上分专题12 理想变压器的动态分析-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理选择性必修第二册（人教版 江苏专用）

上分专题12 理想变压器的动态分析 命题密钥 理想变压器的动态分析是对变压器原理的重要考查，并不能局限于套用公式进行计算， 而是要梳理清楚因果关系，明白动态变化的起，点与传递逻辑.动态变化中的难点在于：对于电 压，输入量决定输出量（即输入电压决定输出电压），而对于功率则相反，输出量决定输入量 (即输出功率决定输入功率)， 理想变压器的动态分析是常考题型，通常作为中档题出现，整体难度不大」 ------------------ 考点觉醒 原线圈「 副线圈 图示 铁芯 原线圈：与交流电源连接的线圈，也叫初级线圈 副线圈：与负载连接的线圈，也叫次级线圈 ①功率关系：P入=P出，有多个副线圈时U111=U22+U13++UnIn 基本 ②电压关系： =(若>，为降压支压器；若n<n,为升压变压器) U,n2 关系式 ⑧电流关系：只有一个副线圈时” 1 n 原线圈电压U,和匝数比决定副线圈电压U,(当U,和匝数比不变时，不论负载电阻R变 动态问题 电压 化与否，U2不会改变) 中的制约 功率 副线圈的输出功率P出决定原线圈的输人功率P人（可简记为“用决定供”） 关系 电流副线圈电流1，和匝数比决定原线圈电流1 分析动态 U1 n 问题的步骤 U U2 n2 决定 →U2 1,21 P:=I,U, P=P 决定 决定 P2 决定 →P P,= 决定 实战演练 1.(2025·河南模拟)如图所示，理想变压器的原线圈接有电阻箱，副线 圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节，副线圈回路接有灯泡，其正常 09 发光时的电阻为R.αb端输入稳定的正弦交流电，当电阻箱的电阻调为Rb。 时，调节滑动触头T使灯泡正常发光，此时原、副线圈匝数之比为飞；当电 阻箱的电阻调为2R时，调节滑动触头T使灯泡正常发光，此时原、副线圈 匝数之比为k2,则k1、k2满足的关系为 黑白题·上分秘籍37 A.br-kak k 21 11 B.k1-k2=2k2 k 21 C.kakkz 11 D.ka-k=2k2 k 2.*(2025·广东清远期中)如图所示是实验小组研究的某种广告牌背景灯的原理图，理想自耦变压 器的a、b间接入e=220√2sin100mt(V)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.该广告灯一秒钟闪烁50下 B.R的滑片不动，滑片P下移时，电流表A示数增大 C.R的滑片右移，滑片P不动时，电流表A示数减小 D.R的滑片右移，滑片P下移时，灯泡的电功率增大 如图所示的变压器为理想变压器，：两定值电阻的阻值趵为R,在原线圈两端接入 压为U的正弦交流电源.若仅用导线连接α、b,变压器原线圈输入的功率为P:若仅用导线连 接c、d,变压器原线圈输入的功率为P;若用导线连接a、c,再用导线连接b、d,变压器原线圈 输入的功率为 ( 3 9 A. 3 B. C. D 16 a R n V n1 R A (第3题) (第4题) (第5题) 4.(2025·东北三省联考)在如图所示的电路中，理想变压器的匝数比n1:n2:n3=4:2： 1,定值电阻R1=42,R2=R,=12,滑动变阻器R的最大阻值为32.在c、d两端输入正弦式交 流电，电压的表达式为u=10W2sin100mt(V).当滑片P从a端滑到b端的过程中，下列说法正 确的是 () A.电阻R,的功率一直增大 B,电流表示数的最小值为A 6 C.当滑片P处在α端与b端的中点时，整个电路（不包括电源内阻）的功率达到最大 D.理想变压器的最大输出功率为6W 5.幸(2025·安徽联考)如图所示，在理想变压器a、b端输入电压为U,的正弦交流电，原副线 圈匝数比2=4。定值电阻R、R2、R的阻值分别为R,=32D,R,=2D,R,=1D,滑动变阻器R n2 的最大阻值为52。初始时滑动变阻器滑片位于最左端，向右移动滑片至最右端过程中，下列 说法错误的是 () A.电流表示数增大 B.电压表示数先增大后减小 C.R,消耗功率变大 D.副线圈输出功率先增大后减小 38物理|选择性必修第二册知，6s时线圈处的磁感应强度为B=4T,由几何关系可知， 线圈的有效长度为√2L,受安培力的大小为F=nBI·√2L= 10×4×0.1×√2×0.2N=0.8√2N,故C正确：D.