专项训练：理想变压器的动态分析（5大题型）-2024-2025学年高二物理同步题型分类讲与练（人教版2019选择性必修第二册）

专项训练：理想变压器的动态分析 知识点1 理想变压器工作时的制约关系 当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的负载发生变化，要确定其他物理量的变化，可依据下列原则： 1、电压决定关系：输入电压U1决定输出电压U2 这是因为输出电压，当U1不变时，不论负载电阻R变化与否，U2都不会改变。 2、电流决定关系：输出电流I2决定输入电流I1 在输入电压U1一定的情况下，输出电压U2也被完全确定。当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大，在使用变压器时，不能使变压器的副线圈短路。 3、功率决定关系：输出功率P2决定输入功率P1 理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P1=P2。在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则变压器的输出功率P2=I2U2减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则变压器的输出功率P2=I2U2增大，输入功率P1也将相应增大。 可简记为“用决定供”。 4、频率决定关系 理想变压器工作时，穿过原、副线圈的磁通量的变化频率（周期）相同，等于原线圈中所加交变电流的频率（周期）。因而在副线圈中感应出的交变电动势、电压和电流的频率（周期）也都等于原线圈输入的交变电流的频率（周期），即输入交变电流的频率（周期）决定输出交变电流的频率（周期）。 知识点2 理想变压器的动态分析 1、分析思路 分析理想变压器的动态变化问题,，关键是抓住不变量，以不变量为基础，根据变化量引起的现象由欧姆定律分析电流、电压等各量的变化。分析动态问题的一般程序如下: 2、考查类型 常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 （1）匝数比不变，负载电阻变 分析各物理量随负载电阻R变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1. ①U1不变，根据，可知不论负载电阻R如何变化，U2不变。 ②当负载电阻发生变化时，I2变化，根据，可以判断I1的变化。 ③I2变化引起P2变化，根据，可以判断P1的变化。 （2）负载电阻不变，匝数比变 分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1. ①U1不变，发生变化，U2变化。 ②R不变，U2变化，I2发生变化。 ③根据和，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 题型1 负载电阻变化 【例1】（24-25高三上·河北廊坊·期末）如图所示，理想变压器原线圈接稳压交流电源，为定值电阻，小灯泡与电阻箱并联。现增大电阻箱的阻值，小灯泡可视为定值电阻。则下列说法正确的是（　　） A．小灯泡的电功率减小 B．小灯泡的电功率增大 C．变压器的输出功率增大 D．变压器的输出功率先减小后增大 【答案】B 【解析】AB．增大电阻箱R的阻值，副线圈总电阻增大，副线圈两端电压一定，通过副线圈的电流减小，通过小灯泡的电流相对增大，而分压减小，小灯泡两端的电压增大，则小灯泡的电功率增大，故A错误，B正确； CD．增大电阻箱R的阻值，副线圈总电阻增大，副线圈两端电压一定，通过副线圈的电流减小，变压器的输出功率减小，故CD错误。 故选B。 【变式1-1】（24-25高三上·河北·期中）如图所示为一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数之比，定值电阻，，电阻箱R的阻值调节范围足够大，为正弦交流电源。若要电阻箱消耗的功率最大，则其阻值应调节为（　　） A．2Ω B．4Ω C．6Ω D．12Ω 【答案】D 【解析】设原、副线圈两端的电压分别为，原、副线圈的电流大小分别为，根据理想变压器原、副线圈规律有 ， 电阻箱的功率 由闭合电路欧姆定律可知 ， 联立，解得 可知当 时，电阻箱消耗的功率最大，此时电阻箱的阻值 联立，解得 故选D。 【变式1-2】（2024·云南·模拟预测）（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，副线圈接入最大阻值为的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在滑动变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中（    ） A．电流表示数逐渐增大 B．电流表示数逐渐减小 C．原线圈输入功率逐渐增大 D．原线圈输入功率逐渐减小 【答案】AC 【解析】AB．由于原线圈所接电压恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，变阻器滑片从b向a移动过程中副线圈所接的电阻值逐渐减小，由欧姆定律得 可知副线圈电流逐渐增大，由 可知原线圈电流也逐渐增大，A正确，B错误； CD．原线圈的输入功率 由于逐渐增大，则原线圈的输入功率逐渐增大，C正确，D错误。 故选AC。 【变式1-3】（24-25高三上·甘肃白银·期末）图甲是一不计电阻的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动产生的正弦交变电流的图像，把该交变电流接在图乙中理想变压器的M、N两端，电压表和电流表均为理想交流电表，为负温度系数的热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A．在时，穿过矩形线圈的磁通量为0 B．电压表V1的示数为10V C．所处环境温度升高时，电流表A的示数变小 D．所处环境温度升高时，电压表V2的示数变小 【答案】D 【解析】A．根据题意，由题图甲可知，在时，电压瞬时值为0，线圈位于中性面，穿过矩形线圈的磁通量最大，故A错误； B．交流电表显示的是有效值而不是最大值，则电压表V1的示数为，故B错误； CD．温度升高时，阻值减小，则副线圈的总电阻减小，根据电压比等于匝数比可知，副线圈的输出电压不变，所以副线圈的电流增大，则电流表示数变大，两端的电压变大，电压表的示数变小，故C错误，D正确。 故选D。 【变式1-4】（24-25高三上·山东省临沂·期末）在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．滑片向下移动时，电流表示数增大 B．滑片向上移动时，电阻的电流增大 C．当时，电流表的示数为 D．当时，电源的输出功率为 【答案】D 【解析】A．滑片向下移动时，接入电路的阻值减小，故与并联的总电阻减小，根据等效电阻法，可知减小，故原线圈两端电压减小，副线圈两端电压减小，电流表示数减小，故A错误； B．滑片向上移动时，接入电路的阻值增大，故与并联的总电阻增大，根据等效电阻法，可知增大，原线圈中的电流减小，副线圈中的电流减小，原线圈两端电压增大，副线圈两端电压增大，电流表示数增大，故电阻的电流减小，故B错误； CD．当时，，，故原线圈两端电压，副线圈两端电压，电流表的示数为，又原线圈中的电流为，故C错误，D正确。 故选D。 【点睛】等效电阻法：设副线圈回路的电阻为R，将原线圈看成一个电阻，则有又，联立得。 【变式1-5】（24-25高三上·辽宁朝阳·月考）如图所示，理想变压器的输入端通过电流表连接在输出功率恒定的交流电源上。输出端分为两部分，上部分与电流表和定值电阻相连，下部分与电流表和滑动变阻器相连。三块电流表均为理想电表，则在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，三块电流表的示数，变化情况正确的是（　　） A．增大，减小 B．减小，增大 C．增大，增大 D．