高三物理二轮高频考点冲刺突破专题15闭合电路欧姆定律在稳恒电路、磁场、交变电路中的应用(原卷版+解析)

2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破专题15闭合电路欧姆定律在稳恒电路、磁场、交变电路中的应用专练目标专练内容目标1高考真题（1T—4T）目标2闭合电路欧姆定律在稳恒电路的应用（5T—8T）目标3闭合电路欧姆定律在磁场中的应用（9T—12T）目标4闭合电路欧姆定律在交变电路的应用（13T—16T）【典例专练】高考真题1．某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（）A．B．为压力传感器C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高2．如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（）A． B． C． D．3．三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为和。则（）A． B． C． D．4．如图，发电机的矩形线圈长为、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是（）A．通过电阻的电流为 B．电阻两端的电压为C．与的比值为 D．发电机的功率为闭合电路欧姆定律在稳恒电路的应用5．如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的接触点O点固定，P为电路与圆环良好接触的滑动触头，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中，下列说法正确的是（）A．电压表和电流表的示数都一直变大B．灯先变暗后变亮，电流表的示数一直变小C．灯先变暗后变亮，电压表的示数先变大后变小D．电容器C所带电荷量先减少后增多6．如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表、、示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（）A．的示数增大B．电源输出功率在增大C．与的比值在减小D．当滑动变阻器阻值等于r，滑动变阻器消耗的功率最大7．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器接入电路的有效阻值为RP（0~15Ω），已知定值电阻R0为10Ω，R为4Ω，滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如右图所示，下列说法正确的是（）A．电源的电动势B．电源的内阻C．滑动变阻器的滑片从右向左移动时，R消耗的功率先增大后减小D．滑动变阻器的滑片从右向左移动时，电源的输出功率一直增大8．如图所示电路中，电源电动势为，内阻为，两个定值电阻阻值为，滑动变阻器最大阻值为，两个电表均为理想电表，滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，下列说法正确的是（

）A．电流表读数I先增大后减小B．电压表读数U先增大后减小C．电压表读数U与电流表读数I的比值不变D．电压表读数的变化量与电流表读数的变化量的比值不变闭合电路欧姆定律在磁场中的应用9．磁流体发电机，又叫等离子体发电机，图中的燃烧室在3000K的高温下将气体全部电离为电子和正离子，即高温等离子体。高温等离子体经喷管加速后以1000m/s的速度进入矩形发电通道。发电通道有垂直于纸面向内的匀强磁场，磁感应强度B=6T等离子体发生偏转，在两极间形成电势差。已知发电通道长a=50cm，宽b=20cm，高d=20cm，等高速等高子体离子体的电阻率ρ=2Ω·m。则以下判断中正确的是（）A．因正离子带电量未知，故发电机的电动势不能确定B．图中外接电阻R两端的电压为1200VC．当外接电阻R=8Ω时，发电机的效率最高D．当外接电阻R=4Ω时，发电机输出功率最大10．