人教版选择性必修二 3.3 变压器动态分析专题(含答案)

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名称 人教版选择性必修二 3.3 变压器动态分析专题(含答案)
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文件大小 1.8MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-12-14 21:34:00

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人教版选择性必修二第三章变压器动态分析专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
1. 图甲为原、副线圈匝数比的理想变压器,为定值电阻,为光敏电阻光照越强电阻越小,为电阻不变的灯泡,电流表和电压表均为理想交流电表,变压器的原线圈两端接有按图乙所示的正弦式交变电压,下列说法正确的是( )
A. 图乙交变电压的表达式为
B. 在时,示数为,示数为
C. 电键闭合后,电流表示数减小
D. 电键闭合后,增加的光照强度,灯泡变暗
2. 有个完全相同的灯泡连接在理想变压器的原、副线圈中,电源输出电压恒定不变,如图所示。若将该线路与交流电源接通,且开关接在位置时,个灯泡发光亮度相同;若将开关接在位置时,灯泡均未烧坏。则下列可能的是( )
A. 该变压器是降压变压器,原、副线圈匝数比为
B. 该变压器是升压变压器,原、副线圈匝数比为
C. 当接位置时副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变亮
D. 当接位置时副线圈中的灯泡仍能发光,只是亮度变暗
3. 如图所示,理想变压器原线圈、两端接人稳定的交流电压,是原线圈的中心抽头,为单刀双掷开关,滑动变阻器的滑片处于变阻器正中间,电表均为理想电表.下列说法中正确的是
A. 只将从驳接到,电流表的示数将减半
B. 只将从驳接到,电压表的示数将减半
C. 只将滑动变阻器的滑片从中点移到最上端,电流表的示数将减半
D. 只将滑动变阻器的滑片从中点移到最上端,、两端输入的功率将为原来的
4. 心电仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器,其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源,其电压会随着心跳频率发生变化如图所示,心电仪与一理想变压器的初级线圈相连接,扬声器等效为一个定值电阻与一滑动变阻器连接在该变压器的次级线圈则( )
A. 保持滑动变阻器滑片不动,当变小时,扬声器的功率变大
B. 保持滑动变阻器滑片不动,当变小时,原线圈电流变小
C. 若保持不变,将滑动变阻器滑片向右滑,扬声器获得的功率增大
D. 若保持不变,将滑动变阻器滑片向右滑,副线圈的电流增大
5. 如图所示,理想变压器原线圈输入电压,副线圈电路中为定值电阻,为滑动变阻器,理想交流电压表和的示数分别为和,理想交流电流表和的示数分别为和下列说法正确的是( )
A. 和是电压的瞬时值 B. 、之比等于原、副线圈的匝数之比
C. 滑片向上滑动过程中,变大,变大 D. 滑片向上滑动过程中,不变,变小
6. 如图所示,理想变压器的原线圈接有电压为的正弦交流电源,输出电压的有效值恒定.和为定值电阻,为光敏电阻,其阻值随照射光强度的增大而减小.现增大照射光强度,则
A. 通过原线圈的电流减小 B. 变压器的输出功率增大 C. 两端的电压减小 D. 消耗的功率增大
7. 一自耦变压器如图所示,在、间输入电压为的交变电流时,、间的输出电压为,定值电阻接在间.在将滑动触头从点顺时针旋转到点的过程中
A. B. 中电流的频率增大 C. 中电流的有效值增大 D. 变压器输入功率减小
8. 如图,交流发电机通过变压器经电阻为的输电线给用户供电。如果变压器上的能量损失可以忽略,当接入的灯泡增加时,以下说法正确的是
A. 电表示数不变,示数减小 B. 电表示数减小,示数增大
C. 变压器原线圈输入功率减小 D. 灯泡两端的电压减小
