物理人教版选修3-2专题培优练第五章（四）含有变压器的动态电路问题

专题培优练（四）含有变压器的动态电路问题1．[多选]对理想变压器，下列说法中正确的是()A．原线圈的输入功率，随着副线圈的输出功率增大而增大B．原线圈的输入电流，随副线圈的输出电流增大而增大C．原线圈的电流，不随副线圈的输出电流变化而变化D．当副线圈的电流为零时，原线圈的电压也为零解析：选AB理想变压器的原线圈的输入功率等于副线圈的输出功率，且随副线圈的输出功率的变化而变化，原线圈的输入电流取决于副线圈的输出电流，当副线圈的电流为零时，原线圈的电流也为零，但原线圈电压并不一定为零，故A、B正确，C、D错误。2．一理想变压器的原线圈上接有正弦交变电压，其最大值保持不变，副线圈接有可调电阻R。设原线圈的电流为I1，输入功率为P1，副线圈的电流为I2，输出功率为P2，当R增大时()A．I1减小，P1增大B．I1减小，P1减小C．I2增大，P2减小D．I2增大，P2增大解析：选B理想变压器副线圈输出的电压U2不变，当R增大时，副线圈中的电流I2＝eq\f(U2,R)，则I2减小；功率P2＝eq\f(U22,R)，则P2减小，又因为P1＝P2，则P1减小，I1减小，所以选项B正确。3．[多选]如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1＝1100，副线圈的匝数n2＝110，R0、R1、R2均为定值电阻，且阻值相同，电流表、电压表均为理想交流电表，原线圈接u＝220sin314t(V)的交流电压，起初开关S处于断开状态。下列说法正确的是()A．交流电压表的示数为22VB．当开关S闭合后，交流电压表的示数变小C．当开关S闭合后，交流电流表的示数变大D．当开关S闭合后，变压器的输出功率增大解析：选BCD变压器的输入电压的有效值为eq\f(220,\r(2))V，则副线圈两端的电压有效值为eq\f(22,\r(2))V，根据串联分压原理，开关S闭合前，交流电压表的示数为eq\f(11,\r(2))V，选项A错误；当开关S闭合后，输出功率增大，流过R0的电流增大，R0两端的电压增大，则交流电压表的示数变小，原线圈输入功率增大，交流电流表的示数变大，选项B、C、D正确。4.如图为气流加热装置的示意图，使用电阻丝加热导气管，视变压器为理想变压器。原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变，调节触头P，使输出电压有效值由220V降至110V。调节前后()A．副线圈中的电流比为1∶2B．副线圈输出功率比为2∶1C．副线圈的接入匝数比为2∶1D．原线圈输入功率比为1∶2解析：选C根据欧姆定律I＝eq\f(U,R)，U2由220V降至110V，副线圈上的电流变为原来的eq\f(1,2)，即调节前后，副线圈上电流之比为2∶1，选项A错误；根据P＝UI知，U、I均变为原来的eq\f(1,2)时，副线圈上输出的功率变为原来的eq\f(1,4)，即调节前后副线圈的输出功率之比为4∶1，选项B错误；根据理想变压器电压与匝数的关系eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，当U2由220V降至110V时，n2变为原来的eq\f(1,2)，即调节前后副线圈接入的匝数比为2∶1，选项C正确；根据理想变压器P入＝P出，即原线圈输入功率等于副线圈的输出功率，则调节前后原线圈输入功率之比为4∶1，选项D错误。5.理想降压变压器的原线圈接电流表A1和电阻R1后，接6V恒定直流电源，如图所示，当副线圈的负载电阻R2变小时，以下说法正确的是()A．输出功率增大 B．A2读数增大C．A1读数增大 D．A1读数不为零，且保持不变解析：选D根据变压器的工作原理，变压器不能用来改变恒定直流电压，因此本题变压器原线圈接在6V恒定直流电源上，副线圈上无电压，无输出功率，由于原线圈构成直流通路，故电流表A1有恒定读数，本题选项D正确。6．[多选]一理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，原线圈输入电压的变化规律如图甲所示，副线圈所接电路如图乙所示，P为滑动变阻器的触头。下列说法正确的是()A．副线圈输出电压的频率为50HzB．副线圈输出电压的有效值为31VC．P向右移动时，原、副线圈的电流比减小D．P向右移动时，变压器的输出功率增加解析：选AD由图像可知原线圈输入电压的最大值：Um＝311V，T＝2×10－2s，则原线圈输入电压的有效值：U1＝eq\f(Um,\r(2))＝220V，f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,2×10－2s)＝50Hz，选项A正确。