如图所示，虚线PQ为匀强磁场的左边界，虚线右侧存在着垂直水平面向下，磁感应强度大小为B的匀强磁场，粗细均匀边长为L的单匝正方形金属线框abcd，总电阻为R，水平向右匀速进入磁场，当线框的对角线bd恰好与磁场边界线重合时，线框的速度大小为。则针对图示时刻下列判断正确的是（）A．线框中的感应电流沿顺时针方向B．b、c两点间的电势差C．线框受到的安培力大小为D．线框受到安培力的方向垂直bc边向左11．如图甲所示，是倾角、表面粗糙的绝缘斜面，是匝数、质量、总电阻、边长的正方形金属线框。线框与斜面间的动摩擦因数，在的区域加上垂直斜面向上的匀强磁场，使线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。取，，。下列说法正确的是（）A．0~6s内，线框中的感应电流大小为1AB．0~6s内，线框产生的焦耳热为6JC．时，线框受到的安培力大小为8ND．时，线框即将开始运动12．如图所示，光滑的金属圆形轨道、竖直放置，共同圆心为点，轨道半径分别为、，间接有阻值为的电阻。两轨道之间区域内（含边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，水平且与圆心等高，竖直且延长线过圆心。一轻质金属杆电阻为，长为，一端套在轨道上，另一端连接质量为的带孔金属球（视为质点），并套在轨道上，均接触良好。让金属杆从处无初速释放，第一次即将离开磁场时，金属球的速度大小为。其余电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为，下列说法正确的是（）A．金属球向下运动过程中，点电势高于点电势B．金属杆第一次即将离开磁场时，电阻两端的电压为C．金属杆从滑动到的过程中，通过电阻的电荷量为D．金属杆从滑动到的过程中，电阻上产生的焦耳热为闭合电路欧姆定律在交变电路的应用13．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，a、b两端接的交流电源，定值电阻，灯泡L额定电压为22V，其电阻恒定为，以下说法正确的是（）A．灯泡L消耗的电功率为48.4WB．流过电阻R的电流为1.1AC．若a、b两端接的交流电源，灯泡就能正常发光D．保持a、b两端所接电源不变，换用原副线圈匝数比为的理想变压器时，灯泡可能正常发光14．如图所示为某变压器的工作示意图，定值电阻和分别连在理想变压器原、副线圈上，且，理想变压器原副线圈匝数之比为，变压器原线圈接在交流电源上，则和的功率之比为（）A． B． C． D．15．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为2:1，交流电的输入电压不变，电路中三个电阻的阻值均为。当开关K断开时，理想交流电压表V1、V2的示数分别为、。当开关K闭合后，V1示数变化，V2示数变化。下列说法正确的是（）A．B．，C．D．K闭合后，电路总功率变为原来的2倍16．如图所示，是某款电吹风的简化电路图，a、b、c、d为四个固定触点。绕O点转动的扇形金属触片，可同时接触两个触点，触片处于不同位置时，吹风机有关机、吹冷风和吹热风三种状态。和是理想变压器原、副线圈的匝数。正常工作时，吹风机吹冷风和热风的输入功率分别为和，小风扇的内阻为，额定电压为，则电吹风正常工作时（电热丝的阻值不变）（）A．B．电热丝的阻值为C．吹冷风时，通过原线圈的电流为D．无论吹冷风还是吹热风，小风扇输出的功率均为2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破专题15闭合电路欧姆定律在稳恒电路、磁场、交变电路中的应用专练目标专练内容目标1高考真题（1T—4T）目标2闭合电路欧姆定律在稳恒电路的应用（5T—8T）目标3闭合电路欧姆定律在磁场中的应用（9T—12T）目标4闭合电路欧姆定律在交变电路的应用（13T—16T）【典例专练】高考真题1．某同学利用压力传感器设计水库水位预警系统。如图所示，电路中的和，其中一个是定值电阻，另一个是压力传感器（可等效为可变电阻）。水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。当a、b两端的电压大于时，控制开关自动开启低水位预警；当a、b两端的电压小于（、为定值）时，控制开关自动开启高水位预警。