ）发生转动，同时靠近导线AB 答案：B 4．长直电流I 2与圆形电流I 1共面，并与其一直径相 重合（但两者绝 缘），如图所示。设长直导线不动，则圆形电流将（ ） （A ）绕I 2旋转（B ）向右运动（C ）向左运动（D ）不动 答：B 5．如图：一根长度为ab 的导线用软线悬挂在磁感应强度为B ，方向垂 直于纸面向内的匀强磁场中，电流由a 流向b ，此时悬线的张力不为零（即安培力与重力不平衡）。欲使ab 导线与软线连接处张力为零则必 须： (A) 改变电流方向，并适当增加电流强度。 (B) 不改变电流方向，而适当增加电流强度。 (C) 改变磁场方向，并适当增大磁感应强度。 (D) 不改变磁方向，适当减小磁感应强。 答：B
安培力做功及其引起的能量转化
安培力做功及其引起的能量转化 1、 安培力做正功 如图，光滑水平导轨电阻不计，左端接有电源，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒mn 的电阻为R ，放在导轨上开关S 闭合后，金属棒将向右运动。 安培力做功情况：金属棒mn 所受安培力是变力，安培力做正功，由动能定理有 k E ?＝安W ① ①式表明，安培力做功的结果引起金属棒mn 的机械能增加 能量转化情况：对金属棒mn 、导轨、和电源组成的系统，电源的电能转化为金属棒的动能和内能，由能量的转化和守恒定律有 Q E k ＋＝电?E ② 由①②两式得 Q E W －＝电安 ③ ③式表明，计算安培力做功还可以通过能量转化的方法。 2、 安培力做负功 如图所示，光滑水平导轨电阻不计，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒ab 的电阻为R ，以速度0v 向右运动， 安培力做功情况：金属棒所受的安培力是变力，安培力对金属棒做负功，由动能定理有 k E ?-＝安W ① ①式表明，安培力做功的结果引起金属棒的机械能减少。 能量转化的情况：对金属棒ab 和导轨组成的系统，金属棒ab 的动能转化为电能，由能量的转化和守恒定律有 k E ?＝电E ② 金属棒ab 相当于电源，产生的电能转化为内能向外释放 Q ＝电E ③ 由①②③得 Q W -＝安 ④ ④式说明，安培力做负功时，所做的负功等于系统释放出的内能。这也是计算安培力做功的方法。 3、 一对安培力做功 如图所示，光滑导轨电阻不计，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒mn 电阻为R1，放在
导轨上，金属棒ab 电阻R2，以初速度0v 向右运动。安培力对金属棒ab 做负功，对mn 做正功，由动能定理，有 k ab 1E ?-＝安W ① k mn 2E ?＝安W ② ①、②两式表明，安培力做功使金属棒ab 机械能减少，使金属棒mn 机械能增加。 对金属棒ab 、mn 、导轨组成的系统，金属棒ab 减少的动能转化为金属棒mn 的动能和回路的电能，回路的电能又转化为内能，由能量转化和守恒有 电E E E kmn kab +?=? ③ Q ＝电E ④ 由四式联立得 Q W W -=21安安＋ ⑤ ⑤式说明，一对安培力做功的和等于系统对外释放的内能。 典型例题： 例1、如图，光滑水平导轨电阻不计，左端接有电源，处于竖直向下的匀强磁场中，金属棒mn 的电阻为R ，放在导轨上开关S 闭合后，将会发生的现象是（ ） A 、 ab 中的感应电动势先增大而后保持恒定 B 、 ab 的加速度不断变小，直至为零 C 、 电源消耗的电能全部转化为ab 的动能 D 、 ab 的速度先增大而后保持恒定，这时电源的输出功率为零。 例2、如图5所示，水平放置的光滑平行金属导轨，相距L ＝0.1m ， 导轨距地面高度h ＝0.8m ，导轨一端与电源相连，另一端放有质量m ＝3×10-3kg 的金属棒，磁感强度B ＝0.5T ，方向竖直向上，接通电 源后，金属棒无转动地飞离导轨，落地点的水平距离s ＝1.0m ．求： （1）电路接通后，通过金属棒的电量q ． （2）若ε＝6V ，电源内阻及导轨电阻不计，求金属棒产生的热量Q ．