减小，减小 【答案】B 【解析】由变压器电压与匝数关系及电路知识，有 同理 由于 可得 滑片向上滑动，电阻变大，则减小。可得增大，增大，增大。由于增大，则增大。而增大，应减小，所以减小。 故选B。 【变式1-6】（24-25高三下·全国·开学考试）（多选）在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。已知为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为 B．图甲中时，穿过线圈的磁通量最大 C．处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变 D．处温度升高后，变压器的输入功率减小 【答案】AB 【解析】A．根据图甲可知，，，则有 故变压器原线圈两端电压的瞬时值表达式为 故A正确； B．图甲中时，电动势为0，此时线圈平面与磁场垂直，穿过线圈的磁通量最大，故B正确； CD．理想变压器匝数不变，输入电压不变，则电压表V1示数不变，根据可知副线圈两端的电压不变，处温度升高时，的阻值减小，根据欧姆定律可知，副线圈回路中的电流增大，则定值电阻两端电压增大，两端电压减小，即电压表V2示数减小，故电压表V1示数与V2示数的比值变大；根据 可知原线圈电流增大，根据 可知变压器的输入功率变大，故CD错误。 故选AB。 【变式1-7】（24-25高三上·甘肃天水·月考）（多选）如图所示，、间所接电源电压恒定，理想变压器原副线圈匝数比为，电路中两个灯泡完全相同，都标有“，”，电表都是理想电表。调节滑动变阻器，当触头位于某位置时，两个灯泡都正常发光，下列说法正确的是（　　） A．此时原副线圈中电流相同 B．此时滑动变阻器接入电路的阻值与灯泡的阻值相同 C．滑动变阻器的触头向下滑动，电压表、的示数变小 D．滑动变阻器的触头向下滑动，电流表示数减小 【答案】BC 【解析】A．因为理想变压器原副线圈匝数比为2:1，则原副线圈中电流之比为1:2，A错误； B．因原副线圈中电流之比为1:2，两个灯泡都正常发光，此时通过滑动变阻器的电流大小与通过灯泡的电流相同，所以此时滑动变阻器的阻值与灯泡的阻值相同，B正确； C．设变压器原、副线圈的匝数比为k=2:1，灯泡的等效电阻是RL，则有变压器等效电路如图所示，等效电阻 滑动变阻器的触头P向下滑动，副线圈电路的总电阻R减小，ｋ值不变，则有原、副线圈的电流都增大，电源电压恒定，则原线圈两端电压减小，电压表、的示数都减小，C正确； D．滑动变阻器的触头P向下滑动，副线圈电路的总电阻R减小，则有原、副线圈的电流都增大，则电流表示数增大，D错误。 故选BC。 【变式1-8】（24-25高三上·甘肃白银·期中）如图所示，理想变压器原线圈与阻值的定值电阻串联后接在输出电压的正弦交流电源两端，副线圈电路中滑动变阻器的最大电阻，电流表A1、A2和电压表V1、V2均为理想交流电表，理想变压器原、副线圈匝数之比。将滑动变阻器的滑片P从上往下移，电流表为A1、A2和电压表V1、V2的示数变化量的绝对值分别为、、、，则下列说法正确的是（   ） A．电流表A1、A2的示数均减小，电压表V1、V2的示数均增大 B．消耗功率的最大值为 C． D． 【答案】D 【解析】A．将变压器与等效为一个整体，则等效电阻 当滑动变阻器的滑片P下移时，等效电阻减小，原线圈电流增大，则副线圈电流增大，定值电阻两端电压增大，则原线圈两端电压减小，副线圈两端电压减小，A错误； B．电源电动势的有效值 当等效电阻与定值电阻的阻值相等时，消耗的功率最大，最大值 B错误； C．对于原线圈电路，有 可知 C错误； D．由 ，， 解得 则有 D正确。 故选D。 题型2 线圈匝数变化 【例2】（2024·浙江绍兴·一模）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，其输入端接正弦交流电源，电动势有效值保持不变，输出端电路由R1、R2、R3和R4四个电阻构成，将该变压器的匝数比改为4:1后，下列说法正确的是（　　） A．R1两端的电压增大到原来的2倍 B．R2两端的电压增大到原来的4倍 C．R3的热功率减小到原来的 D．R4的热功率减小到原来的 【答案】D 【解析】A．根据原副线圈电压与匝数的关系 可知，该变压器的匝数比改为4:1后，U1不变，则U2变为原来的一半，故A错误； BCD．U2变为原来的一半，则流过R2、R3和R4的电流变为原来的一半，所以R2两端的电压变为原来的一半，R3的热功率减小到原来的，R4的热功率减小到原来的，故BC错误，D正确。 故选D。 【变式2-1】（24-25高三上·江西·月考）（多选）输电能耗演示电路如图所示。左侧a、b间接入有效值不变的正弦交变电压，输电线的电阻为r。开关S接1时，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶2；开关S接2时，原、副线圈匝数比为1∶2；开关S接1和接2时，负载电阻R上的热功率相等，下列说法正确的是（　　） A．r∶R = 3∶4 B．开关S接1时的输电效率为75% C．开关S接2时的输电效率为25% D．开关S接1和接2时的输电效率相等 【答案】ABC 【解析】A．因为R的功率不变，所以R的电流不变，设R的电流为I；当开关接2时，原线圈的电流为，副线圈电压为IR，原线圈电压为，r电压为，则 当电源电压为开关接1时，原线圈的电流为2I，副线圈电压为IR，原线圈电压为，r电压为2Ir，则 解得 故A正确； BCD．开关S接1时的输电效率为 开关S接2时的输电效率为 故BC正确，D错误。 故选ABC。 【变式2-2】（2024·江西·一模）如图甲的理想变压器原线圈接在一正弦交流电源上，电源电压如图乙所示，副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比，此时一额定功率为44W，额定电压为220V的灯泡，发现其亮度低于正常亮度。灯泡电阻恒定，下列说法正确的是（    ） A．该交流电源的频率为100Hz B．此时通过灯泡电流的有效值为0.2A C．灯泡两端电压表达式为 D．将滑片P向下滑动，灯泡变亮 【答案】C 【解析】A．由图可知，得交流电的频率为 则角速度为 故A错误； C．故原线圈电压瞬时值 有效值 则副线圈电压有效值 灯泡两端电压表达式为 故C正确； B．根据 则 故B错误； D．根据 将滑片P向下滑动，灯泡变暗，故D错误。 故选C。 【变式2-3】（23-24高二下·新疆·期中）在如图所示的电路中，理想变压器原线圈接入恒定的正弦交流电，电流表、电压表均为理想表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，开关S开始接在1端，则下列判断正确的是（　　） A．将开关S由1合向2，电流表的示数变大，电压表的示数变小 B．将开关S由1合向2，电流表的示数变小，电压表的示数变小 C．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变大、电压表的示数不变 D．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数不变，电压表的示数变小 【答案】B 【解析】AB． 根据电压匝数关系有 得 将开关S由1合向2，原线圈匝数增大，则副线圈两端电压减小，电压表的示数变小，根据欧姆定律 得副线圈电流减小，所以原线圈电路中电流表的示数变小，故A错误，B正确； CD．原线圈两端电压一定，根据电压匝数关系 可知，副线圈两端电压一定，电压表的示数不变，当滑片P向下移，接入电阻增大，根据欧姆定律 则副线圈电流减小，所以原线圈电路中电流表的示数变小，故CD错误。 故选B。 【变式2-4】（24-25高三上·四川遂宁·开学考试）（多选）如图所示，理想变压器原线圈一端有a、b两接线柱，a是原线圈的一端点，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交流电压，其瞬时值表达式为。则（　　） A．当单刀双掷开关分别与a、b连接时，电压表的示数比为1:2 B．