下列说法正确的是（）A．B．为压力传感器C．若定值电阻的阻值越大，开启高水位预警时的水位越低D．若定值电阻的阻值越大，开启低水位预警时的水位越高【答案】C【详解】AB．题意可知水位越高，对压力传感器的压力越大，压力传感器的电阻值越小。控制开关自动开启低水位预警，此时水位较低，压力传感器的电阻值较大，由于a、b两端此时的电压大于，根据串联电路电压分部特点可知，为压力传感器，故高水位时压力传感器的电阻值越小，压力传感器两端电压变小，，AB错误；CD．根据闭合电路欧姆定律可知，a、b两端的电压为若定值电阻的阻值越大，当开启低水位预警时a、b两端的电压大于时，压力传感器阻值需要越大，则水位越低；当a、b两端的电压小于时开启高水位预警时，压压力传感器阻值需要越大，则水位越低。C正确，D错误。故选C。2．如图所示，电路中灯泡均正常发光，阻值分别为，，，，电源电动势，内阻不计，四个灯泡中消耗功率最大的是（）A． B． C． D．【答案】A【详解】由电路图可知R3与R4串联后与R2并联，再与R1串联。并联电路部分的等效电阻为由闭合电路欧姆定律可知，干路电流即经过R1的电流为并联部分各支路电流大小与电阻成反比，则；四个灯泡的实际功率分别为，，，故四个灯泡中功率最大的是R1。故选A。3．三个用同样的细导线做成的刚性闭合线框，正方形线框的边长与圆线框的直径相等，圆线框的半径与正六边形线框的边长相等，如图所示。把它们放入磁感应强度随时间线性变化的同一匀强磁场中，线框所在平面均与磁场方向垂直，正方形、圆形和正六边形线框中感应电流的大小分别为和。则（）A． B． C． D．【答案】C【详解】设圆线框的半径为r，则由题意可知正方形线框的边长为2r，正六边形线框的边长为r；所以圆线框的周长为面积为同理可知正方形线框的周长和面积分别为，正六边形线框的周长和面积分别为，三线框材料粗细相同，根据电阻定律可知三个线框电阻之比为根据法拉第电磁感应定律有可得电流之比为：即故选C。4．如图，发电机的矩形线圈长为、宽为L，匝数为N，放置在磁感应强度大小为B的匀强磁场中，理想变压器的原、副线圈匝数分别为、和，两个副线圈分别接有电阻和，当发电机线圈以角速度匀速转动时，理想电流表读数为I，不计线圈电阻，下列说法正确的是（）A．通过电阻的电流为 B．电阻两端的电压为C．与的比值为 D．发电机的功率为【答案】BC【详解】AB．由题知理想电流表读数为I，则根据欧姆定律U1=IR1根据变压器电压与匝数的关系有，代入数据有U0=，U2=再由欧姆定律有U2=I2R2可计算出I2=综上可知，A错误、B正确；C．由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则有Emax=NB2L2ω，U0==NBL2ω由选项AB知U0=则，C正确；D．由于变压器为理想变压器则有P0=P1+P2=U1I+U2I2=I2R1+U2I2代入选项ABC公式有P0=由于矩形线圈产生的交变电流直接输入原线圈，则发电机的功率为P0，D错误。故选BC。闭合电路欧姆定律在稳恒电路的应用5．如图所示，将一根粗细均匀的电阻丝弯成一个闭合的圆环，接入电路中，电路与圆环的接触点O点固定，P为电路与圆环良好接触的滑动触头，电源的电动势为E，内阻为r，闭合开关S，在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中，下列说法正确的是（）A．电压表和电流表的示数都一直变大B．灯先变暗后变亮，电流表的示数一直变小C．灯先变暗后变亮，电压表的示数先变大后变小D．电容器C所带电荷量先减少后增多【答案】C【详解】ABC．闭合的圆环，接入电路中，接触点O点与P间电阻丝并联接入到电路中，在滑动触头P缓慢地从m点开始经n点移到q点的过程中，圆环接入到电路中的总电阻先变大后变小，故电路中的总电阻先变大后变小，则干路电流I先减小后增大，灯先变暗后变亮，根据闭合电路欧姆定律可知路端电压即电压表示数先变大后变小，圆环与灯并联电路的电压，与之和等于外电路电压，故灯先增大后减小，先变亮后变暗，流过电流表的电流，先减小后增大，则电流表的示数先减小后增大，故AB错误，C正确；D．圆环与灯并联的电压先增大后减小，则电容器板间的电压先增大后减小，由可得电容器所带的电荷量先增大后减少，故D错误。