2017年高中物理專題培優(yōu)練(三)含有變壓器的動態(tài)電路問題教科版選修3-2

1、專題培優(yōu)練（三）含有變壓器的動態(tài)電路問題1.（多選）對理想變壓器，下列說法中正確的是（）A. 原線圈的輸入功率，隨著副線圈的輸出功率增大而增大B. 原線圈的輸入電流，隨副線圈的輸出電流增大而增大C. 原線圈的電流，不隨副線圈的輸出電流變化而變化D. 當(dāng)副線圈的電流為零時，原線圈的電壓也為零解析：選 AB 理想變壓器的原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率，且隨副線圈的輸出功率的變化而變化， 原線圈的輸入電流取決于副線圈的輸出電流，當(dāng)副線圈的電流為零A、B 正確，C、D 錯誤。2.一理想變壓器的原線圈上接有正弦交變電壓，其最大值保持不變，副線圈接有可設(shè)原線圈的電流為li,輸入功率為Pi，副線圈的電

2、流為I2,輸出功率為當(dāng)R增大時（又因?yàn)镕i=F2,貝U F減小，Ii減小，所以選項(xiàng) B 正確。3如圖 1 所示，M是一個小型理想變壓器，原、副線圈匝數(shù)之比ni:n2= 10 : 1,接線柱a、b接一正弦交變電源，電壓u= 311sin 100nt（V）。變壓器右側(cè)部分為一火警系統(tǒng)原理圖，其中F2為用半導(dǎo)體熱敏材料制成的傳感器（電阻隨溫度升高而減?。?，只為一定值電阻。rxT*1 D.電壓表 Vi示數(shù)為 22 V大，電阻F兩端電壓增大，電阻FI的功率變大，電壓表 V2的示數(shù)變小，選項(xiàng)AB 錯誤；由 輸入功率時，原線圈的電流也為零，但原線圈電壓并不一定為零，故電阻RoA.11減小,C.I2增大,解析

3、：選 BB.11減小，Pi減小D .12增大，P2增大一、U2U22、當(dāng)R增大時，副線圈中的電流I2=，則I2減小；功率P2=,則R減小,R增大F2減小B. 當(dāng) F2 所在處出現(xiàn)火警時，電壓表V2的示數(shù)變大C.當(dāng) F2所在處出現(xiàn)火警時，電流表A 的示數(shù)變小解析：選 D 當(dāng)F2所在處出現(xiàn)火警時,F2阻值減小，變壓器輸出電流增大，輸出功率增圖 1R的功率變小A. 當(dāng) R 所在處出現(xiàn)火警時，電阻下列說法正確的是（y）等于輸出功率可知，當(dāng)F2所在處出現(xiàn)火警時，電流表 A 的示數(shù)變大，選項(xiàng) C 錯誤; 由變壓器變壓公式，變壓器輸出電壓為 22 V，電壓表 Vi示數(shù)為 22 V，選項(xiàng) D3正確。4.一理想

4、變壓器給負(fù)載供電，變壓器輸入電壓不變，如圖數(shù)不變?；弦?，則負(fù)載電阻增大，由丨2=學(xué)知I2減小，所以A的示數(shù)減小。Ii減小，所以 Ai的示數(shù)也減小。由P出=U2I2得，當(dāng)|2減小時，P出減小，又P出=P入，所以輸入功率P減小。故 C 正確。2 所示，如果負(fù)載電阻的滑片向上移動, 則圖中所有交流電表的示數(shù)及輸入功率變化情況正確的是（均為理想表)(A. Vi、V2不變,B. V、 V2不變,C. V、 V2不變,D.A 增大，A減小，P增大A、A、V 不變，V2增大,A增大，P增大A減小，P減小A、A減小，P減小解析：選 C 因輸入電壓和線圈匝數(shù)不變，由U ni曠壓知輸出電壓不變，所以Vi、V2

5、的示11n2由丁K知示，當(dāng)副線圈的負(fù)載電阻A. 輸出功率增大B.A讀數(shù)增大C.Ai讀數(shù)增大D.Ai讀數(shù)不為零，且保持不變圖245.理想降壓變壓器的原線圈接電流表Ai和電阻R后，接 6 V 恒定直流電源，如圖3 所解析：選 D 根據(jù)變壓器的工作原理，變壓器不能用來改變恒定直流電壓，因此本題變 壓器原線圈接在 6V 恒定電流電源上，副線圈上無電壓，無輸出功率，由于原線圈構(gòu)成直流通路，故電流表 Ai有恒定讀數(shù)，本題選項(xiàng) D 正確。6.（多選）一理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為iO： i，原線圈輸入電壓的變化規(guī)律如圖 4 甲所示，畐U線圈所接電路如圖乙所示，P為滑動變阻器的觸頭。下列說法正確的是（）5一