保持滑片P不动，当单刀双掷开关由a扳向b时，变压器输入功率增大 C．保持滑片P不动，当单刀双掷开关由a扳向b时，电流表的示数减小 D．单刀双掷开关与a连接，在滑片P向上移动的过程中，变压器输入功率减小 【答案】ABD 【解析】A．当单刀双掷开关与a连接时，原线圈的匝数为，则有 当与b连接时，原线圈的匝数为，则有 联立得 所以电压表的示数比为1：2，故A正确； BC．保持滑片P不动，当单刀双掷开关由a扳向b时，副线圈两端电压增大，电阻不变，故电流表的示数也变大，所以负载消耗功率增大，则变压器输入功率增大，故B正确，C错误； D．单刀双掷开关与a连接，滑动变阻器滑片向上移，电阻变大，副线圈的电压由线圈匝数和输入电压决定，电压不变，则由可知变压器的输出功率减小，输入功率也减小，D正确。 故选ABD。 【变式2-5】（2024·山东·模拟预测）（多选）如图所示，理想变压器的副线圈匝数可调，MN端接输出电压有效值恒定的正弦交流电，电流表及电压表均可视为理想的交流电表，电表示数为、、、，当副线圈的滑片P向下滑动时，电表示数变化量的绝对值为、、、，下列说法正确的是（    ） A．比值不变 B．比值不变 C．乘积变小 D．比值变大 【答案】BC 【解析】A．设原线圈匝数为、副线圈接入电路的匝数为，由理想变压器变压规律有 变压器输入功率等于输出功率，有 由欧姆定律有 把变压器及其右侧电路等效为电阻，有 当副线圈的滑片P向下滑动时，增加，等效电阻减小，减小，增大，减小，故A错误； B．根据闭合电路欧姆定律有 图线斜率的绝对值等于r，所以比值不变，故B正确； C．变压器的输入功率 当时，P有最大值。由于R和r的关系未知，所以与r的关系也未知，若开始时，滑片P向下滑动时，乘积会变小，故C正确； D．由于R为定值电阻 比值不变，故D错误。 故选BC。 题型3 电路结构变化 【例3】（24-25高二上·上海·月考）如图所示，理想变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器。S原来闭合，且，现将S断开，那么交流电压表的示数U，交流电流表的示数I和用电器上的功率将分别是（　　） A．U增大，I增大，增大 B．U减小，I增大，减小 C．U减小，I减小，减小 D．U增大，I减小，增大 【答案】D 【解析】根据 可知次级电压不变，将S断开，则次级电阻变大，可知次级电流减小，导线上的电压损失减小，根据 U=U2-U线 可知电压表读数U变大，电器上的功率 变大；根据 可知，初级电流I减小。 故选D。 【变式3-1】（23-24高二下·四川广安·期末）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、为定值电阻，电流表和电压表均为理想交流电表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S由断开变为闭合时，下列对两电表的示数变化情况判断正确的是（　　） A．电压表示数增大 B．电压表示数减小 C．电流表示数增大 D．电流表示数减小 【答案】C 【解析】开关断开时原线圈两端电压为；副线圈两端电压为，副线圈电流为 电流表示数为 设开关闭合时原线圈两端电压为，副线圈两端电压为，副线圈电流为 电流表示数为 故电压表示数不变；且 即电流表示数增大。 故选C。 【变式3-2】（24-25高三上·山东济宁·期末）（多选）如图所示，变压器为理想变压器，a、b、c、d为4个完全相同的灯泡，在间接入有效值不变的交流电压，开关S闭合时，4个灯泡亮度相同。下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈的匝数比为2：1 B．交流电压的有效值为此时一个灯泡电压的3倍 C．开关S断开时，灯泡c变亮 D．开关S断开时，灯泡a的亮度不变 【答案】AC 【解析】AB．设每个灯泡的电流为I，电压为U，则初级电流为I，次级电流为2I，可得变压器原、副线圈的匝数比为 变压器初级电压 可得交流电压的有效值 U有效=4U 选项A正确，B错误； CD．变压器等效电阻为 开关S断开时，次级电阻变大，则等效电阻变大，则初级电流减小，两个灯泡上的电压减小，即灯泡a的亮度变暗，则变压器初级电压变大，次级电压变大，则灯泡c变亮，选项C正确，D错误。 故选AC。 【变式3-3】（24-25高三上·河南·期末）如图所示为某电吹风的内部简化电路图，电机的内阻为，额定功率为，定值电阻的阻值为，理想变压器原、副线圈的匝数比为，在、两端输入电压有效值恒定的正弦交流电， S断开时，电机刚好能正常工作，将S闭合，、两端输入的功率是S断开时、两端输入功率的3倍，则下列判断正确的是（　　） A．S闭合后，电机的功率减小 B． C．、两端输入电压有效值为 D．S闭合时，变压器副线圈中的电流为 【答案】C 【解析】A．设、两端输入电压有效值为，则变压器副线圈两端电压为，闭合后，电机两端的电压不变，电机功率不变，故A错误； B．按电动机为纯电阻电路计算，S断开时 S闭合时 又 解得 由于电机是非纯电阻用电器，因此 故B错误； C．由题意可知S闭合后电阻功率为，有 解得 故C正确； D．S闭合时，变压器原线圈中的电流 则副线圈中的电流 故D错误。 故选C。 【变式3-4】（24-25高三上·辽宁·期末）如图所示，电流表均为理想电流表，变压器为理想变压器，变压器原线圈输入有效值恒定的交变电压。当开关S断开时，、均能发光，当开关S闭合时，电流表的示数改变了，电流表的示数改变了。灯泡电阻均相同且不随温度改变，全过程灯泡的功率均不超过其额定功率。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数变大，电流表的示数变小 B．变压器原、副线圈的匝数比为 C．开关闭合后，的功率变为原来的4倍 D．开关闭合后，变压器的输入功率增大 【答案】D 【解析】A．变压器原线圈输入有效值恒定的交变电压，根据电压匝数关系可知，原副线圈两端电压均不变，S闭合后，副线圈回路总电阻变小，则副线圈的电流增大，根据电流匝数关系可知，原线圈中电流也增大，故A错误； B．根据变压器电流规律有 解得 即变压器原、副线圈的匝数比为，故B错误； C．输入电压不变，根据变压器电压规律可知输出电压不变，开关S断开时，结合上述串联分压原理可知，两端电压为，S闭合后，结合串联与并联关系可知，两端电压为，由于 可知，开关闭合后，的功率变为原来的倍，故C错误； D．开关闭合后，副线圈电阻变小，所以根据 可知，变压器输出功率变大，输入功率也变大，故D正确。 故选D。 【变式3-5】（24-25高三上·广西·期末）某同学用如图所示的电路模拟远距离输电，理想升压变压器的原、副线圈的匝数之比为，理想降压变压器的原、副线圈的匝数之比为，两变压器之间输电线的总电阻为R，其余线路电阻不计，、为两盏完全相同的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光，现闭合开关，要使两盏灯泡均正常发光，下列措施可行的是（　　） A．仅增大 B．仅减小交流电的频率 C．仅减小变压器的输入电压 D．仅将两变压器之间的输电线加粗 【答案】D 【解析】A．开关S断开时，灯泡恰好正常发光，闭合开关，两盏灯泡均正常发光，则灯泡两端电压不变，降压变压器副线圈中电流加倍，不变的情况下，由可知降压变压器的原线圈两端电压不变；由可知降压变压器的原线圈中电流加倍。若仅增大，则升压变压器副线圈两端电压降低，而输电线上的电压降加倍，造成降压变压器原线圈两端电压降低，不能满足条件，故A错误； B．若仅减小交流电的频率，则升压变压器副线圈电压不变，由于输电线上的电压降加倍，造成降压变压器原线圈两端电压降低，不能满足条件，故B错误； C．仅减小变压器的输入电压，则升压变压器副线圈电压减小，输电线上的电压降加倍，降压变压器原线圈两端电压减小，不能满足条件，故C错误； D．仅将两变压器之间的输电线加粗，输电线的电阻减小，升压变压器副线圈电压不变，输电线上的电压降可能不变，降压变压器原线圈两端电压也就不变，满足条件，故D正确。 故选D。 