由焦耳定律可 知，0~2s时间内，线圈产生的热量为Q=PR=0.02J,故 D错误故选C. 2.A解析：若线框刚进入磁场时，安培力等于重力，则线框匀 速进磁场.加速度为零，即F=B弧=mg,,E=B,解得 ,若线框刚进人磁场时，安培力大于重力，线框做加 速度减小的减速运动，当线框速度减小到上述速度时仍未全 部进入磁场，线框后面将做匀速运动：若线框刚进入磁场时， 安培力小于重力，线框做加速度减小的加速运动，当线框速 度达到上述速度时仍未全部进入磁场，线框后面将做匀速运 动.本题选一定错误的，故选A. 3.A解析：如图所示，在：=0到1元的过程中，即金属框顺 时针转过90°的过程中，金属框切割磁感线的有效切割长度 先变大后变小，根据转动切割感应电动势的计算公式E= 之加，可知E先增大后减小，感应电流先增加后减小，根 据楞次定律可知，电流方向为顺时针方向，即正方向；在t=0 到t=”的过程中，由圆周运动公式可知0=o,根据几何关 4) 系和三角形的面积公式可得S=·n9,则穿过线圈的磁 2 通量为①-2BL1an,对上述的表达式由数学知识得 △t B肌w·,由此可知，在1=0到=无的过程中，E的变 cos"wt 化率一直增大，感应电流的变化率一直增加：同理可得在t= 到20 4w 的过程中，E的变化率一直减小，感应电流的变化 率一直减小，故A正确，BCD错误故选A B 4.B解析：设LC=α，导体框匀速运动的速度为u.导体框向右 运动的位移在0~d的过程中，AC边切割磁感线，导体框产 生的感应电动势为E=BLm,其中L=xtan o,可得导体框产生 的感应电动势大小为E=Bxutan a,感应电动势的最大值为 E1=Bdetan o,导体框中的感应电流为I=￡-Butan,感 RR 应电流均匀增大到L-BdmC,导体框所受的安培力大小 R 为F,=B=Bama2,由平衡条件可得，外力的大小为 R F=F-B0ama2,外力的最大值为F _B2 dtan2a,外力 R R F的功率为P=F=B1ama,外力F的功率最大值为 R 参考答案与解析 Pvun a,导体框向右运动的位移在4-21的过程 R 中，导体框的AB边和AC边均切割磁感线，导体框产生的感 应电动势从零均匀增大到E2=2 Bdvtan a,导体框中的感应 电流为I=R E 2Butan a R巴x,感应电流均匀增大到1。= 2 Bdotan a,导体框所受的安培力大小为F,=2BL= R 4 tana,导体框所受的安培力增大到Fm R 4 Pa,外力F的功率增大到Pa4 un a;导 R R 体框向右运动的位移在2d~3d的过程与0~d的过程情况相 似，只是感应电流方向反向，各个量大小变化情况相同，故① ④正确，②③错误故选B. 上分专题12理想变压器的动态分析 1.A解析：设灯泡正常发光时的电压为U,ab端电压为Uo,当 电阻箱的电阻调为R时，原线圈的电压为U1,电流为11，有 告，4=君-风联立可玩-(k号).同 理，当电阻箱的电阻调为2R时，有U。= 21 k-k2=k2k ,故选A 2c解析：A愿意可知交流电频率f0k=50, 由于每个周期内电流方向改变两次，故该广告灯为白炽灯时 一秒钟闪烁100下，故A错误；B.题意可知原线圈输入端电 压，不变，故副线圈两端电压，=U,由于滑片P下移 n U 时，，减小，则U,减小，副线圈消耗功率P=R+R ,可知副 P,可知1减 线圈消耗功率P,诚小，则原线圈电流1元元， 小，即电流表A示数减小，故B错误；C.滑片P不动时，可 知n1n2不变，故U2不变，R的滑片右移，R的阻值变大，根 据，=k可知减小，根据山，可知诚小，即电 nI 流表A示数减小，故C正确；D.滑片P下移时，n2减小，则 2,可 U,减小，R的滑片右移，R的阻值变大，根据，R+R 知L减小，则灯泡电功率减小，故D错误.故选C. U22 3.C解析：根据题意可知 R 出=是，当用导线连接ac,再用导线连接6、d时P人 (U2+U)2 (g( 2R 2R 2R128×R,由题意可 ( 12 知P= 1U2 R R =6发故P=号P,放选C 黑白题55 4.B解析：A.等效电路图如图所示，两副线圈的等效电阻为分 2 别为居=（合）广R).