第三章 专题探究八 理想变压器的动态分析-【学霸题中题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019 江苏专用)

专题探究八 理想变压器的动态分析 题型1双线圈变压器的动态分析 关S,下列说法正确的是 1.如图所示，B为理想变压器，接在原线圈上的 交流电压U保持不变，R为定值电阻，电压表 R 和电流表均为理想电表.当开关S闭合后，下 列说法正确的是 A.仅将滑片P上移时，电流表A的示数减小 B.仅将滑片P2下移时，电压表V的示数变大 L☒ L C.滑片P下移、P2上移时，电阻R的功率 增大 A.电流表A,的示数变大 D.只断开开关S,电压表V的示数变大，电流 B.电流表A,的示数变小 表A的示数变小 C.电压表V的示数变小 4.(2022·陕西渭南一C。 D.灯泡L,的亮度变亮 模)如图所示，理想 2.(2023·广东江门一中期末)如图甲所示电路 变压器原、副线圈匝 Do 中，L为“6V,6W”的灯泡，定值电阻R。阻值 数比为n1:n2,输人 为3Ω，R为光敏电阻，其阻值随光照强度增 端C、D接入电压有效值恒定的交变电源.刚 大而减小，变压器为理想变压器，原、副线圈 开始，滑动变阻器滑片在a端，L1、L2两灯均 的匝数比为1：2，各电表均为理想电表.当a山 发光，在滑动变阻器R的滑片从α端滑动到b 端接如图乙所示的交变电压，用某一强度的 端的过程中，两个灯泡始终工作在额定电压 光照射光敏电阻时，灯泡恰好正常发光，则 以内，下列说法正确的是 () A.L,变暗，L2变亮 B.L,变亮，L2变亮 C.L变暗，L2变暗 D.L,变亮，L2变暗 R 62 5.(2023·广东江门培英高级中学质检)如图甲 L☒R 所示，理想变压器原、副线圈的匝数比n,: 2×102 -62--- n2=10:1,b是原线圈的中心抽头，S为单刀 甲 乙 双掷开关，定值电阻R=102.从某时刻开始 A.副线圈两端输出的交流电频率为0.5Hz 在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交变电 B.电流表的示数为√2A 压，则下列说法中正确的是 ( C.增大光照强度，电压表示数变小 A 220万 D.增大光照强度，灯泡变暗 3.(2023·天津南开期末)如图所示，电流表、电 2202 压表为理想电表，变压器为理想变压器，R1、 U R2是定值电阻，R3为滑动变阻器.闭合开 A.当S与a连接后，理想电流表的示数 选择性必修第二册学霸082 为2.2A U1的交变电流时，c、d间的输出电压为U2,定 B.当S与a连接后，t=0.01s时理想电流表 值电阻R接在cd间，在将滑动触头从M点顺 示数为零 时针旋转到N点的过程中 () C.当S由a拨到b后，原线圈的输人功率变 A.U2>U 为原来的2倍 B.R中电流的频率增大 D.当S由a拨到b后，副线圈输出电压的频 C.R中电流的有效值增大 率变为25Hz D.变压器输入功率减小 6.如图示电路中，A1、A2、A,为相同的电流表， C为电容器，电阻R1、R2、R,的阻值相同，线圈 L的电阻不计，在某段时间内理想变压器原线 圈电压按u=U sin100owt规律变化，三个电 流表读数相同，则 ( ①只增大U。,三个电流表读数都增大 (第8题) (第9题)》 ②只增大ω，三个电流表读数都增大 9.如图所示，理想变压器的三个线圈的匝数分 ③u变化规律不变，增加原线圈匝数，三个电 别为n1、n2、n3,a、b端接入电压为U。的正弦 流表的示数都增大 交流电，另外两个线圈分别接有电阻R和滑 ④变化规律不变，增加副线圈匝数，三个电 动变阻器R'.