【变式3-6】（2025·广东·模拟预测）某吹风机内部的简化电路图如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，已知当开关K断开时变压器副线圈中的电流I随时间t的变化图像如图乙所示，电动机两端的电压为。当开关K闭合后，原线圈的输入功率变为原来的3倍。下列说法正确的是（　　） A．原线圈中电流的周期为0.04s B．当开关K断开时，原线圈的输入功率为 C．定值电阻R的阻值为 D．当开关K闭合后，副线圈的输出电压变大 【答案】C 【解析】A．由图乙可知副线圈中电流的周期为0.02s，变压器只改变交变电流的电压不改变周期，A错误； B．由图乙可知，当开关K断开时，副线圈中电流的有效值为，此时原线圈的输入功率为 B错误； C．由题意可知，当开关K闭合后，定值电阻R消耗的功率为电动机消耗功率的2倍，有 解得 C正确； D．副线圈的输出电压由原线圈的输入电压和变压器原、副线圈的匝数比决定，所以开关K闭合后，副线圈的输出电压不变，D错误。 故选C。 【变式3-7】（22-23高三上·四川广安·月考）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=2：1，原线圈接有一阻值为R的电阻和理想交流电流表A，副线圈接有两个阻值均为R电阻和理想交流电压表V，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数为I，则（　　） A．当开关S1闭合、S2断开时，电压表示数为2IR B．当开关S1、S2均闭合时，电压表示数将增大 C．当开关S1、S2均闭合时，电流表示数将减小 D．当开关S1断开、S2闭合时，电流表示数将增大 【答案】D 【解析】A．由电流与匝数成反比可得副线圈电流为 电压表读数为 故A错误； B．当开关S1、S2均闭合时，输入电压U不变，变压器匝数比不变，所以副线圈电压不变，电压表示数不变，故B错误； C．当开关S1、S2均闭合时，副线圈电阻减小，副线圈的电流增大，根据 可知原线圈的电流增大，即电流表示数增大，故C错误； D．当开关S1闭合、S2断开时，根据理想变压器电压与匝数成正比 可得 副线圈电流为 根据理想变压器电流与匝数成反比 解得电流表示数 当开关S1断开、S2闭合时，设此时电流表的示数为，根据理想变压器电压与匝数成正比 解得 根据理想变压器电流与匝数成反比 解得 此时副线圈电压为 联立可得 由此可知 故D正确。 故选D。 题型4 自耦变压器的动态分析 【例4】（2024·四川·模拟预测）含理想自耦变压器的电路图如图所示，、两端与电压有效值恒定的正弦交流电源相连，为定值电阻，为滑动变阻器，电流表、电压表均理想，最初变压器上的滑动触头位于处。下列说法正确的是（　　） A．仅将滑片向右移动，则电压表的示数将增大 B．仅将由滑动到，则电流表的示数减小 C．仅改变的位置，若电流表示数增大，则原线圈上电流的峰值增大 D．仅改变的位置，若电流表示数增大，则消耗的功率增大 【答案】C 【解析】A．若仅将滑片向右移动，副线圈电压不变，由于滑动变阻器接入电路阻值变大，根据欧姆定律可知，副线圈的电流减小，电压表测量定值电阻两端的电压，由 可知，电压表的示数减小，A错误； B．若仅将由滑动到，副线圈匝数变大；原线圈电压不变，根据 可知副线圈电压变大，结合欧姆定律 可知，副线圈的电流变大，电流表的示数增大，B错误； C．根据变压器的原理可知，原副线圈的电流关系 解得 当仅改变的位置，若电流表示数增大，结合上述分析可知，副线圈匝数变大，故原线圈中电流的有效值增大，根据正弦交流电的峰值 故原线圈上电流的峰值增大，C正确； D．滑动变阻器消耗的功率 因滑动变阻器与定值电阻的数值关系不确定，因此若仅将向左滑动，滑动变阻器消耗的功率变化不能确定，D错误。 故选C。 【变式4-1】（23-24高二上·四川泸州·期末）（多选）一个理想的自耦变压器左端接交变电源，其电压瞬时值为，右端接入如图所示电路，为定值电阻，两个电表均为理想交流电表，其中电压表示数为，电流表示数为，不计导线的电阻。则下列判断正确的是（　　） A．定值电阻的大小为 B．定值电阻的大小为 C．当自耦变压器的可动端顺时针转动一小段后，定值电阻消耗的功率减小 D．当自耦变压器的可动端顺时针转动一小段后，定值电阻消耗的功率增大 【答案】AC 【解析】AB．根据理想变压器的原理 电流表示数为，所以 根据欧姆定律可知 所以 故A正确，B错误； CD．当自耦变压器的可动端顺时针转动一小段后，n2减小，由于 可知，U2减小，所以 也减小，故C正确，D错误。 故选AC。 【变式4-2】（23-24高二下·福建福州·期末）如图所示，为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，Q为滑动变阻器上的滑片，则以下说法正确的是（    ） A．适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器既可升压也可降压 B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大 C．图示位置， D．滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，一直在减小 【答案】B 【解析】A．适当调节变压器上的滑动触头P，可改变副线圈的匝数，但副线圈匝数一直小于原线圈匝数，故该自耦变压器只能降压不能升压，A错误； B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，副线圈匝数增大，根据 可知副线圈电压增大，则电流增大，电流表读数变大，B正确； C．图示位置，原线圈匝数大于副线圈匝数，则有 C错误； D．滑动触头P不动，副线圈匝数不变，则不变，D错误。 故选B。 【变式4-3】（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·月考）如图所示电路中，理想自耦变压器接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器R的滑片，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（） A．若仅将从M位置逆时针转到N位置，则电压表示数增大 B．若仅将从M位置逆时针转到N位置，则电压表示数减小 C．若仅将向左滑动，定值电阻R0消耗的电功率一定减小 D．若仅将向左滑动，则电流表示数减小 【答案】A 【解析】AB．若仅将从M位置逆时针转到N位置，副线圈匝数变大；原线圈电压不变，则电压表示数不变，根据 可知副线圈电压增大，则副线圈电流增大，两端电压增大，电压表示数增大，故B错误，A正确； CD．若仅将向左滑动，根据 可知副线圈电压不变，由于滑动变阻器接入电阻阻值变小，则副线圈电流增大，电流表示数增大，根据可知定值电阻消耗的电功率增大，故CD错误。 故选A。 【变式4-4】（23-24高二下·河南濮阳·期末）自耦变压器以结构简单、体积小、成本低，应用于各种需要变换电压的场合。如图所示的电路中自耦变压器为理想变压器，环形铁芯上只绕一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈，接在c、d间作为副线圈。电压表为理想电表，、为定值电阻，为滑动变阻器，在a、b两端输入正弦式交流电，在调节或的过程中，下列判断正确的是（　　） A．仅将向下移动，电压表示数变大 B．仅将向下移动，消耗的功率变大 C．仅将沿逆时针方向转动，电压表示数变大 D．仅将沿逆时针方向转动，消耗的功率一定变大 【答案】A 【解析】C．将沿逆时针方向转动中，即n2增加， 设初级电流为I，根据变压器的电压与匝数比的关系及电流与匝数比的关系 解得 解得 则当n2增加时I变大，电压表示数 减小，故C错误； D．根据原副线圈电压比与匝数比的关系和电流比与匝数比的关系推导得原线圈的等效电阻为 仅将沿逆时针方向转动，n2增加，等效电阻减小， 当 时，最大，此时消耗的功率为 最大，将沿逆时针方向转动时，不能确定的大小是靠近还是远离，故消耗的功率不一定变大，故D错误； A．