2024年高考物理选修二专题练习专题2 理想变压器的动态分析

《模型畫法·物理課堂》馮考必勝专题2理想变压器的动态分析【刷题型】【题型1负载电阻变化】1．如图所示的理想变压器中，b是原线圈的中点触头，从某时刻开始在原线圈c、d两端加上正弦式交变电压，现将单刀双掷开关与a连接，下列说法正确的是()A．滑动变阻器滑片P向上移动时，电压表、电流表示数均变小B．滑动变阻器滑片P向上移动时，原线圈中电流增大C．单刀双掷开关由a掷向b，电压表、电流表示数均变大D．单刀双掷开关由a掷向b，变压器输入功率将变小答案：C解析：当滑动变阻器滑片P向上移动时，滑动变阻器接入电路的电阻变大，副线圈所在电路的总电阻变大，由于副线圈两端的电压是由原线两端电压和线圈匝数比决定的，所以副线圈中的电压不变，电流变小，电流表的示数变小，电压表的示数不变，A错误；电流与匝数成反比，副线圈中电流减小，原线圈中电流也减小，B错误；当单刀双掷开关由a掷向b时，理想变压器原、副线圈的匝数比变小，所以副线圈两端的电压升高，电压表和电流表的示数均变大，C正确；由C项知电压表和电流表的示数均变大，则输出功率变大，变压器输入功率等于输出功率，故输入功率将变大，D错误．2．[广东广州广雅中学2021高二下月考](多选)如图甲所示，理想变压器原、副线圈匝数比为5∶1，原线圈接入如图乙所示的正弦式交流电，副线圈与二极管(正向电阻为零，相当于导线；反向电阻为无穷大，相当于断路)、定值电阻R0，热敏电阻Rt(阻值随温度的升高而减小)及报警器P(电流增加到一定值时报警器P将发出警报声)组成闭合电路，电压表、电流表均为理想电表，则以下判断正确的是()A．变压器线圈输出交流电的频率为25HzB．电压表的示数为22eq\r(2)VC．Rt处温度升高到一定值时，报警器P将发出警报声D．报警器报警时，变压器的输入功率比报警前小答案：BC解析：由题图乙知f＝eq\f(1,T)＝50Hz，理想变压器不改变交流电的频率，A错误；由题图乙可知原线圈输入电压的有效值U1＝220V，则副线圈两端电压有效值U2＝eq\f(n2,n1)U1＝44V，设电压表示数为U，由于二极管作用，副线圈回路在一个周期内只有半个周期的时间有电流，则由有效值定义得eq\f(U22,R)·eq\f(T,2)＝eq\f(U2,R)T，解得U＝eq\f(U2,\r(2))＝22eq\r(2)V，B正确；由题给条件知，Rt处温度升高时电阻减小，通过副线圈的电流变大，电流增大到一定值时，报警器会发出警报声，C正确；变压器输入功率与输出功率相等，因报警器报警时回路中电流比报警前大，则报警时副线圈回路的总功率比报警前大，故报警时变压器输入功率比报警前大，D错误．3．[吉林长春外国语学校2021高二下月考]如图甲所示电路，理想变压器原线圈输入电压如图乙所示，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器，C为耐压值为22V的电容器，所有电表均为理想电表．下列说法正确的是()A．原、副线圈中磁通量之比等于原、副线圈匝数比B．原、副线圈匝数比大于10∶1时，可保证电容器C不被击穿C．滑动变阻器滑片P向下移时，电流表A1和A2示数均增大D．滑动变阻器滑片P向下移时，电压表V1示数不变，变压器的输出功率也不变答案：C解析：理想变压器的原、副线圈的磁通量相等，与线圈匝数无关，A错误；由图乙知，原线圈的最大电压为311V，而电容器的耐压值即最大值为22V，根据原、副线圈的电压有效值与匝数关系，则原、副线圈匝数比为eq\f(311,22)＝14.1，故原、副线圈匝数比应大于14.1∶1，才能保证电容器不被击穿，B错误；滑动变阻器的滑片向下滑动，电阻减小，而副线圈电压不变，故副线圈中电流变大，则输出功率变大，原、副线圈电流之比等于匝数的反比，故原线圈中的电流也增大，而输入电压不变，则V1示数不变，C正确，D错误．【题型2电路结构变化】4．[山东滨州2021高二下期中](多选)如图甲所示的电路中，变压器原、副线圈匝数比为3∶1，图乙是该变压器输入端cd的交变电压u的图像，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“9V6W”的相同灯泡，各电表均为理想交流电表，开关K闭合．以下说法正确的是()A．输入端ab的输入功率Pab＝24WB．输入端ab电压的表达式为uab＝36eq\r(2)sin100πt(V)C．四只灯泡中除L1外，其余均能正常发光D．流过L1的电流1A答案：AB解析：由变压器输入端cd的v－t图像可求出其有效值27V，副线圈电压为9V，副线圈三只灯泡均能正常发光．电流表的读数为I2＝3×eq\f(6,9)A＝2A，原线圈电流I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(1,3)×2A＝eq\f(2,3)A，所以原线圈中灯泡L1也能正常发光，故输入端ab的有效值Uab＝U1＋Ucd＝9V＋27V＝36V，由题图乙可知交变电压的周期T＝0.02s，则输入端ab电压的瞬时值表达式为uab＝36eq\r(2)sin100πt(V)，故B正确，C、D错误．ab输入端输入功率Pab＝4×6W＝24W，故A正确．5．如图所示为理想变压器，原线圈匝数为n1，副线圈匝数为n2，初始时S断开，则下列说法正确的是()A．若只闭合开关S时，V1的示数一定不变B．若只闭合开关S时，A1、A2和A3的示数一定都变大C．若只增加原线圈匝数n1，R1消耗的功率一定变大D．若只增加原线圈匝数n1，变压器输入功率一定变大答案：A解析：变压器副线圈两端电压是由原线圈两端电压和匝数比决定的，若只闭合开关S时，副线圈两端电压不变，V1的示数一定不变，A正确；若只闭合开关S时，副线圈的电阻减小，副线圈两端电压不变，则副线圈中的电流变大，则A2示数变大，根据电流与匝数成反比可知，原线圈中的电流变大，A1示数变大；R1两端电压不变，则A3示数不变，B错误；若只增加原线圈匝数n1，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知副线圈两端电压减小，R1两端电压减小，消耗的功率一定变小，C错误；若只增加原线圈匝数n1，根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知副线圈两端电压减小，则副线圈消耗的功率一定变小，变压器输入功率一定变小，D错误．【题型3自耦变压器的动态分析】6．[湖北武汉新洲城关高级中学2021高二下开学考试]调压变压器就是一种自耦变压器，它的构造如图甲所示．线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上，C、D之间输入交变电压，转动滑动触头P就可以调节输出电压．图甲中两电表均为理想交流电表，R1、R2为定值电阻，R3为滑动变阻器．现在C、D两端输入图乙所示正弦式交流电，变压器视为理想变压器，那么()A．由图乙可知CD两端输入交流电压u的表达式为u＝36sin100πt(V)B．当滑动触头P逆时针转动时，M、N之间输出交流电压的频率变大C．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电阻R2消耗的电功率变小D．当滑动变阻器滑动触头向下滑动时，电流表读数变大，电压表读数也变大答案：C解析：由图乙可知，交流电电压最大值为36eq\r(2)V，周期T＝0.02s，则表达式为u＝36eq\r(2)sineq\f(2π,T)t(V)＝36eq\r(2)sin100πt(V)，A错误；变