当滑动变阻器的滑片缓慢向右 流表的示数都增大 移动时，下列说法正确的是 () A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ A.线圈n,的电流不断减小 B.线圈n1上的电流不断增大 A C.线圈n2的输出功率不断减小 D.滑动变阻器R'两端的电压不断增大 10.(2022·安徽合肥一中期中)如图所示，a、b (第6题) (第7题) 间接一正弦交变电源，内阻不计，理想变压 7.(2022·山东枣庄二模)一含有理想变压器的 器原线圈与电阻R,串联，两匝数相等的副 电路如图所示，图中电阻R,、R2和R的阻值 线圈分别接有电阻R2、R3,且R1=4R2=4R, 分别为12D、1D和4D,A为理想交流电流 若开关S断开时，测得电源输出功率是电阻 表，u为正弦交流电压源，输出电压的有效值 R2消耗功率的2倍.则闭合开关S后，电源输 恒定.当开关S断开时，电流表的示数为I;当 出功率与电阻R,消耗功率之比的比值为 开关S闭合时，电流表的示数为41.该变压器 原、副线圈匝数之比的比值为 ( A.7 B.6 C.5 D.4 题型2自耦变压器、多线圈变压器的动态 分析 8.一自耦变压器如图所示，在a、b间输入电压为 A.3 B.4 C.5 D.6 第三章学霸083功率P=P3=U2=2200×100W=220000W,故B正确. 电压有效值为12V:灯泡恰好正常发光，说明灯泡两端电 C.将滑动片Q下移，相当于增加了升压变压器副线圈的 压为6V,所以定值电阻R,两端的电压最大值为U=6V, 匝数，根据理想变压器的规律，=U,升压变压器 6 流过R,的电流为=3A=2A,由匝数比可知原线掏的 副线圈两端的电压增大：降压变压器原线圈两端电压U 电流为I=4A,故B错误：CD.副线圈两端的输出电压是 U当 不变的：增大光照强度，则光敏电阻的阻值减小，与之并联 增大，副线周两端电压U,增大，通过负载的电流1，一 的灯泡两端电压降低，灯泡变暗，故C错误，D正确.故 R不变时，1增大，降压变压器原线圈中的电流=， 选D 3.D解析：A.仪将滑片P,上移时，根据理想变压器电压与 匝数比不变，1，增大，输电线上损失功率△P=r增大，故 线圈匝数的关系有 C错误D.当用户数增加，负载电阻R减小，若降压变压器 22 可知副线圈电压增大，则副线圈电功率增大，原线圈电功 副线周两端电压U,不变，通过副线圈的电流，山=R增大 率也增大，根据P=U。 原线圈中的电流增大，输电线上的电压损失△U=I,增大： 可知电流表A的示数增大，故A错误： B仅将滑片P下移时，滑动变阻器电阻减小，根据“申反 原线圈两端电压，心，=心，-4U将减小，根据山，=山，可 并同”规律可知，电压表V的示数变小，故B错误： 知，当U,减小时，减小n3可以使山，不变，所以要将降压变 C由上述分析可知滑片P,下移，P:上移时，副线圈电压减 压器的滑动片P上移，故D错误故选B. 小，滑动变阻器电阻减大，则刷线圈电流减小，电阻R,的 第3关（练思维宽度） 功率诚小，故C错误： 15.B解析：A,22个班电灯都正常工作时，侧干路的总电流 D.只断开开关S,总电阻增大，则副线圈电流减小，R,两端 Pe 22x6x40 W 电压增大，则电压表示数增大，原线圈电流减小，即电流表 为140m 220V =24A.理想变压器原，副线圈电 A示数减小，故D正确故选D. 