高中物理竞赛讲义 电磁感应.doc

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1、专题十四电磁感应【拓展知识】1.楞次定律的推广(1)阻碍原磁通量的变化;(2)阻碍(导体的)相对运动;(3)阻碍原电流的变化。2.感应电场与感应电动势磁感应强度发生变化时,在磁场所在处及周围的空间范围内,将激发感应电场。感应电场不同于静电场:(1)它不是电荷激发的,而是由变化的磁场所激发;(2)它的电场线是闭合的,没有起止点。而静电场的电场线是从正电荷出发终止于负电荷;(3)它对电荷的作用力不是保守力。如果变化的磁场区域是一个半径为R的圆形,则半径为r的回路上各点的感应电场的场强大小为方向沿该点的切线方向。感应电场作用于单位电荷上的电场力所做的功就是感应电动势。

2、【典型例题】1.如图所示,在一无限长密绕螺线管中,其磁感应强度随时间线性变化(=常数),求螺线管内横截面上直线段MN的感应电动势。已知圆心O到MN的距离为h、MN的长为L以及的大小。-3-、2.(国际奥林匹克竞赛题)如图所示,悬挂的是一半径为r的铜质卷轴,其上缠绕着一根长线,线端挂着质量为m的物体。卷轴处于跟它垂直的恒定匀强磁场中,磁场的方向垂直纸面向里。一阻值为R的电阻同卷轴的轴线相连,电阻的另一端通过一滑环与卷轴的边缘相连。卷轴在物体m重力作用下开始旋转,它的最大角速度将是多大?如果电阻随同卷轴一起运动。答案会有什么不同?3.如图所示,两根竖直地放置在绝缘地

3、面上的金属框架。框架的上端接有一电容量为C的电容器。框架上有一质量为m,长为L的金属棒,平行于地面放置,与框架接触良好且无摩擦,棒离地面高度为h,强度为B的匀强磁场与框架平面垂直,开始时电容器不带电。自静止起将棒释放,问棒落到地面需要多长时间?-3-、4.如图所示,有一由匀质细导线弯成的半径为a的圆线圈和一内接等边三角形的电阻丝组成的电路(电路中各段的电阻值见图)。在圆线圈平面内有垂直纸向里的均匀磁场,磁感应强度B随时间t均匀减小,其变化率的大小为一已知常量k,已知2r1=3r2。试求图中A、B两点的电势差UA-UB。5.(第二届全国物理竞赛题)一导线围成半径为

4、D的圆环adbc,在圆环所围的区域内有一半径为D/2的圆柱形磁场区域,其周界与圆环内切于c点。此区域内有均匀磁场,磁感应强度为B,方向垂直纸面向内。磁场随时间增强,变化率ΔB/Δt=k=常量。导线ab是圆环的一条直径,与磁场边界相切,如图所示。设导线ab以及被其所分割成的两个半圆的电阻都是r。今用一电流计G接在a、b两点之间,电流计位于纸面内,内阻亦为r(连接电流计的导线电阻忽略不计)。试问下列情况下,通过电流计的电流Ig为多少?(1)半圆环acb和adb都位于纸面内,并分别位于ab的两侧;(2)半圆环adb绕直径ab转过90°,折成与纸面垂直;(3)半圆环ad

5、b再绕ab转90°折成acb重合。-3-、

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