第三章 专题11 理想变压器的动态分析-【高中必刷题】2025-2026学年高中物理选择性必修2同步课件(人教版 江苏专用)

物理 选择性必修 第二册 江苏专用 1 11 专题11 理想变压器的动态分析 刷题型 2 1.［江苏2024高二下月考］如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为， 为阻值随 温度升高而减小的热敏电阻，为定值电阻，电压表和电流表均为理想电表.原线圈所接电压 随 时间 按正弦规律变化，如图乙所示.下列说法正确的是( ) D 甲 乙 A.理想变压器输入、输出功率之比为 B.理想变压器原、副线圈中的电流之比为 C.随变化的规律为 D.若热敏电阻 的温度升高，则电压表的示数不变，电流表的示数变大 题型1 负载电阻变化 3 解析 根据理想变压器的规律可知,理想变压器输入功率与输出功率之比为 ,故A错误；理想变 压器原、副线圈中的电流与匝数成反比,有 ,故B错误；由题图乙可知交流电压最大值 ,周期,则,则 ,故C错误；由题 图甲知电压表的示数总等于输入电压的有效值,所以电压表示数不变,变压器的副线圈电压也不变, 热敏电阻 的温度升高时阻值减小,则副线圈中的电流变大，电流表的示数变大,故D正确. 题型1 负载电阻变化 4 方法总结 理想变压器的动态分析之负载电阻变化 若原、副线圈匝数比不变,分析各物理量随副线圈中负载电阻变化的顺序是 . （1）由原、副线圈匝数比不变,可知副线圈两端的电压 不变； （2）若副线圈中的负载电阻 增大,根据串、并联电路规律及闭合电路欧姆定律可知,副线圈中的 电流减小,输出功率 减小； （3）输出功率决定输入功率,可知减小,原线圈中的电流 减小. 题型1 负载电阻变化 5 2.［四川攀枝花2024高二下期末］如图所示，、之间接入电压 的正弦交变电流， 理想变压器原、副线圈的匝数比，定值电阻、的阻值分别为 、 ， 是 总阻值为 的滑动变阻器，各电表均可视为理想电表，开始时滑动变阻器的滑片 刚好位于 正中间，题中所提到的电流、电压均指有效值，下列说法正确的是( ) D A.电流表示数为 B.电压表示数为 C.定值电阻和两端的电压之比为 D.将滑动变阻器滑片上滑至端时，电压表示数约 题型1 负载电阻变化 6 解析 根据理想变压器电压、电流与线圈匝数的关系有,结合欧姆定律有 , ,解得,,电压表示数为 ,故A、B错误；流过定值电 阻和的电流之比为,,所以和两端的电压之比为 ,故C错误； 将滑动变阻器滑片上滑至端时,根据理想变压器电压、电流与线圈匝数的关系有 ,结 合欧姆定律有,,解得 ,电压表示数约为 ,故D正确. 题型1 负载电阻变化 7 3.［浙江金华东阳中学等校2025联考改编］智能电网对某精密实验室精准供电，如图所示为实验 室外的理想变压器，其原、副线圈匝数比为，电源输出电压 .原线圈与滑动变阻器 串联，通过调节 使用户端工作电压恒定不变.副线圈接精密仪器组，仪器并联连接，简称用 户，连接副线圈与用户间的输电线电阻为 ，电压表、电流表均为理想交流电表，工作时，电表 示数分别为、、、 ，下列说法正确的是( ) C A.、、、为瞬时值，等式 恒成立 B.若仅增加用户数，、 的值不变 C.当用户数增加时，为保证仪器正常工作， 连入电路的阻值减小 D.若仅增大 连入电路的阻值，变压器输入功率增大 题型1 负载电阻变化 8 解析 电压表、电流表都是测量交流电的有效值,根据理想变压器的原理可知, 恒成立,A 错误；设电源输出电压的有效值为,用户端的电阻为,根据理想变压器原理,有 , ,又, ,联立可得 ,若仅增加用户数,则变小,变大,、 均 变小,为保证仪器正常工作,即、不变,则 连入电路的阻值应减小,B错误，C正确；由上述分 析可知,增大，则减小，减小，副线圈的输出功率 减小，则变压器输入 功率 也减小,D错误. 题型1 负载电阻变化 9 方法总结 理想变压器的输出功率决定输入功率,输入电压决定输出电压,输出电流决定输入电流. 题型1 负载电阻变化 10 4.［江苏无锡2025检测］如图所示，理想变压器的副线圈匝数可调， 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，电表示数分别为、、、 ， 当副线圈的滑片向下滑动时，电表示数变化量的绝对值分别为、、、 ，下列说法 可能不正确的是( ) A A.比值不变 B.比值不变 C.乘积变小 D.比值 变大 题型2 线圈匝数变化 11 解析 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,当副线圈的滑片向下滑动时,增加,等效电阻减小,减小, 增 大,减小,故A错误；根据闭合电路欧姆定律有,图线斜率的绝对值等于 ,所 以比值不变,故B正确；变压器的输入功率,当时, 有最大值.由于和的关系未知,所以与的关系也未知,若开始时,滑片 向下滑动时,乘积 会变小,故C正确； ,则,增大,比值 增大,故D正确.故A符合题意. 题型2 线圈匝数变化 12 5.［黑龙江齐齐哈尔八中2024高二下期中］一台理想变压器及所接负载如图所示，在原线圈、 两端加上交变电压.