4.D解析：滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程 流与匝数成反比，故输电线上的电流为，= =6A, 中，滑动变阻器连入电路电阻减小，由图可以看出，L,、L2 A错误：B理想变压器原、副线圈电压与匝数成正比，可 两灯与滑动变阻器分别等效为间接串联和直接并联，由串 得台=”，解得乃的原线圈两端的电压为，=， 反并同的方法可知，L,变亮，L变暗故选D, U na na 5A解析：ABS与a连接后，由二=，又知，-202V ×220V=880V,输电线所承担的电压为4U=1,R= 4 ,n ② 220V,解得U,=22V. 60V,故T,的副线圈两端的电压为U,=U,+△U=880V+ 则理想电压表的示数为22V,又知定值电阻R=10D,可 得理想电流表示数为电流的有效值，即 60V=940V,T,的原线圈两端的电压为U,= := =2.2A,选项A正确，B错误： I=- 940Y=235V,T,的原线圈的电流为1= n23n2/ R 4 CS由a拨到b后n1:n2=5:1,则儿，：U2'=5:1,得U2'= 24A.根据闭合电路的欧姆定律，发电机电动势E=U,+ Ir=259V,B正确：C.发电机输出功率为Pm=U,I1= 2儿，根据P=得功率变为原来的4倍，选项C错误」 5640W,C错误：D,输电效率为刀P e×100%-22x40x6 D.输出电压频率不变，仍为50Hz,D错误，故选A, 5640 6.B解析：①增大0，则原线圈两端的电压U,增大，根据 100%=93.6%,D错误故选B. 凸_凸，则副刷线圈两端电压变大，三个电流表读数都增大， 专题探究八理想变压器的动态分析 n1 1.A解析：A当S接通后，电路的总电阻减小，总电流变大， ①正确：2只增大，根据/一云可知，交流电的频率变 而变压器的匝数比不变，所以原线圈中的电流增大，A正 大，线圈的感抗变大，电容器的容抗诚小，可知A,示数不 确：B.当S接通后，电路的总电阻减小，副线圈总电流变 变，A,示数减小，A,示数变大，②错误：3u变化规律不变， 大，B错误：C.原线圈上的交流电压U保持不变，变压器的 增加原线圈匝数，根据上_上，则刷线圈电压诚小，三个电 变压比不变，故副线圈两端电压不变，C错误：D,开关闭合 后，总电阻减小，干路电流增大，故电阻分的电压增大，灯 流表的示数都减小，③错误：④“变化规律不变，增加刷线 泡L,的电压减小，故灯泡L,的亮度变暗，D错误故选A. 凸上，则副线周两端电压变大，则三个电流 圈匝数，根据一= 2.D解析：A.交流电的周期T=2x1025,所以频率f户7 表的示数都增大，④正确.故选B. 50Hz,故A错误：B.由线圈匝数比可知副线圈两端的输出7.B解析：设变压器原，副线圈匝数之比为，则可知，开关 选择性必修第二册学霸30 断开时，副线圈电流为：则根据理想变压器原理可知 0 U-IR, M(R+水，)k,同理可知 -4R=k,代入解得k=6,故B 的电流R+R,P顺时针转动一个小角度，刷线圈匝数 4R, 减小，电压U,减小：同时P向下滑动时，接入电路的电阻 正确，ACD错误.故选B. R'减小，所以小灯泡L,的亮度可能不变，故D正确.故 8.D解析：A.变压器的电压之比等于线圈匝数之比，由于 选D. m<n1,则有U2<U1,故A错误；B.变压器只改变交变电流 10.(1)D(2)副(3)CD 的电压与电流，不会改变电流的颜率，滑动触头旋转过程 解析：(1)为防止涡流的产生而损耗能量，变压器的铁芯 中，流过R电流的频率不变，故B错误；C.在滑动触头从 采用绝缘的硅钢片叠成.故选D. M点顺时针转到N点的过程中，，减小，m1不变，U,不变， (2)该变压器为非理想变压器，由于存在漏磁，所以副线 则电压，减小，由欧姆定律可知，R中电流的有效值减小， 圈测量电压应小于理论变压值，根据表格中数据可知N, 故C错误；D.