解题思路:(1)由题,线圈匀速通过磁场,由Q=2Pt、P=E2R、E=BLv、t=Lv求解每个线圈通过磁场区域产生的热量Q.(2)线圈做匀加速运动,传送带做匀速运动,由运动学位移公式求解离S1和S2之比.(3)电动机多消耗的电能E转化为线圈的动能、摩擦产生的内能和焦耳热,根据能量守恒定律求解.(4)先求出一个线圈加速度(即一个线圈进磁场和前一线圈出磁场的时间和)所用的时间,再根据P=Et即可求解.
(1)线圈匀速通过磁场,产生的感应电动势为E=BLv,则每个线圈通过磁场区域产生的热量为
Q=Pt=
(BLv)2
R
2L
v=
2B2L3v
R
(2)对于线圈:做匀加速运动,则有S1=[1/2]vt
对于传送带做匀速直线运动,则有 S2=vt
所以S1:S2=1:2
(3)又因为S1:(S2-S1)=1:1
线圈获得动能EK=[1/2]mv2=fS1
传送带上的热量损失Q′=f(S2-S1)=[1/2]mv2
所以电动机所消耗的电能为:E=EK+Q+Q′=mv2+
2B2L3v
R
(4)一个线圈加速度(即一个线圈进磁场和前一线圈出磁场的时间和)所用的时间为:t=[2L/v]
所以P=
E
t=
B2L2v2
R+
mv3
2L
答:(1)每个线圈通过磁场区域产生的热量Q为
2B2L3v
R.
(2)在某个线圈加速的过程中,该线圈通过的距离S1和在这段时间里传送带通过的距离S2之比为1:2.
(3)传送带每传送一个线圈,电动机所消耗的电能E为mv2+
2B2L3v
R;
(4)传送带传送线圈的总功率P为
B2L2v2
R+
mv3
2L.
点评:
本题考点: 导体切割磁感线时的感应电动势;电磁感应中的能量转化.
考点点评: 本题的解题关键是从能量的角度研究电磁感应现象,掌握焦耳定律、E=BLv、欧姆定律和能量如何转化是关键.