原线圈的等效电阻为 根据题意知线圈匝数比不变，仅将向下移动， 增大，等效电阻增大，根据 知减小，故电压表示数 增大，故A正确； B．根据A项分析知，仅将向下移动时，减小，根据电流比与匝数比的关系知，副线圈中电流变小减小， 消耗的功率变小，故B错误。 故选A。 题型5 动态变化综合问题 【例5】（2024·广西柳州·一模）（多选）一变压器输电模拟电路如图所示，理想变压器原线圈接稳压交流电源，上下滑动滑片P可改变原线圈匝数，电阻r模拟输电导线电阻，L1、L2为两只规格相同的灯泡。在开关S断开的情况下，将滑片P移至适当位置，使灯泡L1正常发光，再闭合开关S，则（　　） A．灯泡L1的亮度变暗 B．原线圈的输入功率变小 C．电阻r两端的电压变小 D．将滑片P适当向下滑动，可使灯泡L1再次正常发光 【答案】AD 【解析】BC．根据原副线圈电压、电流与匝数的关系 可知，U1不变，则U2不变，若闭合开关S，则副线圈回路中总电阻减小，根据欧姆定律可知，副线圈回路中电流I2增大，电阻r两端的电压变大，原线圈回路中电流I1增大，则原线圈的输入功率变大，故BC错误； A．由于电阻r两端的电压变大，则灯泡两端电压减小，所以灯泡L1电流减小，亮度变暗，故A正确； D．将滑片P适当向下滑动，则n1减小，U2变大，副线圈回路中电流增大，则可使灯泡L1再次正常发光，故D正确。 故选AD。 【变式5-1】（24-25高三上·江西吉安·期末）如图所示的理想自耦变压器，原线圈接正弦交流电压U，滑片P1与线圈接触且置于线圈的正中间，滑片P2置于滑动变阻器R的正中间，定值电阻的阻值为R0，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．仅把P1向下移动少许，电压表的示数增大 B．仅把P2向下移动少许，电流表的示数增大 C．把P1、P2均向上移动少许，电源的输出功率减小 D．把P1向下移动少许，P2向上移动少许，电流表示数可能不变 【答案】D 【解析】A．仅把P1向下移动少许，副线圈的匝数减小，根据理想变压器原理，副线圈两端电压变小，即电压表示数减小，故A错误； B．仅把P2向下移动少许，副线圈两端电压不变，R的接入值增大，则流过副线圈的电流减小，原线圈电流变小，即电流表的示数减小，故B错误； C．把P1、P2均向上移动少许，副线圈的电压增大，R的接入值减小，电流增大，负载的功率增大，则电源的输出功率增大，故C错误； D．把P1向下移动少许，把P2向上移动少许，副线圈的电压减小，负载的电阻减小，负载的功率可能不变，电源的输出功率可能不变，电流表示数可能不变，故D正确。 故选D。 【变式5-2】（24-25高二上·甘肃兰州·期末）心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，扬声器等效为一个定值电阻与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是（　　） A．保持电压不变，向左滑动滑片P，副线圈两端的电压减小 B．保持电压不变，向左滑动滑片P，变压器的输入功率变小 C．保持滑片P不动，当变大时，扬声器两端的电压变小 D．保持滑片P不动，当变大时，扬声器的功率变大 【答案】D 【解析】A．保持电压不变，根据可知，副线圈两端的电压不变，故A错误； B．保持电压不变，次级电压不变，向左滑动滑片P，R阻值减小，次级电阻减小，则次级消耗的功率变大，则变压器的输入功率变大，故B错误； C．保持滑片P不动，当变大时，变压器次级电压变大，扬声器两端的电压变大，故C错误； D．保持滑片P不动，当变大时，根据可知，变压器次级电压变大，次级电流变大，则扬声器的功率变大，故D正确。 故选D。 【变式5-3】（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期末）（多选）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，b连接原线圈中心位置，电压表和电流表均为理想电表，原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值为，则（　　） A．单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为11V B．单刀双掷开关与a连接，时，电压表的示数为15.6V C．单刀双掷开关由a扳向b，电压表和电流表的示数均变大 D．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 【答案】AC 【解析】A．根据 可知原线圈中的最大电压值为 可得有效电压值为 当单刀双掷开关与a连接时，原副线圈的匝数比为20:1，根据 所以副线圈中电压表的示数为 即电压表的示数为11V，故A正确； B．单刀双掷开关与a连接，无论在什么时间，电压表的示数一直为交变电压的有效值，故仍为11V，故B错误； C．当单刀双掷开关由a扳向b时，原线圈的匝数减小，根据 可知副线圈的电压增大，即电压表的示数增大，根据 电流表示数变大，故C正确。 D．开关与a连接，在滑片P触头向上移动的过程中，原副线圈的匝数比不发生变化，所以电压表的示数不变化，接入电路中滑动变阻器的阻值变大，电流表示数变小，故D错误。 故选AC。 【变式5-4】（24-25高三上·吉林·开学考试）如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻和、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压不变的情况下，为提高的热功率，可以（　　） A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 【答案】C 【解析】设理想变压器原线圈匝数为，副线圈匝数为，副线圈匝数为，负载端流过的电流为，根据理想变压器电压公式可得 即 根据欧姆定律可知 则的热功率为 根据以上分析可知 A．触头T不动，不变，则不变，R变大，减小，的热功率减小，A错误； B．触头T下滑，减小，则减小，R不变，减小，的热功率减小，B错误； C．触头T上滑，变大，则变大，R变小，变大，的热功率变大，C正确； D．触头T下滑，减小，则减小，R变大，减小，的热功率减小，D错误。 故选C。 【变式5-5】（2024·河北·模拟预测）变压器被誉为“电魔术师”，在生产和生活中有着重要的作用。从家里的电视机、电风扇，到大街上的路灯、广告牌，都有变压器的身影。如图所示是实验小组研究的一种家用台灯的原理图，理想自耦变压器的、间接入的交变电流，交流电流表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．的滑片不动，滑片位于线圈中点时，电流表与示数之比为2：1 B．的滑片不动，滑片上移时灯泡变亮，两电流表示数均变大 C．滑片不动，的滑片右移时，电流表示数不变，电流表示数变小 D．滑片不动，的滑片右移时，灯泡变暗，灯泡消耗的电功率变大 【答案】B 【解析】A．根据题意，的滑片不动，滑片位于线圈中点时，原、副线圈匝数比为 根据理想变压器的电流与匝数比关系有 可知电流表与示数之比为，故A错误； B．的滑片不动，滑片上移时，副线圈两端电压变大，副线圈的总电阻不变，则电流表示数变大，灯泡变亮，总功率增大，输入电压不变，则电流表示数变大，故B正确； CD．滑片不动，的滑片右移时，接入电路的电阻变大，副线圈两端电压不变，电流表示数变小，电流表示数变小，灯泡变暗，灯泡消耗的电功率变小，故CD错误。 故选B。 【变式5-6】（24-25高三上·安徽·月考）如图所示为一简易发电机与理想变压器原线圈相接的简化图，发电机转子为电阻、面积的100匝矩形导线框，导线框在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动周期为0.02s。理想变压器原、副线圈匝数比，定值电阻，R是滑动变阻器（阻值变化范围为），电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（　　） A．增加发电机转速，电压表示数不变 B．时，理想变压器的输出功率最大 C．