居=（合） R,当滑片P从a端 滑到b端的过程中，总电阻减小，总电流增大，R,两端的电 压增大，R两端的电压减小，故电阻R的功率一直减小， 故A错误：B.c、d两端电压为U= =10V,当滑片位于a端 2 时，电流表的示数最小，此时滑动变阻器的阻值为3Ω，原线 5 圈电流最小值为I= ,RR6A,故B正确；C由图可 R+R+R3 知当滑片P从α端滑到b端的过程中，滑动变阻器接入电路 的阻值变小，则总电阻减小，原线圈的电流变大，又因为P= 山1，所以当滑片P滑至b端时，整个电路（不包括电源内阻） 的功率达到最大，故C错误；D将R,等效为电源内阻，则电 R2Rs 源的输出功率最大时满足R,=+尺，此时原线圈电压与 R,两端电压相等，理想变压器输出最大功率为Pm=U,1= U 0.2 2 R =6.25W,故D错误.故选B. A 5.C解析：ABC设滑动变阻器滑片左端电阻为R左，滑片右端 电阻为5-R左，设原线圈电压、电流分别为U、11,副线圈 电压、电流分别为U2、2,R2所在支路电流为I左，R所在支 路电流为1右，则对于原线圈，根据串联电路电压关系有U。= U11 1,R+,对于理想变压器有元， ,U1山1=U2山2，对于副线圈 所在电路，根据欧姆定律和并联电路电压关系有U2=I左(R2+ R左)=1(R+5-R左)，根据并联电路电流关系有12=1左+1右， 联立以上各式代入数据得U,=U。一 一，1右= 16 (R+2)(6-R)1 Uo U。 64,12(R+2)(G-R)+32Rx由0增大到50， 24-4R左+2+R左 可知AB正确，C错误；D.由R的最大值为22，可得等效电 阻的最大值为：42×2=32D,副线圈输出功率就等于等效 电阻的功率，将定值电阻R,作为输入端电源的等效内阻，根 据电源输出功率与外电阻的关系可知，R等最大值等于R1= 32Ω时等效电阻的功率最大，可得随着滑片向右移动R 逐渐接近R1,又逐渐远离R,故副线圈输出功率先增大后减 小，故D正确.故选C. 上分专题13输电电路的动态分析 1.C解析：A.P1上调意味着n1变大，U2减小，n3、n4不变，电 流表示数减小，用户总电流就减小，电压表示数也减小， 故A错误；B.n1、n2不变，U也不变，所以U2也不变，降压变 压器和用户等效成电阻() R益，现R总减小，电流表示数 就增大，用户电压就减小，要使用电器正常工作，就要P2向 上调，故B错误；C根据理想变压器的规律得__△0 n4U4△U 选择性必修第二册 4-片4，又0-儿即智0R相定不变，故 △U3 n3 Al=nAl n3 C正确；D.电压表测量副线圈电压，若电压表示数不变，则灯 的亮度不变，与“夜深了，灯更亮了”矛盾，故D错误故选C. 2.B解析：A.在用电高峰期，用户端并联的用电器增多，故总 电阻比平时小，故A错误；B.由闭合电路欧姆定律得U2= 风西之1风之-（气之人示数不变州 几4 大R,则A示数变小，根据理想变压器电流与匝数关系I3= ,可知电流表A,示数变小，又由于，=2，则电流 na 21 表A示数变小，故B正确；C.电压表V,的示数与电压表V2 的示数、电流表A2的示数之间的关系为U3=U2-IR,电压 表V,的示数不变，电流表A的示数与电流表A,的示数关系 为1，=”1，所以电压表V,的示数变化量大小与电流表A 的示数变化量大小之比为 U3_△，R_4R,故C错误； A13 n3 Al2 U4R,根据罚 U34一= D.降压变压器的等效电阻为R等=工，41， n3 合电路欧姆定律可知，R等=R,时，输出功率最大，即当R。= R时，用户端的功率达到最大值，故D错误故选B。 a01㎡四2须9亮z兰-97 解析：(1)△t时间内流过水的质量为m=pQ△t, 河水减少的重力势能为△E。=mgh, 发电机输出的功率为P= △E×50% △t =pQgh×50%=1× 103×200x10x4×0.5W=4x106W; Px5%= (2)升压变压器输出端电流为五=√ /4×106×0.05 A=40A, 125 升压变压器输出端电压为U2= 240=1x10V, P_4×10 升压变压器的原、副线圈的匝数比为”=。1 n2U22001 (3)由P损= P12 优)R可知，Pa变为原米的0则u,变为 原来的10倍，即U3=1×10V, 则升压变压器原、副线圈的匝数比为及。 n5U32000' 根据Pa5%xo-R 1 解得5=4A,△U=I5R=500V, 所以降压变压器的输入电压U3=U5-△U=999500V, 降压变压器原，副线圈的匝数比为-_49975 黑白题56