课时作业(17)培优课6理想变压器的综合问题（Word练习）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中物理选择性必修 第二册（人教版2019）

课时作业(十七)　培优课六　理想变压器的综合问题 (建议用时：40分钟) [基础题组练] 1．(多选)如图所示，理想变压器原线圈接入电压有效值恒定的正弦交流电，副线圈接一定值电阻R.调节触头P，使副线圈匝数变为原来的一半，则调节前后(　　) A．原线圈中的电流之比为4∶1 B．副线圈中的电流之比为2∶1 C．变压器的输入功率之比为4∶1 D．变压器的输出功率之比为1∶2 答案　ABC 解析　使副线圈匝数变为原来的一半，即n′2＝，根据公式＝及＝，可得副线圈两端的电压变为原来的，所以副线圈中的电流变为原来的，选项B正确；根据公式＝及＝，可得＝，原线圈中的电流将变为原来的，选项A正确；根据P＝I2R，副线圈中消耗的电功率变为原来的，所以变压器的输出功率之比为4∶1，理想变压器的输出功率和输入功率相等，选项C正确，D错误． 2．一含有理想自耦变压器的电路如图所示，变压器副线圈匝数可调，原线圈串联定值电阻r后接在有效值为220 V的正弦式交流电源上，定值电阻R＝4r.当副线圈匝数调至某位置时，R和r的功率恰好相等．则此时原、副线圈匝数比为(　　) A．2∶1 B．4∶1 C.1∶2 D．1∶4 答案　C 解析　由电功率公式P＝I2R，当R和r的功率恰好相等时，有I·r＝I·4r，所以I2＝I1，由变压器制约关系得＝，则＝， 选项C正确． 3．如图所示，变压器为理想变压器，原线圈一侧接在交流电源上，副线圈中电阻变化时变压器输入电压不会有大的波动．R0为定值电阻，R为滑动变阻器，A1和A2为理想电流表，V1和V2为理想电压表．若将滑动变阻器的滑片向下移动，则(　　) A．A1示数不变 B．A2示数变大 C．V1示数变大 D．V2示数变小 答案　B 解析　V1示数等于变压器输入电压，不变；V2示数等于变压器输出电压，由输入电压和匝数比决定，则V2示数也不变，选项C、D错误，滑动变阻器的滑片向下滑动时，接入电路的电阻减小，则副线圈中的电流增大，A2示数变大，根据I1＝I2可知，原线圈中的电流变大，即A1示数变大，选项B正确，A错误． 4．(多选)如图所示为一理想变压器，n1为原线圈，接一正弦交流电，n2＝n3，在n2、n3两个线圈上分别获得35 V电压．要想得到70 V电压，c、d、e、f连接方式为(　　) A．d、e连在一起，c、f为输出端 B．c、f连在一起，e、d为输出端 C．e、c连在一起，f、d为输出端 D．f、d连在一起，e、c为输出端 答案　CD 解析　两个线圈串联后，要注意使电动势的方向相同，如果接反了，输出电压就会变为零．根据右手定则，假设感应电流产生的磁场为顺时针方向，此时n2中电流为c→d，n3线圈中电流为f→e，故串联时，应将f、d接在一起，e、c为输出端或e、c连在一起，f、d为输出端，选项C、D正确． 5．(多选)如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路．矩形线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的bc边匀速转动，磁场只分布在bc边的左侧，磁感应强度大小为B，矩形线圈面积为S，转动角速度为ω，匝数为N，矩形线圈电阻不计．下列说法正确的是(　　) A．将原线圈触头P向上滑动时，灯泡变暗 B．电容器的电容C变大时，灯泡变暗 C．图示位置时，矩形线圈中瞬时感应电动势最大 D．若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω 答案　AD 解析　在题图中将原线圈触头P向上滑动时，原线圈的匝数变大，故输出的电压变小，灯泡变暗，选项A正确；电容器的电容C变大时，电容对电流的阻碍作用变小，故灯泡变亮，选项B错误；图示位置时，矩形线圈平面与磁感线方向垂直，故矩形线圈中瞬时感应电动势最小，选项C错误；若线圈abcd转动的角速度变为2ω，且线圈abcd转动一周只有半周产生感应电动势，那么在这半周中，电动势的最大值是2NBSω，设变压器原线圈两端电压的有效值为U，则t＝×2t，解得U＝NBSω，选项D正确． 6．有一种调压变压器的构造如图所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，CD之间加上输入电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图中A为交流电流表，V为交流电压表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器，CD两端接正弦交流电源，变压器可视为理想变压器，则下列说法正确的是(　　) A．当R3不变，滑动触头P顺时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变小 B．当R3不变，滑动触头P逆时针转动时，电流表读数变小，电压表读数变大 C．当P不动，滑动变阻器滑动触头向上滑动时，电流表读数变小，电压表读数变小 D．当P不动，滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数变大 答案　A 解析　由题图知，当滑动触头P顺时针转动时，变压器副线圈的匝数减少，根据＝可得副线圈的电压U2减小，因负载的电阻不变，故电流表读数变小，电压表读数变小，选项A正确；同理，当滑动触头P逆时针转动时，变压器副线圈的匝数增加，U2增大，电流表读数增大，选项B错误；当P不动，副线圈电压U2不变，滑动触头向上滑动时，R3连入电路中的阻值增大，与R2并联后的电阻增大，根据串联电路的分压规律可得电压表读数增大，选项C错误；同理，当滑动触头向下滑动时，R3连入电路中的阻值减小，与R2并联后的电阻减小，根据串联电路的分压规律可得电压表读数减小，选项D错误． 