已知 是原线圈的中心抽头，电压表和电流表均为理想交流电表，电容器的耐 压值足够大.则下列说法错误的是( ) A A.开关始终接，当滑片向下滑动时，电压表和 的示数均不变 B.开关始终接，当滑片向下滑动时，电流表和 的示数均变小 C.保持滑片的位置不变，将开关由改接，电压表和 的示数均变大 D.保持滑片的位置不变，将开关由改接 ，电容器所带电荷量将增大 题型2 线圈匝数变化 13 解析 开关始终接，变压器输入电压不变，当滑片 向下滑动时，滑动变阻器接入电路的电阻 变大，由于原、副线圈的匝数不变，所以变压器输出电压不变，即 的示数不变，由于负载电 阻变大，所以副线圈电流减小，由可知，变大，即 的示数变大，故A错误； 由可知，开关始终接，当滑片向下滑动时，电流表和 的示数均变小，故B 正确；保持滑片的位置不变，将开关由改接时，原线圈匝数减小，由 ，可 知变大，电压表的示数变大，此时和的阻值均未变，所以和 两端的电压均变大，即 的示数变大，故C正确；电容器两端电压等于电阻两端的电压，当 两端电压增大时，根据 可知，电容器所带电荷量将增大，故D正确.故A符合题意. 题型2 线圈匝数变化 14 方法总结 理想变压器的动态分析之原、副线圈匝数比变化 若负载电阻不变,分析各物理量随原、副线圈匝数比变化的顺序是 、 .一般情况下,可以认为原线圈的输入电压和匝数 不变. （1）副线圈的匝数增大时,副线圈两端的电压增大,流过副线圈的电流增大,输出功率 增大； （2）输出功率决定输入功率,可知增大,原线圈中的电流 增大. 题型2 线圈匝数变化 15 6.［吉林东北师范大学附中2025月考］如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，电源电压 有效值不变，电流表为理想电表，调节滑动触头可以改变副线圈接入电路的匝数.开关 闭合， 则( ) A A.仅将向下滑动，电流表示数增大 B.仅将 向下滑动，灯泡变亮 C.仅将开关断开，灯泡变亮 D.仅将开关 断开，变压器的输入功率增大 题型3 电路结构变化 16 解析 仅将 向下滑动,滑动变阻器接入电路的阻值变小,副线圈电路总电阻减小,总电流变大,根据 理想变压器原理有,可得原线圈的电流变大,即电流表示数增大,A正确；仅将 向下滑动,副线 圈匝数减小,副线圈电压变小,灯泡变暗,B错误；仅将开关 断开,副线圈电压不变,灯泡亮度不变,C错 误；仅将开关 断开,副线圈电压不变,副线圈电路电阻增大,则变压器输出功率减小,根据理想变压 器原理 可知,变压器的输入功率减小,D错误. 题型3 电路结构变化 17 7.［四川成都七中2024期末改编］如图甲所示的电路中，、 端接输出电压有效值恒定的电源， 理想变压器原、副线圈匝数比为，、、、为四只规格均为“ ”的相同灯泡， 电表均为理想交流电表，开关闭合，图乙是该变压器输入端、的交变电压 随时间变化的图 像.以下说法错误的是( ) C 甲 乙 A.输入端、的输入功率 B.输入端、电压的瞬时值表达式为 C.四只灯泡中除 外，其余均能正常发光 D.断开，流过 的电流将变大 题型3 电路结构变化 18 解析 由题图乙可得,变压器输入端、间电压的有效值为 ,由理想变压器变压原理可得副线 圈电压为,副线圈中三只灯泡均能正常发光,则电流表的示数为 ,原线圈电流 ,灯泡正常发光时的电流为,所以灯泡 也能正常发光,故输入端 、接入电压的有效值 ,由题图乙可知交变电压的周期 ,则,输入端、电压的瞬时值表达式为 , 故B正确,C错误；输入端、的输入功率,故A正确；若将 断开,则副线圈 中的电流将减小，所以原线圈中的电流也减小，则流过灯泡的电流减小， 两端的电压减小， 所以原线圈两端的电压增大，副线圈两端的电压也增大，可知流过 的电流将变大,故D正确.故C 符合题意. 题型3 电路结构变化 19 8.［江苏无锡2025高二下开学考］如图所示，一理想自耦变压器线圈 绕在一个圆环形闭合铁芯 上，左端输入有效值恒定的正弦式交变电流，、为相同的灯泡且电阻不变， 为定值电阻. 下列说法中正确的是( ) B 、均闭合时，将沿顺时针方向转动， 一定变暗 、均闭合时，将沿顺时针方向转动， 一定变亮 ③断开，闭合，将 沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损 坏）， 消耗的电功率一定变大 ④断开，闭合，将 沿逆时针方向转动（灯泡一直没有损 坏）， 消耗的电功率可能先增大后减小 A.①③ B.①④ C.②③ D.②④ 题型4 自耦变压器的动态分析 20 解析 、均闭合时,将沿顺时针方向转动,副线圈匝数减小,增大,等效电阻 增大,副线圈中电流减小，则流过的电流减小,一定变暗,故①正确,②错误；断开,闭合,将 沿逆时针方向转动,副线圈匝数增大,减小,等效电阻减小,讨论 的功率变化时, 可将灯泡的电阻看作电源的“内阻”,当等于电源等效内阻时,的电功率最大,所以断开 , 闭合,将沿逆时针方向转动, 消耗的电功率可能先增大后减小,故③错误,④正确，故选B. 题型4 自耦变压器的动态分析 21 $$