故选C。6．如图，电路中定值电阻阻值R大于电源内阻阻值r，将滑动变阻器滑片向下滑动，理想电压表、、示数变化量的绝对值分别为、、，理想电流表A示数变化量的绝对值为，下列说法正确的是（）A．的示数增大B．电源输出功率在增大C．与的比值在减小D．当滑动变阻器阻值等于r，滑动变阻器消耗的功率最大【答案】B【详解】A．由题图可知，滑动变阻器与电阻R串联，滑动变阻器滑片向下滑动，其阻值减小，整个闭合回路电阻减小，干路电流增大，路端电压为，测的是路端电压，故其示数减小，选项A错误；B．电源的输出功率随外电阻的变化关系如图所示由于定值电阻阻值R大于电源内阻阻值，故滑动变阻器的阻值减小时，外电阻向内阻接近，，则此时电源输出功率在变大，选项B正确；C．、分别测得是R和滑动变阻器的电压，滑动变阻器两端电压为可得故与的比值保持不变，选项C错误；D．将电阻R等效为电源的内阻，由等效内阻的知识，当滑动变阻器阻值等于时，滑动变阻器消耗的功率最大，选项D错误。故选B。7．如图所示，电源电动势为E，内阻为r，滑动变阻器接入电路的有效阻值为RP（0~15Ω），已知定值电阻R0为10Ω，R为4Ω，滑动变阻器消耗的功率P与其接入电路的有效阻值RP的关系如右图所示，下列说法正确的是（）A．电源的电动势B．电源的内阻C．滑动变阻器的滑片从右向左移动时，R消耗的功率先增大后减小D．滑动变阻器的滑片从右向左移动时，电源的输出功率一直增大【答案】BD【详解】AB．把滑动变阻器Rp看作外电阻，剩余部分等效为电源内阻，由图可知，当Rp阻值为10Ω时功率最大，说明等效电源内阻为10Ω，所以代入数据解得当Rp阻值为10Ω时，由公式代入数据解得则R0两端的电压为则通过R0的电流为则内电压为则电源电动势为故A错误，B正确；C．滑动变阻器的滑片从右向左移动时，有效阻值Rp阻值不断增大，则总电阻不断增大，总电流不断减小，内电压减小，路端电压增大，所以通过R0的电流增大，流过R的电流减小，根据可得出，R消耗的功率一直减小，故C错误；D．当Rp阻值为最大值15Ω时，外电路阻值最大，为滑动变阻器的滑片从右向左移动时，滑动变阻器的有效阻值一直增大，外电路总电阻也随着一直增大，向内电阻靠近，故电源的输出功率一直增大，故D正确。故选BD。8．如图所示电路中，电源电动势为，内阻为，两个定值电阻阻值为，滑动变阻器最大阻值为，两个电表均为理想电表，滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，下列说法正确的是（

）A．电流表读数I先增大后减小B．电压表读数U先增大后减小C．电压表读数U与电流表读数I的比值不变D．电压表读数的变化量与电流表读数的变化量的比值不变【答案】BD【详解】AB．根据题意，由电路图可知，当滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，外电路的总电阻先增大后减小，则由闭合回路的欧姆定律可知，电流表读数I先减小后增大，电压表读数U先增大后减小，故A错误，B正确；C．根据题意可知，电压表读数U与电流表读数I的比值为外电路的总电阻，在当滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，先增大后减小，故C错误；D．根据题意，由闭合回路欧姆定律可知，电压表读数的变化量与电流表读数的变化量的比值为电源的内阻，在当滑动变阻滑片从a滑到b的过程中，保持不变，故D正确。故选BD。闭合电路欧姆定律在磁场中的应用9．磁流体发电机，又叫等离子体发电机，图中的燃烧室在3000K的高温下将气体全部电离为电子和正离子，即高温等离子体。高温等离子体经喷管加速后以1000m/s的速度进入矩形发电通道。发电通道有垂直于纸面向内的匀强磁场，磁感应强度B=6T等离子体发生偏转，在两极间形成电势差。已知发电通道长a=50cm，宽b=20cm，高d=20cm，等高速等高子体离子体的电阻率ρ=2Ω·m。则以下判断中正确的是（）A．因正离子带电量未知，故发电机的电动势不能确定B．图中外接电阻R两端的电压为1200VC．当外接电阻R=8Ω时，发电机的效率最高D．当外接电阻R=4Ω时，发电机输出功率最大【答案】D【详解】A．发电机的电动势与高速等离子体的电荷量无关，故A错误；BD．