7．在如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是(　　) A．P向下滑动时，灯泡L变亮 B．P向上滑动时，变压器的输入功率变小 C．P向下滑动时，变压器的输出电压U2不变 D．断开与灯串联的开关S，变压器输入功率增大 答案　C 解析　由于理想变压器输入电压U，不变，则副线圈电压U2不变，滑片P滑动时，对灯泡电压没有影响，故灯泡亮度不变，选项A错误，选项C正确；滑片P上滑，副线圈电阻减小，副线圈电流I2增大，则副线圈功率变大，则原线圈输入功率也增大，选项B错误；断开与灯泡串联的开关S，副线圈电阻变大，则副线圈消耗的功率减小，则变压器输入功率减小，选项D错误． [能力提升练] 8．如图所示，理想变压器的原线圈与交流电源相连，当规格为“2 V　0.4 W”的灯泡正常发光时，R1消耗的功率为0.1 W，已知R1＝10 Ω，R2＝5 Ω，下列说法正确的是(　　) A．变压器原线圈中的电流为0.2 A B．变压器副线圈两端的电压为2 V C．原、副线圈输入、输出的功率之比为2∶1 D．原、副线圈的匝数比为2∶1 答案　D 解析　变压器原线圈中的电流I1＝＝ A＝0.1 A，选项A错误；变压器制线围中的电流I2＝＝A＝0.2 A，则变压器副线圈两端的电压U2＝I2R＋UL＝0.2×5 V＋2 V＝3 V，选项B错误；根据理想变压器的原理可知，输入功率等于输出功率，选项C错误；根据理想变压器的电流关系得＝＝，所以原、副线圈的匝数比为2∶1，选项D正确． 9．(多选)如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，b是原线圈的中心接头，电压表V和电流表A均为理想电表．从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值表达式为u＝220sin 100πt (V)．下列说法正确的是(　　) A．当单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为22 V B．当单刀双掷开关与b连接时，电压表的示数为44 V C．当单刀双掷开关与a连接时，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表的示数不变，电流表的示数变大 D．单刀双掷开关由a扳向b时(滑动变阻器触头P不动)，电压表和电流表的示数均变大 答案　BD 解析　根据电压与匝数成正比可知，原线圈电压的最大值为220 V，所以副线圈电压的最大值为22 V，电压表示数为电压的有效值，所以示数为22 V，选项A错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10∶1变为5∶1，根据电压与匝数成正比可知，此时副线圈的电压为44 V，所以电压表的示数为44 V，选项B正确；当滑动变阻器触头P向上移动时，滑动变阻器连入电路的电阻变大，电路的总电阻变大，由于电压是由变压器决定的，所以，电压不变，电流变小，选项C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比由10∶1变为5∶1，所以输出的电压升高，电压表和电流表的示数均变大，选项D正确． 10．如图所示，一理想变压器原线圈与每个副线圈的匝数比均为3∶1，原线圈与每个副线圈所连的电阻阻值均为R，原线圈接220 V的正弦交流电，副线圈n2回路中电阻两端的电压为UR2，原线圈电阻与每个副线圈电阻消耗的功率的比值均为k.则(　　) A．UR2＝60 V，k＝ B．UR2＝60 V，k＝ C．UR2＝ V，k＝ D．UR2＝ V，k＝ 答案　A 解析　设原线圈电流为I1，则根据n1I1＝2n2I2可得I2＝1.5I1，由题意可知＝k，解得k＝，设原线圈电阻R上的电压为UR1，则∶＝k，解得UR1＝·UR2，又＝，解得UR2＝60 V，选项A正确． 11．理想变压器与三个阻值相同的定值电阻R1、R2、R3组成如图所示的电路，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2.在a、b间接入正弦式交变电流，则下列说法正确的是(　　) A．R1、R2、R3两端的电压之比为2∶1∶2 B．R1、R2、R3消耗的功率之比为4∶1∶4 C．a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2 D．a、b间输入电压与变压器输入电压之比为3∶1 答案　C 解析　设三个定值电阻阻值为 R．副线圈输出电流为I，则输出电压为IR，变压器原、副线圈的匝数比为1∶2，根据＝可知，原线圈输入电流为2I，根据＝可知，原线圈输入电压为0.5IR，则电阻R3两端电压为IR，电阻R2两端电压为0.5IR，根据闭合电路欧姆定律可知IR2＝＝0.5I，则流过电阻R1的电流IR1＝IR2＋2I＝2.5I，R1两端电压UR1＝IR1R＝2.5IR，则R1、R2、R3两端的电压之比为5∶1∶2，选项A错误，根据P＝UI可知，R1、R2、R3消耗的功率之比为(2.5I×2.5IR)∶(0.5IR×0.5I)∶(IR×I)＝25∶1∶4，选项B错误；根据理想变压器的输入功率等于输出功率可知，变压器的输入功率为电阻R3消耗的功率，a、b间输入功率为三个电阻消耗的功率之和，则a、b间输入功率与变压器输入功率之比为15∶2，选项C正确；a、b间输入电压为电阻R1、R2两端的电压，变压器输入电压为电阻R2两端的电压，则a、b间器输入电压之比为6∶1，选项D错误． 学科网（北京）股份有限公司 $$