滑动触头旋转过程，变压器刷线圈电压U,减 为输入端副线圈的匝数， 小，根据P:÷是可知，变压器的输出功率减小，又因为理 (3)A变压器的工作原理是电磁感应现象，即不计各种损 耗，在原线圈上将电能转化成磁场能，在副线圈上将磁场 想变压器输入功率等于输出功率，变压器的输出功率减 能转化成电能，铁芯起到传递磁场能的作用，不是铁芯导 小，则输人功率减小，放D正确。 电传输电能，故A错误：B若仅增加原线圈绕制的陶数， 9.A解析：由于原线圈两端输人电压不变，线圈匝数不变， 根据变压比可知，输出电压域小，小灯泡的亮度将变暗】 故线圈2、，的输出电压不变当滑动变阻器的滑片缓慢 故B错误：C,若仅增加副线圈绕制的圈数，根据变压比可 向右移动时，R阻俏增大，则根据，=么可知找圈，中电 知，输出电压变大，根据欧姆定律可知，输出电流增大，根 R 据变流比可知，输入电流增大，学生电源的过载指示灯可 流减小，根据理想变压器电流关系n,/,=22+n,可知， 能会亮起，故C正确：D.变压器线通电后会产生磁场，从 由于/，不变，1，减小，则线圈的电流不断减小，根据P,= 而对变压器上端的横条铁芯有吸引作用，则与变压器未 通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取 可知，由于U,、R不变，则线圈，的输出功率不变故 下将更费力，故D正确故选CD 选A 11.(1)25r/8(2)200V(3)5:26(4)13kW 10.D解析：开关S断开时，设电阻R2消耗的功率为P,则 解析：(1)由条件可知NBSw=√2U1,w=50mrad/s, P=R,理想变压器的输人功率也为P,由题意知电源输 所以n=”=257 出功率是2P,而电源输出功率等于电阻R,消耗功率和 2n 变压器的输人功率之和，因此电阻R,消耗功率为P,且 (2)如图所示 P=风联立可餐得宁号图会-片子用合开关 用也户 S后，因为两副线圈匝数相等，R和R,相等，因此通过 尼B的电流相等，设为1，则有Ur,=,+U,1又”= 泽压雯压器 P 、光=号=，解得L=1,若风消耗的功率为巴，则电阻 用户电流1，=元50A, 因为m:n1=5:1,0,=220V,1=50A, R,消耗功率为P=4P2,电源输出功率P。=P+P+P2= 所以U=5U,=1100V,1=10A, 6P:,故D正确，ABC错误故选D. 输电线损失电压△U=13·R=200V. 本章基础达标检测 (3)升压变压器电压关系U2=4U+U=1300V,m,:m U1:U=5:26 1.C2.B3.B4.D5.D6.B7.D8.C (4)发电机输出功率P,=△P+Pmn=R+Pme=13kW. 9.D解析：A线框转动切割产生的电动势最大值为E= NBLw,故A错误：B.由图甲可知线框运动的半个周期内 真题体验第三章交变电流 产生交变电流，由图乙可知由于二极管的存在，流过灯泡 1.AC 2.D L的电流只有！的正弦式电流：电流表的示数为流过电 3.B解析：AD.根据E=n △ 一可得两线圈中磁通量的变化率 流表的电流的有效值，根据有效值的定义有尸T= 相等，但是匝数不等，则产生的感应电动势最大值不相等 合)·其中L=R点R解得：2限 20R,放B锆 有效值也不相等：根据P= ,可知，两电阻的电功率也不 误：C.P不动，P'向下滑动时，由于变压器的匝数比不变，可 相等，选项AD借误：B.因两线圈放在同一个旋转磁铁的旁 知电压山不变，故C错误：D由欧姆定律知流过灯泡L 边，则两线圈产生的交流电的频率相等，选项B正确：C,当 参考答案学霸31