2023版新教材高中物理第3章交变电流专项6变压器原线圈有电阻的电路分析课时作业新人教版选择性必修第二册

专项6变压器原线圈有电阻的电路分析1．如图所示，理想变压器的原线圈与交流电源相连，当规格为“2V0.4W”的灯泡正常发光时，R1消耗的功率为0.1W，已知R1＝10Ω，R2＝5Ω，下列说法正确的是()A．变压器原线圈中的电流为0.2AB．变压器副线圈两端的电压为2VC．原、副线圈输入、输出的功率之比为2∶1D．原、副线圈的匝数比为2∶12．一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定．当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I.该变压器原、副线圈匝数的比值为()A．2B．3C．4D．53．(多选)如图所示，一理想变压器原线圈连接正弦交流电源、电阻R1和电流表A1，副线圈连接电压表V、电流表A2和滑动变阻器R2，电路中电表均为理想电表，将滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，下列说法正确的是()A.电压表V示数不变B．电流表A1示数变小C．电流表A2示数变大D．电流表A1与电流表A2示数比值不变4．[2023·全国高二课时练习]如图，理想变压器的原副线圈匝数比为2∶1，定值电阻R1、R2的阻值比为6∶1，在a、b间输入有效值不变的正弦交流电压，调节滑动变阻器R3的滑片，当a、b端输入的功率为2P时，R1消耗的功率为P，则滑动变阻器消耗的功率为()A．eq\f(1,2)PB．eq\f(1,3)PC．eq\f(1,4)PD．eq\f(1,5)P5．[2023·全国高二课时练习]如图甲所示，理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1，R1、R2为定值电阻，且R1＝2R2，已知a、b两端电压u按图乙所示正弦规律变化．下列说法正确的是()A．电阻R2中的电流方向每秒钟改变50次B．电压表示数为eq\f(220,3)VC．电阻R1、R2消耗的功率之比为1∶4D．a、b两端与副线圈两端的电压之比为4∶16．如图所示，接入理想变压器中的四个规格相同的灯泡均正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为()A．1∶1∶1B．3∶2∶1C．6∶2∶1D．2∶2∶17．如图甲电路中，变压器为理想变压器，交流电流表为理想电表，输入电压u随时间t变化的图像如图乙，两只规格为“6V，3W”的灯泡均正常发光．下列说法正确的是()A．原、副线圈匝数之比为4∶1B．电阻R的功率为6WC．电流表的示数为0.5AD．副线圈中电流方向1s内改变50次8．(多选)在图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为固定电阻，R2＝10Ω，R3＝20Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示．下列说法正确的是()A．所用交流电的频率为50HzB．电压表的示数为100VC．电流表的示数为1.0AD．变压器传输的电功率为15W[答题区]题号1234答案题号5678答案9.[2023·四川自贡成外中学高二阶段练习]如图甲，变压器原副线圈的匝数比为3∶1，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V，6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，输入端交变电压u的图像如图乙．(1)求输入电压的有效值和频率；(2)写出输入瞬时电压u的正弦表达式；(3)求电流表和电压表的示数；专项6变压器原线圈有电阻的电路分析1．答案：D解析：变压器原线圈中的电流I1＝eq\r(\f(P1,R1))＝eq\r(\f(0.1,10))＝0.1A，故A错误；变压器副线圈中的电流I2＝eq\f(PL,UL)＝eq\f(0.4,2)A＝0.2A，则变压器副线圈两端的电压U2＝I2R2＋UL＝0.2×5V＋2V＝3V，故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，故C错误；根据理想变压器的电流关系得eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(2,1)，所以原、副线圈的匝数比为2∶1，故D正确．2．答案：B解析：设原、副线圈的匝数比为k，原线圈的电流为I原，则有副线圈的电流为I副＝kI原，U副＝kI原R副原线圈的电压U原＝k2I原R副因为电源电压的有效值恒定，所以有IR1＋k2I(R2＋R3)＝4R1I＋4k2IR2代入数据则有3I＋5k2I＝12I＋4k2I解得k＝3，故选B.3．