6、個 55Q的電阻（圖中未畫出），貝 U （解析：選 D 由題中圖乙可知正弦交流電的周期T=0.04 s，貝Uf=T=25 Hz, 3=2nf=50nrad/s，所以該交流電的電壓瞬時值的表達(dá)式為從題圖甲中可以看出，自耦變壓器的副線圈的匝數(shù)約是原線圈匝數(shù)的壓約為 110 V，流過電阻的電流約為2 A, C 項(xiàng)錯誤；電阻消耗的功率P=UI2= 220 W, D 項(xiàng)A.B.C.D.220-O該交流電的電壓瞬時值表達(dá)式為該交流電的頻率為 50 Hz流過電阻的電流接近于 4 A電阻消耗的功率接近于220 W乙u=220 2sin(25nt) VA.B.C.D.副線圈輸出電副線圈輸出電壓的有效值為31 V

7、P向右移動時，原、畐 U 線圈的電流比減小P向右移動時，變壓器的輸出功率增加解析：選 AD 由圖像可知原線圈輸入電壓的最大值:_ _2U= 311 V ,T= 2X10_s，則原線圈輸入電壓的有效值:umu=220 V,f=-2-T=2X10_2s=50 Hz,選項(xiàng) A 正確。由專=衛(wèi)U2na一n2可得：n;u=22 V,B 錯誤。P向右移動時，畐 U 線圈的電阻減小，畐 U 線圈輸出電壓不變,所以副線圈的電流增大,原線圈的電流也增大，而匝數(shù)比不變，所以原、副線圈的電流比不變，C 錯誤。P向右移動時，畐 U 線圈的電阻減小，畐 U 線圈輸出電壓不變，所以變壓器的輸出功率增加，D 正確。7如圖

8、5 甲所示，為一種可調(diào)壓自耦變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖，線圈均勻繞在圓環(huán)型鐵芯上，若AB間輸入如圖乙所示的交變電壓,轉(zhuǎn)動滑動觸頭P到如圖甲中所示位置， 在BC間接1 一2 故副線圈兩u= 220 2sin(50nt) V, A、B 錯誤;6()圖 6rf）圖 7正確。&如圖 6 所示，理想變壓器原線圈輸入電壓u=Usin3t，畐U線圈電路中 Fb 為定值電阻，R是滑動變阻器。OVi和OV2是理想交流電壓表，示數(shù)分別用U 和 U 表示；O人1和。A2R減小，因“店所以U不變，又由告知, 不變，由112=只；民知，|2增大，又由|iU9.（多選）為探究理想變壓器原、副線圈電壓、電流的關(guān)系，將原線圈

9、接到電壓有效值不變的正弦交流電源上，副線圈連接相同的燈泡 Li、L2,電路中分別接了理想交流電壓表 Vi、V2和理想交流電流表 Ai、A,導(dǎo)線電阻不計(jì)，如圖 7 所示。當(dāng)開關(guān) S 閉合后（數(shù)之比，匝數(shù)之比不變，故 V2示數(shù)不變，Vi與 V示數(shù)的比值也不變，所以 C 錯誤，D 正確;當(dāng)開關(guān) S 閉合后，副線圈電路中的電阻減小， 因?yàn)殡妷翰蛔儯愿本€圈電路中的電流增大,A 的示數(shù)增大，原、副線圈的電流之比等于匝數(shù)反比，匝數(shù)之比不變，Ai 與 A 示數(shù)的比值不變，所以 A 正確，B 錯誤。iO如圖 8 為理想變壓器，其原、副線圈的匝數(shù)比為 2 ： i,原線圈接有交流電壓u= 220sin是理想交流

10、電流表，示數(shù)分別用Ii和I2表示。下列說法正確的是A. Ii和|2表示電流的瞬間值B. U 和 U 表示電壓的最大值解析：選 C 電流表和電壓表的示數(shù)表示有效值，故選項(xiàng)A、B 錯；滑片P向下滑動時,=12U2知，Ii變大，所以選項(xiàng) C 對。A. Ai示數(shù)變大,Ai與A示數(shù)的比值不變B. Ai示數(shù)變大,Ai與A示數(shù)的比值變大C. V2示數(shù)變小,Vi與 V2示數(shù)的比值變大D. V2示數(shù)不變,Vi與 Va 示數(shù)的比值不變解析：選 AD 電源電壓有效值不變，所以Vi示數(shù)不變，原、副線圈的電壓之比等于匝iOOntV，圖中電壓表和電流表均為理想交流電表,F2為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻（即當(dāng)溫度C.滑片 P 向