理想变压器的最大输出功率为 D．理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1.20A 【答案】B 【解析】A．根据题意匝数N=100，线框面积S=20cm2，磁感应强度，角速度 设原、副线圈电流有效值分别为，根据交变电流电动势有效值 转速增加，角速度增大，则电动势有效值变大，原线圈有效电流变大，根据电流与匝数关系，可得副线圈电流 故增大，则副线圈电阻电压增大，故电压表示数变大，故A错误； B．将原线圈匝数部分等效为一个电阻，则根据能量守恒有 因为 整理得 则理想变压器的输出功率最大时，有 代入题中数据，解得 故B正确； C．以上分析可知，理想变压器的输出功率最大时，等效电阻等于内阻r，故最大输出功率为 代入题中数据，解得 故C错误； D．理想变压器的输出功率最大时，原线圈电流 则副线圈电流 故D错误。 故选 A。 【变式5-7】（21-22高二下·安徽马鞍山·期中）（多选）如图、理想调压变压器输入端接正弦交流电源，L是灯泡，C是电容器，P是与线圈接触良好的滑片，S是开关，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，电流表A的示数将减小 B．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，灯泡的亮度将增大 C．S接b，从M点至N点缓慢滑动P，电压表V的示数将减小 D．S接b，从M点至N点缓慢滑动P，电流表A的示数始终为零 【答案】AC 【解析】AB．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，则副线圈的匝数减小，原线圈匝数和原线圈两端的电压都不变，根据 可知副线圈两端的电压减小，则副线圈的电流减小，则灯泡的亮度将变暗；根据 可知副线圈功率减小，故原线圈功率减小，而原线圈电压不变，则原线圈的电流将减小，故电流表A的示数将减小，故A正确，B错误； C．S接b，从M点至N点缓慢滑动P，根据 可知副线圈两端的电压减小，则电压表的示数将减小，故C正确； D．S接b，从M点至N点缓慢滑动P，减小，电容器两极板带电量会发生变化，副线圈电流不为零，则原线圈中电流表A的示数不始终为零，故D错误。 故选AC。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专项训练：理想变压器的动态分析 知识点1 理想变压器工作时的制约关系 当理想变压器的原、副线圈的匝数不变时，如果变压器的负载发生变化，要确定其他物理量的变化，可依据下列原则： 1、电压决定关系：输入电压U1决定输出电压U2 这是因为输出电压，当U1不变时，不论负载电阻R变化与否，U2都不会改变。 2、电流决定关系：输出电流I2决定输入电流I1 在输入电压U1一定的情况下，输出电压U2也被完全确定。当负载电阻R增大时，I2减小，则I1相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则I1相应增大，在使用变压器时，不能使变压器的副线圈短路。 3、功率决定关系：输出功率P2决定输入功率P1 理想变压器的输入功率与输出功率相等，即P1=P2。在输入电压U1一定的情况下，当负载电阻R增大时，I2减小，则变压器的输出功率P2=I2U2减小，输入功率P1也将相应减小；当负载电阻R减小时，I2增大，则变压器的输出功率P2=I2U2增大，输入功率P1也将相应增大。 可简记为“用决定供”。 4、频率决定关系 理想变压器工作时，穿过原、副线圈的磁通量的变化频率（周期）相同，等于原线圈中所加交变电流的频率（周期）。因而在副线圈中感应出的交变电动势、电压和电流的频率（周期）也都等于原线圈输入的交变电流的频率（周期），即输入交变电流的频率（周期）决定输出交变电流的频率（周期）。 知识点2 理想变压器的动态分析 1、分析思路 分析理想变压器的动态变化问题,，关键是抓住不变量，以不变量为基础，根据变化量引起的现象由欧姆定律分析电流、电压等各量的变化。分析动态问题的一般程序如下: 2、考查类型 常见的理想变压器的动态分析问题一般有两种：匝数比不变的情况和负载电阻不变的情况。 （1）匝数比不变，负载电阻变 分析各物理量随负载电阻R变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P2→P1→I1. ①U1不变，根据，可知不论负载电阻R如何变化，U2不变。 ②当负载电阻发生变化时，I2变化，根据，可以判断I1的变化。 ③I2变化引起P2变化，根据，可以判断P1的变化。 （2）负载电阻不变，匝数比变 分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P2→P1→I1. ①U1不变，发生变化，U2变化。 ②R不变，U2变化，I2发生变化。 ③根据和，可以判断P2变化时，P1发生变化，U1不变时，I1发生变化。 题型1 负载电阻变化 【例1】（24-25高三上·河北廊坊·期末）如图所示，理想变压器原线圈接稳压交流电源，为定值电阻，小灯泡与电阻箱并联。现增大电阻箱的阻值，小灯泡可视为定值电阻。则下列说法正确的是（　　） A．小灯泡的电功率减小 B．小灯泡的电功率增大 C．变压器的输出功率增大 D．变压器的输出功率先减小后增大 【变式1-1】（24-25高三上·河北·期中）如图所示为一含有理想变压器的电路，变压器原、副线圈的匝数之比，定值电阻，，电阻箱R的阻值调节范围足够大，为正弦交流电源。若要电阻箱消耗的功率最大，则其阻值应调节为（　　） A．2Ω B．4Ω C．6Ω D．12Ω 【变式1-2】（2024·云南·模拟预测）（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，副线圈接入最大阻值为的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻。在滑动变阻器滑片从b端向a端缓慢移动的过程中（    ） A．电流表示数逐渐增大 B．电流表示数逐渐减小 C．原线圈输入功率逐渐增大 D．原线圈输入功率逐渐减小 【变式1-3】（24-25高三上·甘肃白银·期末）图甲是一不计电阻的矩形线圈在匀强磁场中绕垂直磁场的轴匀速转动产生的正弦交变电流的图像，把该交变电流接在图乙中理想变压器的M、N两端，电压表和电流表均为理想交流电表，为负温度系数的热敏电阻（温度升高时其电阻减小），R为定值电阻。下列说法正确的是（　　） A．在时，穿过矩形线圈的磁通量为0 B．电压表V1的示数为10V C．所处环境温度升高时，电流表A的示数变小 D．所处环境温度升高时，电压表V2的示数变小 【变式1-4】（24-25高三上·山东省临沂·期末）在图甲所示的交流电路中，理想变压器原、副线圈的匝数比为，电阻，为滑动变阻器。电源电压随时间按正弦规律变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　） A．滑片向下移动时，电流表示数增大 B．滑片向上移动时，电阻的电流增大 C．当时，电流表的示数为 D．当时，电源的输出功率为 【变式1-5】（24-25高三上·辽宁朝阳·月考）如图所示，理想变压器的输入端通过电流表连接在输出功率恒定的交流电源上。输出端分为两部分，上部分与电流表和定值电阻相连，下部分与电流表和滑动变阻器相连。三块电流表均为理想电表，则在滑动变阻器的滑片向上滑动过程中，三块电流表的示数，变化情况正确的是（　　） A．增大，减小 B．减小，增大 C．增大，增大 D．减小，减小 【变式1-6】（24-25高三下·全国·开学考试）（多选）在匀强磁场中有一电阻忽略不计的矩形线圈，绕垂直于磁场的轴匀速转动，产生的正弦交流电的感应电动势e随时间t的变化如图甲所示，把该交流电输入到图乙中理想变压器的A、B两端。已知为热敏电阻（其电阻随温度升高而减小），R为定值电阻，图中各电表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．变压器A、B两端电压的瞬时值表达式为 B．