由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得：U2＝eq\f(n2,n1)U1＝22V，B错误。P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以副线圈的电流增大，原线圈的电流也增大，而匝数比不变，所以原、副线圈的电流比不变，C错误。P向右移动时，副线圈的电阻减小，副线圈输出电压不变，所以变压器的输出功率增加，D正确。7．如图甲所示，为一种可调压自耦变压器的结构示意图，线圈均匀绕在圆环型铁芯上，若AB间输入如图乙所示的交变电压，转动滑动触头P到如图甲中所示位置，在BC间接一个55Ω的电阻(图中未画出)，则()A．该交流电的电压瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin(25πt)VB．该交流电的频率为50HzC．流过电阻的电流接近于4AD．电阻消耗的功率接近于220W解析：选D由题图乙可知正弦交流电的周期T＝0.04s，则f＝eq\f(1,T)＝25Hz，ω＝2πf＝50πrad/s，所以该交流电的电压瞬时值的表达式为u＝220eq\r(2)sin(50πt)V，A、B错误；从题图甲中可以看出，自耦变压器的副线圈的匝数约是原线圈匝数的eq\f(1,2)，故副线圈两端的电压约为110V，流过电阻的电流约为2A，C项错误；电阻消耗的功率P＝U2I2＝220W，D项正确。8．如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝Umsinωt，副线圈电路中R0为定值电阻，R是滑动变阻器。和是理想交流电压表，示数分别用U1和U2表示；和是理想交流电流表，示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是()A．I1和I2表示电流的瞬间值B．U1和U2表示电压的最大值C．滑片P向下滑动过程中，U2不变、I1变大D．滑片P向下滑动过程中，U2变小、I1变小解析：选C电流表和电压表的示数表示有效值，故选项A、B错；滑片P向下滑动时，R减小，因U1＝eq\f(Um,\r(2))，所以U1不变，又由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，U2不变，由I2＝eq\f(U2,R＋R0)知，I2增大，又由I1U1＝I2U2知，I1变大，所以选项C对，D错。9．[多选]为探究理想变压器原、副线圈电压、电流的关系，将原线圈接到电压有效值不变的正弦交流电源上，副线圈连接相同的灯泡L1、L2，电路中分别接了理想交流电压表V1、V2和理想交流电流表A1、A2，导线电阻不计，如图所示。当开关S闭合后()A．A1示数变大，A1与A2示数的比值不变B．A1示数变大，A1与A2示数的比值变大C．V2示数变小，V1与V2示数的比值变大D．V2示数不变，V1与V2示数的比值不变解析：选AD电源电压有效值不变，所以V1示数不变，原、副线圈的电压之比等于匝数之比，匝数之比不变，故V2示数不变，V1与V2示数的比值也不变，所以C错误，D正确；当开关S闭合后，副线圈电路中的电阻减小，因为电压不变，所以副线圈电路中的电流增大，A2的示数增大，原、副线圈的电流之比等于匝数反比，匝数之比不变，A1与A2示数的比值不变，所以A正确，B错误。10．如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数n1和副线圈匝数n2均可调节。原线圈两端接如图乙所示的交流电，副线圈接负载电阻R和理想交流电流表○eq\a\vs4\al(A)。则下列说法正确的是()A．原线圈所接交流电的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin50πt(V)B．增大n1，其他条件不变，变压器的输出电压变大C．增大n2，其他条件不变，电流表的示数变大D．增大R，其他条件不变，变压器的输入功率变大解析：选C由题图乙可知T＝0.02s，所以f＝50Hz，原线圈中交流电的瞬时值表达式为u＝220eq\r(2)sin100πt(V)，选项A错；根据eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)知，增大n1，U2减小，选项B错；增大n2，U2增大，电流表示数增大，C正确；增大R，电流表示数减小，变压器的输出功率减小，变压器的输入功率减小，D错误。