高中物理 加强练习第十二章　120.电磁感应中的电路和电荷量问题

120.电磁感应中的电路和电荷量问题(分值：20分)1~4题每题5分1.(多选)(2025·河北秦皇岛市模拟)如图所示，半径为r1、粗细均匀的单匝圆形金属线圈内有一半径为r2的圆形区域存在匀强磁场，磁感应强度方向垂直于线圈平面向外，磁感应强度B随时间t的变化关系为B=B0+kt，B0、k为正的常量，线圈电阻为R，则磁感应强度从B0增大到2B0时间内()A.线圈中电子沿逆时针方向定向移动B.线圈面积有缩小的趋势C.线圈中产生的焦耳热为πD.通过导线横截面的电荷量为π答案AC解析根据楞次定律和右手定则可知，线圈中感应电流为顺时针方向，因此线圈中电子沿逆时针方向定向移动，故A正确；线圈不在磁场中，不受安培力，无收缩扩张的趋势，故B错误；线圈中磁通量变化率为ΔΦΔt=kπr22，线圈中的感应电动势为E=ΔΦΔt=kπr22，变化过程中线圈中产生的焦耳热为Q=E2Rt=kπ通过导线的电荷量为q=It=ERt=kπr222.(2025·四川成都市三模)如图所示，用一根漆包线绕成一个匝数为n、边长为L的正方形导线框abcd，形成一个闭合回路，导线框的总电阻为R，放在绝缘的光滑水平桌面上。现将导线框以垂直于边框ad的速度v，向左匀速拉入一边界与边框ad平行的有界匀强磁场区域，磁场方向垂直桌面向下，磁感应强度大小为B，磁场宽度大于L。在导线框拉入磁场的过程中，下列说法正确的是()A.导线框中感应电流的方向为顺时针方向B.导线框中产生的感应电动势大小为BLvC.导线框所受安培力的大小为nD.整个过程中，通过导线框的电荷量为nB答案D解析在导线框拉入磁场的过程中，磁场方向垂直桌面向下，穿过导线框的磁通量增加，根据楞次定律可知，导线框中感应电流的方向为逆时针方向，故A错误；导线框中产生的感应电动势大小为E=nBLv，故B错误；导线框中感应电流大小为I=ER=nBLvR，导线框所受安培力的大小F=nBIL=nBL·nBLvR=n整个过程中，通过导线框的电荷量为q=It=nBLvR·Lv=nBL3.(2025·江西省一模)如图所示，均匀导线圆环总电阻为2R，半径为d，垂直磁场固定于磁感应强度为B的匀强磁场中，此磁场的左边界正好与圆环直径重合，电阻为R的直金属棒ab以恒定的角速度ω绕过环心O的轴匀速转动，a、b端正好与圆环保持良好接触。以下说法正确的是()A.图示位置处杆O点电势高于b点电势B.a、b两点的电势差大小为Uab=112Bd2C.转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比2∶1D.杆转动一圈，通过杆的电荷量为π答案C解析根据右手定则可知，题图所示位置直金属棒Oa部分充当电源，电源内部电流方向为O→a，则在外电路电流方向为b→O，则杆O点电势低于b点电势，故A错误；由法拉第电磁感应定律可知，感应电动势E感=Bdv=Bd·ωd2=Bωd22，根据等效电路可知，圆环部分电阻为R环=11R+1R=R2，整个电路的总电阻为R总=R环+R=3R2，干路电流为I=E感R总=Bωd23R，a、b两点的电势差大小为Uab=IR环=Bωd26，故B错误；转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率分别为P棒=I2R，P环=I2R环=I2R2，故转动过程中金属棒与圆环上消耗的电功率之比为P棒4.(2025·河北省部分学校二模)如图所示，三根完全相同的电阻丝一端连在一起并固定在转轴O上，另一端分别固定于导体圆环上的A、C、D点，并互成120°角，导体圆环的电阻不计。转轴的右侧空间有垂直于纸面向里的匀强磁场，范围足够大，现让圆环绕转轴O顺时针匀速转动，在连续转动的过程中，对其中一根电阻丝OA，下列说法正确的是()A.电流方向始终不变B.A点的电势始终高于O点的电势C.电流大小始终不变D.电流大小有三个不同值答案B解析根据右手定则可知，当OA在磁场中时，电流从O到A，A为电源正极，O为电源负极，A点的电势高于O点的电势，当OA在磁场外时，电流从A到O，A点的电势高于O点的电势，故A错误，B正确；对于连续转动的不同时刻，电路有两种不同情形，如图所示图甲为只有一根电阻丝在磁场中的情形，图乙为两根电阻丝