高中物理—安培力
安培力 知识点回顾 一、磁场 1、磁体是通过磁场对铁一类物质发生作用的，磁场和电场一样，是物质存在的另一种形式，是_____存在。 2、磁体周围空间存在_____；电流周围空间也存在_____。 3、电流周围空间存在磁场，电流是大量运动电荷形成的，所以运动电荷周围空间也有磁场。静止电荷周围空间没有磁场。磁场存在于磁体、电流、运动电荷周围的空间。磁场是物质存在的一种形式。磁场对磁体、电流都有_____作用 【答案】客观；磁场、磁场；磁力 二、右手螺旋定则 右手握住导线，让伸直的拇指所指的方向与电流方向_____，弯曲的四指所指的方向就是磁感线环绕的方向 【答案】一致 三、磁感线 为了描述磁场的强弱与方向，人们想象在磁场中画出的一组有方向的曲线． 1、疏密表示磁场的________． 2、__________表示该点磁场的方向，也就是磁感应强度的方向． 3、开闭：是闭合的曲线，在_______由N极至S极，__________由S极至N极．磁线不相切、不相交、不中断。 注意：没有画出磁感线的地方不一定没有磁场． 【答案】强弱，每一点切线方向，磁体外部，磁体外部
知识点讲解 知识点一：安培力、左手定则 法国物理学家安德烈-玛丽·安培在奥斯特的发现仅一周之后（1820年9月）就向法国科学院提交了一份更详细的论证报告，论述了两根平行载流直导线之间磁效应产生的吸引力和排斥力。在这期间安培进行了四个实验，分别验证了两根平行载流直导线之间作用力方向与电流方向的关系、磁力的矢量性、确定了磁力的方向垂直于载流导体以及作用力大小与电流强度和距离的关系。 我们首先研究安培力的方向和哪些因素有关。 实验装置如下图所示，通过观察导体棒的运动方向表示安培力的方向。 问题1：磁场方向与电流受的磁场力方向有什么关系？ 问题2：改变电流的方向是否会引起磁场力方向改变？ 通过改变磁场方向和电流方向，我们可到导体棒运动的方向，见下图
摩擦力做功与能量转化问题
0文档收集于互联网，如有不妥请联系删除. 专题 摩擦力做功与能量转化问题 【学习目标】 1.理解静摩擦力和滑动摩擦力做功的特点； 2.理解摩擦生热及其计算。 【知识解读】 1.静摩擦力做功的特点 如图5－15－1，放在水平桌面上的物体A 在水平拉力F 的作用下未动，则桌面对A 向左的静摩擦力不做功，因为桌面在静摩擦力的方向上没有位移。如图5－15－2，A 和B 叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力F 的作用下，A 和B 一起向右加速运动，则B 对A 的静摩擦力做正功，A 对B 的静摩擦力做负功。可见静摩擦力做功的特点是： （1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以 不做功。（2）相互作用的一对静摩擦力做功的代数和 总等于零。（3）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其它形式的能。 2.滑动摩擦力做功的特点 如图5－15－3，物块A 在水平桌面上，在外力F 的作用下向右运动，桌 面对A 向左的滑动摩擦力做负功，A 对桌面的滑动摩擦力不做功。 如图5－15－4，上表面不光滑的长木板，放在光滑的水平地面上， 一小铁块以速度v 从木板的左端滑上木板，当铁块和木板相对静止时 木板相对地面滑动的距离为s ，小铁块相对木板滑动的距离为d ，滑 动摩擦力对铁块所做的功为：W 铁＝－f(s+d)―――① 根据动能定理，铁块动能的变化量为：k w =f s+d E ?