答案：CD解析：将变压器、R1、电流表A1及电源等效成一个有内阻的电源，而电流表A2、电压表和R2为外电路，当滑动变阻器R2的滑片向下滑动过程中，相当于外电路的电阻减小，电流I2增大，即电流表A2的示数变大，根据原、副线圈电流与匝数的关系eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)电流I2增大，I1增大，即电流表A1示数变大，R1的分压变大，则原线圈两端的电压U1变小，根据原、副线圈电压与匝数的关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)原线圈两端的电压U1变小，U2变小，即电压表V示数变小，故AB错误，C正确；由于原、副线圈的电流之比为eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)所以电流表A1与电流表A2示数比值不变，故D正确．4．答案：B解析：根据题意，设原线圈中的电流为I1，由公式P＝I2R可得，原线圈的输出功率为P1＝2P－P＝Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))R1由电流与线圈匝数的关系可得，副线圈中的电流为I2＝2I1R2中消耗的功率P1＝(2I1)2R2＝4Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))×eq\f(1,6)R1＝eq\f(2,3)P因此滑动变阻器消耗的功率为eq\f(1,3)P.故选B.5．答案：B解析：根据图像分析得交流电周期T＝0.02s每个周期电流方向改变2次，所以每秒钟电流方向改变100次，故A错误；电源电压有效值U＝eq\f(220\r(2),\r(2))V＝220V根据电流关系eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)＝eq\f(1,2)电压关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝eq\f(2,1)对原线圈U＝U1＋I1R1对副线圈U2＝I2R2联立解得U2＝eq\f(220,3)V，故B正确；根据P＝I2R，结合B选项分析，可得功率比为eq\f(P1,P2)＝eq\f(Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(1))R1,Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))R2)＝eq\f(1,2)，故C错误；因为U2＝I2R2，U1＝2U2，UR1＝I1R1＝eq\f(1,2)Ieq\o\al(\s\up1(2),\s\do1(2))R2＝U2所以U＝U1＋I1R1＝3U2，故D错误．6．答案：B解析：灯泡均正常发光，可得UA＝UB＝UC＝UD，所以U2＝2U3，由eq\f(n2,n3)＝eq\f(U2,U3)＝eq\f(2U3,U3)＝eq\f(2,1)，所以n2＝2n3.同理，灯泡正常发光，功率相等，即PA＝PB＝PC＝PD，由P＝I2R，得IA＝IB＝IC＝ID，即I1＝I2＝I3，由U1I1＝U2I2＋U3I3，得n1I1＝n2I2＋n3I3，即n1＝n2＋n3＝2n3＋n3＝3n3，所以n1∶n2∶n3＝3∶2∶1，故B正确．7．答案：B解析：由图乙可知，电源电压有效值为U＝24V两灯泡正常发光，可得原线圈两端电压为18V，副线圈两端电压为6V，可得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝3，A错误；原线圈中电流，即灯泡的额定电流为I1＝eq\f(PL,UL)＝0.5A，原副线圈电流与匝数成反比，故副线圈中电流为I2＝1.5A则流过电阻R的电流为I＝I2－I1＝1A即电流表的示数为1A，电阻R的功率为P＝ULI＝6W，B正确，C错误；由图乙可知，交流电的周期为0.02s，频率为50Hz，由于变压器不改变频率，故副线圈中电流变化频率为50Hz，每个周期内电流方向改变2次，故副线圈中电流方向1s内改变100次，D错误．故选B.8．答案：AD解析：交流电的频率为f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,0.02s)＝50Hz，A正确；通过R2电流的有效值为I＝eq\f(\r(2)A,\r(2))＝1A，R2两端即副线圈两端的电压，根据欧姆定律可知U2＝IR2＝1×10V＝10V，根据理想变压器的电压规律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知原线圈的电压U1＝eq\f(n1,n2)U2＝10×10V＝100V，电阻R1两端分压即为电压表示数，即UV＝U0－U1＝220V－100V＝120V，B错误；电流表的示数为IA＝eq\f(U2,R3)＝eq\f(10,20)A＝0.5A，C错误；副线圈中流过的总电流为I2＝I＋IA＝1A＋0.5A＝1.5A，变压器原副线圈传输的功率为P＝I2U2＝15W，D正确．故选AD.9．答案：(1)36V50Hz(2)u＝36eq\r(2)sin(100πt)V(3)2A27V解析：(1)由图可知输入电压的峰值和周期分别为Um＝36eq\r(2)V，T＝0.02s则输入电压的有效值和频率分别为u有＝eq\f(Um,\r(2))＝36V，f＝eq\f(1,T)＝50Hz.(2)输入瞬时电压u的正弦表达式u＝Umsin(eq\f(2π,T)t)V＝36eq\r(2)sin(100πt)V.(3)灯泡的电阻为R＝eq\f(U2,P)电流表和电压表的示数为有效值，设原线圈的电流