图甲中时，穿过线圈的磁通量最大 C．处温度升高后，电压表V1与V2示数的比值不变 D．处温度升高后，变压器的输入功率减小 【变式1-7】（24-25高三上·甘肃天水·月考）（多选）如图所示，、间所接电源电压恒定，理想变压器原副线圈匝数比为，电路中两个灯泡完全相同，都标有“，”，电表都是理想电表。调节滑动变阻器，当触头位于某位置时，两个灯泡都正常发光，下列说法正确的是（　　） A．此时原副线圈中电流相同 B．此时滑动变阻器接入电路的阻值与灯泡的阻值相同 C．滑动变阻器的触头向下滑动，电压表、的示数变小 D．滑动变阻器的触头向下滑动，电流表示数减小 【变式1-8】（24-25高三上·甘肃白银·期中）如图所示，理想变压器原线圈与阻值的定值电阻串联后接在输出电压的正弦交流电源两端，副线圈电路中滑动变阻器的最大电阻，电流表A1、A2和电压表V1、V2均为理想交流电表，理想变压器原、副线圈匝数之比。将滑动变阻器的滑片P从上往下移，电流表为A1、A2和电压表V1、V2的示数变化量的绝对值分别为、、、，则下列说法正确的是（   ） A．电流表A1、A2的示数均减小，电压表V1、V2的示数均增大 B．消耗功率的最大值为 C． D． 题型2 线圈匝数变化 【例2】（2024·浙江绍兴·一模）如图所示，一理想变压器原、副线圈的匝数比为2:1，其输入端接正弦交流电源，电动势有效值保持不变，输出端电路由R1、R2、R3和R4四个电阻构成，将该变压器的匝数比改为4:1后，下列说法正确的是（　　） A．R1两端的电压增大到原来的2倍 B．R2两端的电压增大到原来的4倍 C．R3的热功率减小到原来的 D．R4的热功率减小到原来的 【变式2-1】（24-25高三上·江西·月考）（多选）输电能耗演示电路如图所示。左侧a、b间接入有效值不变的正弦交变电压，输电线的电阻为r。开关S接1时，理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶2；开关S接2时，原、副线圈匝数比为1∶2；开关S接1和接2时，负载电阻R上的热功率相等，下列说法正确的是（　　） A．r∶R = 3∶4 B．开关S接1时的输电效率为75% C．开关S接2时的输电效率为25% D．开关S接1和接2时的输电效率相等 【变式2-2】（2024·江西·一模）如图甲的理想变压器原线圈接在一正弦交流电源上，电源电压如图乙所示，副线圈匝数可通过滑片P来调节。当滑片P处于图示位置时，原、副线圈的匝数比，此时一额定功率为44W，额定电压为220V的灯泡，发现其亮度低于正常亮度。灯泡电阻恒定，下列说法正确的是（    ） A．该交流电源的频率为100Hz B．此时通过灯泡电流的有效值为0.2A C．灯泡两端电压表达式为 D．将滑片P向下滑动，灯泡变亮 【变式2-3】（23-24高二下·新疆·期中）在如图所示的电路中，理想变压器原线圈接入恒定的正弦交流电，电流表、电压表均为理想表，R1为定值电阻，R2为滑动变阻器，开关S开始接在1端，则下列判断正确的是（　　） A．将开关S由1合向2，电流表的示数变大，电压表的示数变小 B．将开关S由1合向2，电流表的示数变小，电压表的示数变小 C．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数变大、电压表的示数不变 D．将滑动变阻器的滑片P向下移，电流表的示数不变，电压表的示数变小 【变式2-4】（24-25高三上·四川遂宁·开学考试）（多选）如图所示，理想变压器原线圈一端有a、b两接线柱，a是原线圈的一端点，b是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想电表。从某时刻开始在原线圈c、d两端加上交流电压，其瞬时值表达式为。则（　　） A．当单刀双掷开关分别与a、b连接时，电压表的示数比为1:2 B．保持滑片P不动，当单刀双掷开关由a扳向b时，变压器输入功率增大 C．保持滑片P不动，当单刀双掷开关由a扳向b时，电流表的示数减小 D．单刀双掷开关与a连接，在滑片P向上移动的过程中，变压器输入功率减小 【变式2-5】（2024·山东·模拟预测）（多选）如图所示，理想变压器的副线圈匝数可调，MN端接输出电压有效值恒定的正弦交流电，电流表及电压表均可视为理想的交流电表，电表示数为、、、，当副线圈的滑片P向下滑动时，电表示数变化量的绝对值为、、、，下列说法正确的是（    ） A．比值不变 B．比值不变 C．乘积变小 D．比值变大 题型3 电路结构变化 【例3】（24-25高二上·上海·月考）如图所示，理想变压器的原线圈接高电压，降压后通过一段电阻不可忽略的线路接用电器。S原来闭合，且，现将S断开，那么交流电压表的示数U，交流电流表的示数I和用电器上的功率将分别是（　　） A．U增大，I增大，增大 B．U减小，I增大，减小 C．U减小，I减小，减小 D．U增大，I减小，增大 【变式3-1】（23-24高二下·四川广安·期末）一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻、为定值电阻，电流表和电压表均为理想交流电表，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S由断开变为闭合时，下列对两电表的示数变化情况判断正确的是（　　） A．电压表示数增大 B．电压表示数减小 C．电流表示数增大 D．电流表示数减小 【变式3-2】（24-25高三上·山东济宁·期末）（多选）如图所示，变压器为理想变压器，a、b、c、d为4个完全相同的灯泡，在间接入有效值不变的交流电压，开关S闭合时，4个灯泡亮度相同。下列说法正确的是（    ） A．变压器原、副线圈的匝数比为2：1 B．交流电压的有效值为此时一个灯泡电压的3倍 C．开关S断开时，灯泡c变亮 D．开关S断开时，灯泡a的亮度不变 【变式3-3】（24-25高三上·河南·期末）如图所示为某电吹风的内部简化电路图，电机的内阻为，额定功率为，定值电阻的阻值为，理想变压器原、副线圈的匝数比为，在、两端输入电压有效值恒定的正弦交流电， S断开时，电机刚好能正常工作，将S闭合，、两端输入的功率是S断开时、两端输入功率的3倍，则下列判断正确的是（　　） A．S闭合后，电机的功率减小 B． C．、两端输入电压有效值为 D．S闭合时，变压器副线圈中的电流为 【变式3-4】（24-25高三上·辽宁·期末）如图所示，电流表均为理想电流表，变压器为理想变压器，变压器原线圈输入有效值恒定的交变电压。当开关S断开时，、均能发光，当开关S闭合时，电流表的示数改变了，电流表的示数改变了。灯泡电阻均相同且不随温度改变，全过程灯泡的功率均不超过其额定功率。下列说法正确的是（　　） A．电流表的示数变大，电流表的示数变小 B．变压器原、副线圈的匝数比为 C．开关闭合后，的功率变为原来的4倍 D．开关闭合后，变压器的输入功率增大 【变式3-5】（24-25高三上·广西·期末）某同学用如图所示的电路模拟远距离输电，理想升压变压器的原、副线圈的匝数之比为，理想降压变压器的原、副线圈的匝数之比为，两变压器之间输电线的总电阻为R，其余线路电阻不计，、为两盏完全相同的灯泡，开关S断开时，灯泡恰好正常发光，现闭合开关，要使两盏灯泡均正常发光，下列措施可行的是（　　） A．仅增大 B．仅减小交流电的频率 C．仅减小变压器的输入电压 D．仅将两变压器之间的输电线加粗 【变式3-6】（2025·广东·模拟预测）某吹风机内部的简化电路图如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为，已知当开关K断开时变压器副线圈中的电流I随时间t的变化图像如图乙所示，电动机两端的电压为。当开关K闭合后，原线圈的输入功率变为原来的3倍。下列说法正确的是（　　） A．原线圈中电流的周期为0.04s B．当开关K断开时，原线圈的输入功率为 C．定值电阻R的阻值为 D．当开关K闭合后，副线圈的输出电压变大 【变式3-7】（22-23高三上·四川广安·月考）如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=2：1，原线圈接有一阻值为R的电阻和理想交流电流表A，副线圈接有两个阻值均为R电阻和理想交流电压表V，U为正弦交流电源，输出电压的有效值恒定。