11.如图所示为理想变压器，其原、副线圈的匝数比为2∶1，原线圈接有交流电压u＝220sin100πt(V)，图中电压表和电流表均为理想交流电表，R2为负温度系数的热敏电阻(即当温度升高时，阻值减小)，R1为定值电阻，C为电容器。下列说法正确的是()A．交流电压表的示数是110VB．交流电的频率为100HzC．通过R1的电流始终为零D．当R2处温度升高时，交流电压表的示数不变，交流电流表的示数变大解析：选D原线圈所接交变电压的有效值为U1＝eq\f(220,\r(2))V，由理想变压器的变压比公式eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝eq\f(1,2)×eq\f(220,\r(2))V＝55eq\r(2)V，选项A错误；由交变电压的瞬时值表达式u＝220sin100πt(V)可知，该交变电流的频率f＝eq\f(100π,2π)Hz＝50Hz，选项B错误；由于交变电流能对电容器进行充、放电，所以会有充、放电电流通过电阻R1，选项C错误；因变压器为理想变压器，线圈电阻不计，因此，交流电压表的示数不变，当R2处的温度升高时，其电阻阻值变小，所以交流电流表的示数变大，选项D正确。12．图甲中理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝5∶1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关。原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示。现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光。下列说法正确的是()A．输入电压u的表达式u＝20eq\r(2)sin(50πt)VB．只断开S2后，L1、L2均正常发光C．只断开S2后，原线圈的输入功率增大D．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.8W解析：选D由题图知，Um＝20eq\r(2)V，T＝0.02s，则ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，输入电压U＝20eq\r(2)sin(100πt)V，故A错；由变压器的变压规律知：eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，故U2＝eq\f(U1n2,n1)＝eq\f(20×1,5)V＝4V，由题中将S1接1、S2闭合时，灯泡L2正常发光可得，灯泡L2的额定电压为4V，当只断开S2后，副线圈两端电压不变，此时副线圈的负载为L1、L2串联，故L1、L2均不能正常发光，B错；此时P出＝eq\f(U22,R总)，副线圈负载R总增大，故P出减小，又P入＝P出，故原线圈的输入功率减小，C错误；当S1换接到2后，副线圈的负载仅是电阻R，故P＝eq\f(U22,R)＝eq\f(42,20)W＝0.8W，D正确。13.[多选]如图所示的电路中，T为一降压式自耦调压变压器。开始时灯泡L正常发光，现在电源电压U略降低，为使灯泡L仍能正常发光，可采用的措施是()A．将自耦调压变压器的滑片P适当上滑B．将自耦调压变压器的滑片P适当下滑C．适当增大滑动变阻器R2的阻值D．适当减小滑动变阻器R2的阻值解析：选AC保持负载总电阻不变，电源电压U略降低，为使L仍能正常发光，只需输出电压U2保持不变，根据变压比eq\f(U,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得U2＝eq\f(n2,n1)U，由此可知，n2应增大，滑片P应适当上滑，选项A正确，选项B错误；保持匝数比不变，根据变压比eq\f(U,U2)＝eq\f(n1,n2)，可得U2减小，为使L仍能正常发光，加在L两端的电压应不变，则加在R1两端的电压应减小，总电流应减小，负载总电阻应增大，R2应增大，选项C正确，选项D错误。14．[多选]某同学自制变压器，原线圈为n1匝，在做副线圈时，将导线ab对折后并在一起，在铁芯上绕n2圈，从导线对折处引出一个接头c，连成如图所示电路。S为单刀双掷开关，线圈电阻不计，原线圈接u1＝Umsinωt(V)的交流电源。下列说法正确的是()A．S接b时，电压表示数为eq\f(\r(2)n2Um,n1)B．S接c时，电压表示数为eq\f(\r(2)n2Um,2n1)C．S接c时，滑动触头P向下移动，变压器输入功率变大D．S接c时，滑动触头P向上移动，变压器输入电流