铁铁＝－（）―――② ②式表明，铁块从开始滑动到相对木板静止的过程中，其动能减少。那么，铁块减少的动能转化为什么能量了呢？ 以木板为研究对象，滑动摩擦力对木板所做的功为：w fs 板＝――――――③ 根据动能定理，木板动能的变化量为：k E w fs ?板板＝＝――④ ④式表明木板的动能是增加的，由于木板所受摩擦力的施力物体是铁块，可见木块减小的动能有一部分（fs ）转化为木板的动能。 将②、④两式相加得：k k E E fd ??物板＋＝－―――――――⑤ ⑤式表明铁块和木板组成的系统的机械能的减少量等于滑动摩擦力与铁块相对木板 5-15-1图 5152图－ －5153图－－ 5154 图－－
安培力的难点突破
安培力的四个难点突破 作者姓名陈玖琳 单位北京市第九中学
安培力的四个难点突破 内容提要：安培力是高中物理的一个重点。电磁感应中的感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒（或线圈）的受力情况和运动情况。所以要解决这类电磁感应问题，必须对安培力有很透彻的理解，比如安培力与洛仑兹力的关系，安培力的做功问题，安培力冲量的特殊形式，安培力对时间平均值和对位移平均值的不同等等。本文将对安培力的这些问题进行探讨。 主题词：安培力 冲量 平均值 正文： 在高三物理复习教学中，如果能紧紧抓住学生学习的问题所在，迷惑之处，教学效果会大大提高。电磁感应中感应电流在磁场中受到安培力的作用，从而影响导体棒（或线圈）的受力情况和运动情况。所以要解决这类电磁感应问题，必须对安培力有透彻的理解，比如安培力与洛仑兹力的关系，安培力的做功问题，安培力冲量的特殊形式，安培力对时间平均值和对位移平均值的不同等等。下面对安培力的这些问题进行探讨。 一、安培力与洛仑兹力的关系 我们常说安培力是洛仑兹力的宏观表现，但是洛仑兹 力永不做功，安培力却能做功，这究竟是怎么回事呢？下 面分析一个物理情境：如图1所示，导体棒ab 置于光滑的水平导轨上，现给它一个水平向右的初速度v ，导体棒 在运动的过程中受到一个水平向左的安培力F ，安培力F 对导体棒做负功。 再来分析洛仑兹力，导体棒ab 向右运动切割磁感线，产生感应电流，方向是从b 到a ，导体中的自由电子沿a 向b 定向移动，由左手定则可知电子受到一个水平向左的洛仑 兹力f 1；事实上，导体棒向右运动，其中的电子也会和导体棒一 起向右运动，由左手定则可知电子受到一个从a 到b 方向的洛 仑兹力f 2，如图2所示。现假设某时刻导体棒向右运动的速度为v 2，电子沿a 向b 定向移动的速度为v 1，则f 1=ev 1B ，f 2=ev 2B 。 由图可以看出：f 1对电子做负功，f 2对电子做正功，功率分别是 P 1=f 1v 2=ev 1Bv 2，P 2=f 2v 1=ev 2Bv 1，所以，洛仑兹力的合力对电 子不做功，分力是做功的。洛仑兹力的分力f 1是安培力F 的宏观表现。 由此可见，当导体棒ab 运动时，安培力并不是洛仑兹力的合力，它是洛仑兹力一分力的宏观表现。只有导体棒ab 固定不动有电流通过时，安培力是洛仑兹力的合力，是洛仑兹力的宏观表现。 洛仑兹力的合力不做功，分力做功，所以洛仑兹力是要影响带电粒子的运动轨迹的。如 2 f 1图2 图1
专题 做功和能量的转化
专题做功和能量的转化 知识点回顾 力和运动的相互关系是贯穿高中的一条主线，它要求用物体受力与运动方式总是相互联系的观点处理物理问题。能量则是贯穿高中的另一条主线，因为透过物体形形色色的运动方式，每一种运动形式的本质都是其对应的能量转化，而在转化过程中一定符合能量守恒。因此从能量的观点，利用功能关系或能量转化与守恒的方法处理问题问题，也能使物理问题变得方便、简洁。 知识点讲解 题型一：处理变加速运动 高中物理常见的功与能量的转化 由于利用功能关系处理问题时，不一定要考虑物体运动的具体细节，只要搞清物体运动过程中参与做功的力、各力做功的位移及做功的正负，另外搞清有多少类型的能量发生了转化，因此，利用能量关系在处理诸如变加速运动、曲线运动等物理问题时，优势更显突出。