11、下滑動過程中,U2不變、Ii變大D.滑片 P 向下滑動過程中,U 變小、Ii變小7升高時，阻值減?。?，R為定值電阻，C為電容器。下列說法正確的是（）1 Jri-“ i(d9 jIJ1*-圖 8A. 電壓表示數(shù)是 110 VB. 交流電的頻率為 100 HzC. 通過 R 的電流始終為零D.當(dāng) F2處溫度升高時，電壓表示數(shù)不變，電流表示數(shù)變大100n一100ntV 可知，該交變電流的頻率f= Hz = 50 Hz，選項(xiàng) B 錯誤；由于交變電流能對 2n電容器進(jìn)行充、放電，所以會有充、放電電流通過電阻R，選項(xiàng) C 錯誤；因變壓器為理想變壓器，線圈電阻不計(jì)，因此，電壓表的示數(shù)不變，當(dāng)F2處的溫度升高

12、時，其電阻阻值變小，所以電流表的示數(shù)變大，選項(xiàng) D 正確。11.（多選）如圖 9 所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時，燈泡 L 能發(fā)光。要使燈泡變亮，可以采取的方法有（）圖 9A.向下滑動PB .增大交流電源的電壓C.增大交流電源的頻率D .減小電容器C的電容解析：選 BC 向下滑動P時，畐 U 線圈的匝數(shù)變少，由理想變壓器的電壓關(guān)系可知，畐 U 線圈兩端的電壓變小，燈泡變暗，選項(xiàng)A 錯誤；增大交流電源的電壓， 由理想變壓器的電壓關(guān)系可知，副線圈兩端的電壓增大，燈泡變亮，選項(xiàng)B 正確；電壓不變，增加交變電流的頻率，電容器的容抗減小，電路中電流增大，燈泡變亮，C

13、 正確；減小電容，增加了容抗，電流減小，燈泡變暗，D 錯誤。12.圖 10 甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)解析：選 D 原線圈所加交變電壓的有效值為220V,由理想變壓器的變壓比公式2202V = 55 2 V,選項(xiàng) A 錯誤;由交變電壓的瞬時值表達(dá)式u= 220sin008之比n1:n2= 5 : 1，電阻R=20Q, L1、9L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡， S 為單刀雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時 間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將 S 接 1、2閉合，此時 L2正常發(fā)光。下列說法正確的是（ ）D 正確。13. （2016 全國卷I） 一含有理想變壓器的電路如圖11 所示，圖中電

14、阻 R、R 和 R 的阻值分別為 3Q、1Q和 4Q,O為理想交流電流表,壓器原、副線圈匝數(shù)比為（）A.B.C.D.d-d- a a OILOIL-20/20. 02圖 10輸入電壓u的表達(dá)式u= 20 2sin（50只斷開 S2后，L1、L2均正常發(fā)光只斷開 S2后，原線圈的輸入功率增大若 S 換接到 2 后，R 消耗的電功率為nt)V解析：選 D 由題圖知，Un= 20 2 V ,T= 0.02 s ,年=100nrad/s ，輸入電壓 U=20 2sin（100U n1丄_,Un220X1U2=心，故11=FVn15=4 V,由題中將 S1接 1、S 閉合時，燈泡 L2正常發(fā)光可得，燈泡

15、 L2的額定電壓為 4 V，當(dāng)只斷開 S2后，畐U線圈兩端電壓不變，此時副線圈的負(fù)載為L1、L2串聯(lián)，故 L1、八U22. 副線圈負(fù)載R總增大，故P出減小，又P入=P出,L2均不能正常發(fā)光，B 錯；此時P出=R,故原線圈的輸入功率減小，C 錯誤；當(dāng) s 換接到422 后，副線圈的負(fù)載僅是電阻R故P=UR= 20 W= 0.8 WU為正弦交流電壓源，輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān) S 斷開時，電流表的示數(shù)為I;當(dāng) S 閉合時，電流表的示數(shù)為 4I。該變0.8 W10A. 2C. 4nliLJ圖 1111解析：選 B 設(shè)原、副線圈的匝數(shù)比為k，根據(jù)變壓器匝數(shù)比與電流成反比的關(guān)系，則原線圈電流為I時，副線圈電流為kI；原線圈電流為 41時，副線圈電流為 4kl。根據(jù)變壓器的輸入功率等于輸出功率得Ull2R= (kl比 R+R3)4UI (4I)2R=(4kl)2R聯(lián)立兩式代入數(shù)據(jù)解得k= 3選項(xiàng) B 正確。14.(多選)為保證用戶電壓穩(wěn)定在220 V， 變電所需適時進(jìn)行調(diào)壓，如圖12 甲所示為調(diào)壓變壓器示意圖。保持輸入電壓ui不變，當(dāng)滑動觸頭P上下移動時可改變輸出電壓。某次檢測得到用戶電壓U2隨時間t變化的曲線如圖乙所示。下列選項(xiàng)正確的是()圖 12A.U2=190 2sin 50ntVB.U2=190 ,2sin 100n