等离子体所受的电场力和洛伦兹力平衡得得发电机的电动势发电机的内阻为则图中外接电阻R两端的电压为当外接电阻发电机输出功率最大，故B错误D正确；C．发电机的效率可知，外电阻越大，电源的效率越高，故C错误。故选D。10．如图所示，虚线PQ为匀强磁场的左边界，虚线右侧存在着垂直水平面向下，磁感应强度大小为B的匀强磁场，粗细均匀边长为L的单匝正方形金属线框abcd，总电阻为R，水平向右匀速进入磁场，当线框的对角线bd恰好与磁场边界线重合时，线框的速度大小为。则针对图示时刻下列判断正确的是（）A．线框中的感应电流沿顺时针方向B．b、c两点间的电势差C．线框受到的安培力大小为D．线框受到安培力的方向垂直bc边向左【答案】C【详解】A．线框bc边切割磁感线，由右手定则可知，线框中的感应电流沿逆时针方向，故A错误。B．b、c两点间的电压为路端电压，且b点电势高于c点，故故B错误。C．回路中的电流线框受安培力的有效长度为，故线框受到的安培力大小故C正确。D．由等效定理及左手定则可知线框受到的安培力方向垂直于边界线斜向左上，故D错误。故选C。11．如图甲所示，是倾角、表面粗糙的绝缘斜面，是匝数、质量、总电阻、边长的正方形金属线框。线框与斜面间的动摩擦因数，在的区域加上垂直斜面向上的匀强磁场，使线框的一半处于磁场中，磁场的磁感应强度随时间变化的图像如图乙所示。取，，。下列说法正确的是（）A．0~6s内，线框中的感应电流大小为1AB．0~6s内，线框产生的焦耳热为6JC．时，线框受到的安培力大小为8ND．时，线框即将开始运动【答案】C【详解】AD．由图乙知；设线框即将向运动的时间为t，则线框未动时，根据法拉第电磁感应定律由闭合电路欧姆定律得解得t=10.4s，0~10.4s内线框处于静止，线框中的感应电流大小为0.5A，故AD错误；B．0~6s内，框产生焦耳热为故B错误；C．时，磁感应强度为线框受到的安培力大小为故C正确。故选C。12．如图所示，光滑的金属圆形轨道、竖直放置，共同圆心为点，轨道半径分别为、，间接有阻值为的电阻。两轨道之间区域内（含边界）有垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度为，水平且与圆心等高，竖直且延长线过圆心。一轻质金属杆电阻为，长为，一端套在轨道上，另一端连接质量为的带孔金属球（视为质点），并套在轨道上，均接触良好。让金属杆从处无初速释放，第一次即将离开磁场时，金属球的速度大小为。其余电阻不计，忽略一切摩擦，重力加速度为，下列说法正确的是（）A．金属球向下运动过程中，点电势高于点电势B．金属杆第一次即将离开磁场时，电阻两端的电压为C．金属杆从滑动到的过程中，通过电阻的电荷量为D．金属杆从滑动到的过程中，电阻上产生的焦耳热为【答案】C【详解】A．金属球向下运动过程中，金属杆在磁场中切割磁感线，根据右手定则可知回路中的电流方向为逆时针方向，即流过的电流方向为到，故点电势低于点电势，A错误；B．金属杆第一次即将离开磁场时，金属杆下端的速度为，金属杆上端的速度为金属杆产生的电动势为电阻两端的电压为，B错误；C．金属杆从滑动到的过程中，回路中的平均电动势为回路中的平均电流为此过程通过电阻的电荷量为联立可得，C正确；D．金属杆从滑动到的过程中，根据能量守恒可知，回路中产生的总焦耳热为电阻上产生的焦耳热为，D错误。故选C。闭合电路欧姆定律在交变电路的应用13．如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为，a、b两端接的交流电源，定值电阻，灯泡L额定电压为22V，其电阻恒定为，以下说法正确的是（）A．灯泡L消耗的电功率为48.4WB．流过电阻R的电流为1.1AC．若a、b两端接的交流电源，灯泡就能正常发光D．保持a、b两端所接电源不变，换用原副线圈匝数比为的理想变压器时，灯泡可能正常发光【答案】C【详解】B．a、b两端接的交流电源，则有效值为设原线圈电流为，由变压器的原理有，对原线圈由全电路的欧姆定律有其中，，，代入数据解得故流过电阻R的电流为0.88A，故B错误；A．流过副线圈的电流为则灯泡L消耗的电功率为故A错误；C．若a、b两端接的交流电源，则由可得则流过副线圈的电流为而灯泡正常发光的额定电流为流过灯泡的电流刚好为