【例1】如图所示，在竖直平面内有一个半径为R 且光滑的四分之一圆弧轨道AB ，轨道下端B 与水平面BCD 相切，BC 部分光滑且长度大于R ，C 点右边粗糙程度均匀且足够长。现用手捏住一根长也为R 、质量为m 的柔软匀质细绳的上端，使绳子的下端与A 点等高，然后由静止释放绳子，让绳子沿轨道下滑。重力加速度为g 。求： （1）绳子前端到达C 点时的速度大小； （2）若绳子与粗糙平面间的动摩擦因数为μ（μ<1），绳子前段在过C 点后，滑行一段距离后停下，求这段距离。 【难度】★★★ 【答案】（12） 322R R μ + 【解析】绳子由释放到前段C 点过程中，由机械能守恒得：22 1)5.0(c mv R R mg =+ 解得：gR v c 3= （2）绳子前段在过C 点后，滑行一段距离停下来，设这段距离为s ，因可能s ≤R ，也可能s >R ，故要对上述可能的两种情况进行分类讨论。 ①设绳子停下时，s ≤R 绳子前端滑过C 点后，其受到的摩擦力均匀增大，其平均值为12s mg R μ，由动能定理得， 2 11022 c s mg s mv R μ-?=-，把gR v c 3=代入上式解得：s =。 因为μ<1，得s >，与条件s ≤R 矛盾，故设绳子停下时s ≤R 不成立，即绳子停下时只能满足s >R ②设绳子停下时，s >R 所以绳子前端滑过C 点后，其摩擦力先均匀增大，其平均值为1 2mg μ，前端滑行R 后摩擦力不变， 其值为μmg ，由动能定理得：2 11()022 c mg R mg s R mv μμ-?--=-，把gR v c 3=代入上式解得： 322R R s μ=+
电磁感应中的安培力做功分析
1电磁感应中的安培力做功分析 黄书鹏 漳州第一中学福建漳州363000 hsp54@https://www.360docs.net/doc/1511861667.html, 内容摘要：分析了安培力和摩擦力的共性和个性，指出用滑动摩擦力作为电磁感应中的安培力的物理模型分析和处理有关电磁感应中金属棒导轨问题可达到事半功倍的效果,并以此为物理模型，分析了电磁感应中安培力做的功。 关键词：电磁摩擦力安培力做功物理模型导电滑轨棒 有人将电磁感应中的楞次定律称为电磁场的惯性定律，意在强调定律指出电磁感应现象中，感应电流产生的效果总要阻碍引起感应电流的原因。就象牛顿力学中的惯性定律，揭示了物体总具有反抗外界作用的性质。 进一步研究发现，电磁感应现象中,平行导电滑轨棒产生的安培力与力学中出现的滑动摩擦力有很多相似之处。它们具有相似的物理性质，相同的物理模型。从这个意义上讲，可以将电磁感应中的安培力称为电磁摩擦力。 1。物理模型 1.1 同属被动力。滑动摩擦力是由于物体间发生相对运动，要阻碍这种运动而产生的。电磁感应中安培力是由于发生电磁感应，回路中出现的感应电流要阻碍原磁通的变化而产生的。 1.2 同属耗散力。做功与路径有关。它们做的功等于系统内能的增量，与系统产生的热量等价。因此计算时用能量知识处理较方便。 1.3 同属系统能量转化的力。滑动摩擦力可做正功可做负功，在一系统中摩擦力做的总功使系统机械能转化为内能。安培力同样可做正功和负功，通过安培力做功产生焦耳楞次热，使系统机械能转化为系统内能。 1.4区别点在于，摩擦力是系统内力，不影响系统动量。安培力是外磁场对系统作用力属外力，只在安培力合力为零时才能应用动量守恒 2．电磁感应中安培力做功与电路焦耳楞次热。要深刻认识安培力做功，应深入探讨其产生机理。按微观电子论，安培力的微观机理是运动电荷在外磁场中受洛仑兹力作用的宏观表现。