当开关S1闭合、S2断开时，电流表的示数为I，则（　　） A．当开关S1闭合、S2断开时，电压表示数为2IR B．当开关S1、S2均闭合时，电压表示数将增大 C．当开关S1、S2均闭合时，电流表示数将减小 D．当开关S1断开、S2闭合时，电流表示数将增大 题型4 自耦变压器的动态分析 【例4】（2024·四川·模拟预测）含理想自耦变压器的电路图如图所示，、两端与电压有效值恒定的正弦交流电源相连，为定值电阻，为滑动变阻器，电流表、电压表均理想，最初变压器上的滑动触头位于处。下列说法正确的是（　　） A．仅将滑片向右移动，则电压表的示数将增大 B．仅将由滑动到，则电流表的示数减小 C．仅改变的位置，若电流表示数增大，则原线圈上电流的峰值增大 D．仅改变的位置，若电流表示数增大，则消耗的功率增大 【变式4-1】（23-24高二上·四川泸州·期末）（多选）一个理想的自耦变压器左端接交变电源，其电压瞬时值为，右端接入如图所示电路，为定值电阻，两个电表均为理想交流电表，其中电压表示数为，电流表示数为，不计导线的电阻。则下列判断正确的是（　　） A．定值电阻的大小为 B．定值电阻的大小为 C．当自耦变压器的可动端顺时针转动一小段后，定值电阻消耗的功率减小 D．当自耦变压器的可动端顺时针转动一小段后，定值电阻消耗的功率增大 【变式4-2】（23-24高二下·福建福州·期末）如图所示，为理想自耦变压器，其中P为变压器上的滑动触头，Q为滑动变阻器上的滑片，则以下说法正确的是（    ） A．适当调节变压器上的滑动触头P，该自耦变压器既可升压也可降压 B．滑片Q不动，滑动触头P逆时针转动，电流表读数变大 C．图示位置， D．滑动触头P不动，滑片Q缓慢向下滑动时，一直在减小 【变式4-3】（23-24高二下·黑龙江哈尔滨·月考）如图所示电路中，理想自耦变压器接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上，为变压器上的滑动触头，为滑动变阻器R的滑片，电压表和电流表均为理想电表，下列说法正确的是（） A．若仅将从M位置逆时针转到N位置，则电压表示数增大 B．若仅将从M位置逆时针转到N位置，则电压表示数减小 C．若仅将向左滑动，定值电阻R0消耗的电功率一定减小 D．若仅将向左滑动，则电流表示数减小 【变式4-4】（23-24高二下·河南濮阳·期末）自耦变压器以结构简单、体积小、成本低，应用于各种需要变换电压的场合。如图所示的电路中自耦变压器为理想变压器，环形铁芯上只绕一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈，接在c、d间作为副线圈。电压表为理想电表，、为定值电阻，为滑动变阻器，在a、b两端输入正弦式交流电，在调节或的过程中，下列判断正确的是（　　） A．仅将向下移动，电压表示数变大 B．仅将向下移动，消耗的功率变大 C．仅将沿逆时针方向转动，电压表示数变大 D．仅将沿逆时针方向转动，消耗的功率一定变大 题型5 动态变化综合问题 【例5】（2024·广西柳州·一模）（多选）一变压器输电模拟电路如图所示，理想变压器原线圈接稳压交流电源，上下滑动滑片P可改变原线圈匝数，电阻r模拟输电导线电阻，L1、L2为两只规格相同的灯泡。在开关S断开的情况下，将滑片P移至适当位置，使灯泡L1正常发光，再闭合开关S，则（　　） A．灯泡L1的亮度变暗 B．原线圈的输入功率变小 C．电阻r两端的电压变小 D．将滑片P适当向下滑动，可使灯泡L1再次正常发光 【变式5-1】（24-25高三上·江西吉安·期末）如图所示的理想自耦变压器，原线圈接正弦交流电压U，滑片P1与线圈接触且置于线圈的正中间，滑片P2置于滑动变阻器R的正中间，定值电阻的阻值为R0，电流表、电压表均为理想电表，下列说法正确的是（　　） A．仅把P1向下移动少许，电压表的示数增大 B．仅把P2向下移动少许，电流表的示数增大 C．把P1、P2均向上移动少许，电源的输出功率减小 D．把P1向下移动少许，P2向上移动少许，电流表示数可能不变 【变式5-2】（24-25高二上·甘肃兰州·期末）心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压会随着心跳频率发生变化。如图所示，心电图仪与一理想变压器的原线圈相连接，扬声器等效为一个定值电阻与一滑动变阻器连接在副线圈两端。下列说法正确的是（　　） A．保持电压不变，向左滑动滑片P，副线圈两端的电压减小 B．保持电压不变，向左滑动滑片P，变压器的输入功率变小 C．保持滑片P不动，当变大时，扬声器两端的电压变小 D．保持滑片P不动，当变大时，扬声器的功率变大 【变式5-3】（24-25高二上·黑龙江哈尔滨·期末）（多选）如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，b连接原线圈中心位置，电压表和电流表均为理想电表，原线圈c、d两端加上交变电压，其瞬时值为，则（　　） A．单刀双掷开关与a连接时，电压表的示数为11V B．单刀双掷开关与a连接，时，电压表的示数为15.6V C．单刀双掷开关由a扳向b，电压表和电流表的示数均变大 D．单刀双掷开关与a连接，在滑动变阻器触头P向上移动的过程中，电压表和电流表的示数均变小 【变式5-4】（24-25高三上·吉林·开学考试）如图，理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻和、开关S。S处于闭合状态，在原线圈电压不变的情况下，为提高的热功率，可以（　　） A．保持T不动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 B．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片位置不变 C．将T向a端移动，滑动变阻器R的滑片向f端滑动 D．将T向b端移动，滑动变阻器R的滑片向e端滑动 【变式5-5】（2024·河北·模拟预测）变压器被誉为“电魔术师”，在生产和生活中有着重要的作用。从家里的电视机、电风扇，到大街上的路灯、广告牌，都有变压器的身影。如图所示是实验小组研究的一种家用台灯的原理图，理想自耦变压器的、间接入的交变电流，交流电流表均为理想电表。下列说法正确的是（　　） A．的滑片不动，滑片位于线圈中点时，电流表与示数之比为2：1 B．的滑片不动，滑片上移时灯泡变亮，两电流表示数均变大 C．滑片不动，的滑片右移时，电流表示数不变，电流表示数变小 D．滑片不动，的滑片右移时，灯泡变暗，灯泡消耗的电功率变大 【变式5-6】（24-25高三上·安徽·月考）如图所示为一简易发电机与理想变压器原线圈相接的简化图，发电机转子为电阻、面积的100匝矩形导线框，导线框在磁感应强度为的匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动，转动周期为0.02s。理想变压器原、副线圈匝数比，定值电阻，R是滑动变阻器（阻值变化范围为），电压表和电流表均为理想交流电表，以下说法正确的是（　　） A．增加发电机转速，电压表示数不变 B．时，理想变压器的输出功率最大 C．理想变压器的最大输出功率为 D．理想变压器的输出功率最大时，电流表的示数为1.20A 【变式5-7】（21-22高二下·安徽马鞍山·期中）（多选）如图、理想调压变压器输入端接正弦交流电源，L是灯泡，C是电容器，P是与线圈接触良好的滑片，S是开关，电表均为理想交流电表，下列说法正确的是（　　） A．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，电流表A的示数将减小 B．S接a，从M点至N点缓慢滑动P，灯泡的亮度将增大 C．S接b，从M点至N点缓慢滑动P，电压表V的示数将减小 D．S接b，从M点至N点缓慢滑动P，电流表A的示数始终为零 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$