在导体棒切割磁感线产生动生电动势过程，金属导体中自由电子随导体作切割运动具有横向速度v，在外磁场中受洛仑兹力作用，产生另一纵向速度u，使电子与导体中晶格发生碰撞，将动能传递给晶格，使晶格热运动加剧温度升高，导致导体内能增大。在这里，洛仑兹力的一个分力Bqv对电子做正功使其获得速度u，另一分力Bqu 对电子做负功，消耗外界能量，产生宏观安培力。可见安培力做功的过程，实质上就是洛仑兹力做功将能量转移给导体的过程（尽管洛仑兹力对运动电荷不做功，但其分力可做功，可以证明上述两分力的总功为零）①。它扮演着传递或转移能量的角色。 从宏观能量讲，电磁感应中要消耗外界能量（如机械能）产生感应电流，外界能量转化为回路电能，于是通电导体在外磁场中受安培力作用而阻碍运动。由于能量守恒外界要克服安培力做功，外界能量通过安培力做功转化为系统的内能②。就如力学中两物体相互摩擦，外界要克服摩擦力做功，并通过摩擦力做功使能量发生转移或转化一样。 3．电磁感应中安培力做功分析。下面以电磁感应中常见的导体棒滑轨问题为例，分析探讨如下。 3.1 安培力可做正功也可做负功。 例1．足够长的光滑金属导轨E F，P Q水平放置，质量为m电阻为R的相同金属棒ab，cd与导轨垂直且接触良好，磁感强度为B的匀强磁场垂直导轨平面向里如图1所示。 现用恒力F作用于ab棒上，使它向右运动。则 1刊于《物理教学》2006.8
安培力的计算及方向的判断汇总
一、考点突破： 一、安培力 并使四指指向电流的方向， 导线在磁场中所受安培力的方向。 （2）安培力的方向特点：F⊥B，F⊥I，即F垂直于B和I所决定的平面。 二、安培力作用下导体运动情况的判定 1. 判定通电导体在安培力作用下的运动或运动趋势，首先必须弄清楚导体所在位置的磁场分布情况（安培定则），然后利用左手定则准确判定导体的受力情况，进而确定导体的运动方向或运动趋势的方向。
2. 在应用左手定则判定安培力方向时，磁感线方向不一定垂直于电流方向，但安培力方向一定与磁场方向和电流方向垂直，即大拇指一定要垂直于磁场方向和电流方向所决定的平面。 B. 顺时针转动，同时上升 D. 逆时针转动，同时上升）根据如图甲所示的导线所处的特殊位置判断其运动情况，将导线BO 段所受安培力的方向垂直于纸面向里，可见从上向下看，导线AB 将绕O 点逆时针转动。 （2）根据导线转过90°时的特殊位置判断其上下运动情况，如图乙所示，导线AB 此时
所受安培力方向竖直向下，导线将向下运动。 （3）由上述两个特殊位置的判断可知，当导线不在上述特殊位置时，所受安培力使其逆时针转动同时还向下运动，所以可确定C正确。 答案：C 例题2 如图所示，光滑的金属轨道分水平段和圆弧段两部分，O点为圆弧的圆心，两金属轨道之间的宽度为0.5 m，匀强磁场方向如图，大小为0.5 T，质量为0.05 kg、长为0.5 m的金属细杆置于金属轨道上的M点，当在金属细杆内通以电流强度为2 A的恒定电流时， ，则（） 金属细杆开始运动时的加速度大小为5 m/s2 点时的速度大小为5 m/s 点时的向心加速度大小为10 m/s2 点时对每一条轨道的作用力大小均为 【方法提炼】求解通电导体在磁场中的力学问题的方法 （1）选定研究对象； （2）变三维为二维，画出平面受力分析图，判断安培力的方向时切忌跟着感觉走，一定要用左手定则来判断，注意F安⊥B、F安⊥I； （3）根据力的平衡条件、牛顿第二定律列方程进行求解。
(整理)摩擦力做功的特点
摩擦力做功的特点 1.静摩擦力做功的特点 如图5－15－1，放在水平桌面上的物体A 在水平拉力F 的作用下未动，则桌面对A 向左的静摩擦力不做功，因为桌面在静摩擦力的方向上没有位移。如图5－15－2，A 和B 叠放在一起置于光滑水平桌面上，在拉力F 的作用下，A 和B 一起向右加速运动，则B 对A 的静摩擦力做正功，A 对B 的静摩擦力做负功。可见静摩擦力做功的特点是： （1）静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 （2）相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。 （3）在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的相互转移（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其它形式的能。 一对相互作用的静摩擦力做功的代数和必为零，即 对相互有静摩擦力作用的两物体A 和B 来说，A 对B 的摩擦力和B 对A 的摩擦力 是一对作用力和反作用力：大小相等，方向相反。由于两物体相对静止，其对地位移必相同，所以这一对静摩擦力一个做正功，一个做负功，且大小相等，其代数和必为零， 即 例1. 如图1所示，物体在水平拉力下静止在粗糙水平面上，物体与桌面间有静摩擦力，该摩擦力不做功。 图1 如图2所示，光滑水平面上物体A 、B 在外力F 作用下能保持相对静止地匀加速运动，则在此过程中，A 对B 的静摩擦力对B 做正功。 5-15-1 图 5152 图－－
图2 如图3所示，物体A、B以初速度滑上粗糙的水平面，能保持相对静止地减速运动，则在此过程中A对B的静摩擦力对B做负功。 图3 例2. 在光滑的水平地面上有质量为M的长平板A（如图4），平板上放一质量的物体B，A、B之间动摩擦因数为。今在物体B上加一水平恒力F，B和A发生相对滑动，经过时 间，求：（1）摩擦力对A所做的功；（2）摩擦力对B所做的功；（3）若长木板A固定时B对A的摩擦力对A做的功。 图4
安培力做功与能量转化
1 安培力做功与能量转化 1.如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨水平放置，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，导轨左端接有电动势为E ，内阻不计的直流电源和定值电阻R ，导轨宽度为L ，一导体杆ab 垂直跨放在导轨上，且与导轨电接触良好，不计导轨和导体杆的电阻，试分析在这种情况下，安培力做功的效果，并说明导体杆ab 的最终运动状态。 分析：假设某时刻导体杆ab 的速度为v ，回路中的电流为I ， 由闭合电路欧姆定律有： I R E E =-反 变形得：IR E E +=反 两边同乘以电流I 又有：R I E E 2I I +=反 在此电流克服反电动势做功等于安培力做的功，也等于物体所获得的机械能。看来电流克服反电动势做功实现了电能向机械能的转化，电动机就是根据这个原理来工作的。 因为只要电路中有电流，导体杆ab 就会受到向右的安培力作用，导体杆就会向右加速运动，而导体杆运动的越快，反电动势就越大，这样又使回路中的电流越来越小。因此最终状态必然是电路中的电流为0，导体杆以某以速度作匀速直线运动。 由此可得： 当杆的V 最大，故以后导体杆就以这一速度作匀速直线运动。 2.如图所示，两足够长的光滑平行金属导轨水平放置，处于竖直向下的匀强磁场中，磁感应强度为B ，导轨左端接有电阻R ，导轨宽度为L ，一导体杆ab 垂直跨放在导轨上且与导轨电接触良好，不计导轨和导体杆的电阻。今在导体杆上作用一向右水平拉力F ，试分析在这种情况下安培力做功的效果，并说明导体杆最终的运动状态。 分析：假设某时刻导体杆ab 的速度为v ， 回路中的电流为I ，由闭合电路欧姆定律有： 因而可见， 这就是说在电磁感应现象中，外力克服安培力做的功等于电路中所获得的电能，看来，外力克服安培力做功实现了机械能向电能的转化，发电机就是根据这个原理来工作的。 若力F 为恒力，只要导体杆ab 是加速运动的，回路中就有逐渐增大的电流，ab 杆所受的安培力就会逐渐增大，根据牛顿第二定律，可知，ab 杆的加速度就会逐渐减小，当a=0时速度V 最大， 以后杆ab 就以这个速度作匀速直线运动。