9. 如图甲所示电路中,为“,”的灯泡,定值电阻阻值为,为光敏电阻,其阻值随光照强度增大而减小,变压器为理想变压器,原副线圈的匝数比为,各电表均为理想电表。当端接如图乙所示的交变电压,用某一强度的光照射光敏电阻时,灯泡恰好正常发光,则( )
A. 副线圈两端输出的交流电频率为 B. 电流表的示数为
C. 增大光照强度,电压表示数变小 D. 增大光照强度,灯泡变暗
10. 如图所示,一理想变压器原线圈接入一交流电源,副线圈电路中、、和均为固定电阻,开关是闭合的。和为理想电压表,读数分别为和;、和为理想电流表,读数分别为、和。现断开,不变,下列推断正确的是( )
A. 变小,变小 B. 不变, 变小 C. 变小,变小 D. 变小,变大
二、填空题(本大题共2小题,共26.0分)
11. 如图所示为一理想自耦变压器,当它的滑键向方向移动时,和保持不变,电压表读数将__________,电流表的读数将__________;若的位置不动,变压器滑片向上滑动时,电压表的读数将__________,电流表读数将__________填“增大”“减小”或“不变”,表示滑动变阻器的总电阻.
12. 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、,电路中分别接了理想交流电压表、和理想交流电流表、,导线电阻不计,如图所示。当开关闭合后示数______,与示数的比值______。填变大、变小或者不变
三、计算题(本大题共1小题,共14.0分)
13. 如图所示,理想变压器原线圈中输入电压,副线圈两端电压,输出端连有完全相同的两个灯泡和,绕过铁芯的导线所接的理想交流电压表的示数。求:
原线圈的匝数
当开关断开时,电流表的示数,电流表的示数
在情况下,当开关闭合时,电流表的示数。
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
由变压器原理可得变压器原、副线圈中的电流之比,输入、输出功率之比,和闭合电路中的动态分析类似,可以根据的变化,确定出总电路的电阻的变化,进而可以确定总电路的电流的变化的情况,在根据电压不变,来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况。
电路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况,即先部分后整体再部分的方法。
【解答】
A.原线圈接入如图乙所示,,所以频率为,原线圈接入电压的最大值是,图乙交变电压的表达式为,故A错误;
B. 所以原线圈接入电压的有效值是,理想变压器原、副线圈匝数比为:,示数为,示数加两端的电压为 ,故B错误;
C.电键闭合后,负载电阻减小,副线圈的电流增大,原线圈电流增大,电流表示数增大,故C错误;
D.阻值随光强增大而减小,导致并联部分分压电压减小,电流减小,灯泡亮度变暗,故D正确。
故选D。
2.【答案】
【解析】
【分析】
考查变压器的工作原理。原线圈上的灯泡和原线圈是串联分压关系,当开关接到上时增大了输入电压。
【解答】
四个灯泡发光程度相同,所以原线圈电流与副线圈电流之比为:,根据可知该变压器是降压变压器,原副线圈匝数比为:,故AB错误;
,接到位置,原线圈输出电压变大,根据电压与匝数的关系可知副线圈电压变大,所以灯泡的电流变大,灯泡仍能发光,但亮度变大,故C正确,D错误。
故选C。

3.【答案】
【解析】
【分析】
根据瞬时值表达式可以求得输出电压的有效值、周期和频率等,再根据电压与匝数成正比即可求得结论。
电路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况,即先部分后整体再部分的方法。
【解答】
B.只将从拨接到,变压器初级线圈匝数减半,次级电压变为原来的倍,故B错误;
A.同时次级消耗的功率变为原来的倍,初级消耗的功率也为原来倍,但电压不变,电流表示数应为原来的倍,故A错误;
C.只将滑动变阻器的滑片从中点移到最上端,变压器次级电阻变为原来的倍,电压不变电流减半,初级电流也减半,故C正确;
D.只将滑动变阻器的滑片从中点移到最上端,电压不变电流减半,则根据和输入功率和输出功率相等,、两端输入的功率变为原来的一半,故D错误。
故选C。
4.【答案】
【解析】
【分析】
根据理想变压器的基本关系,结合欧姆定律及电功率公式逐项解答即可。
本题是变压器与电路的综合应用,主要考查理想变压器的基本关系、欧姆定律、电功率公式、变压器的动态分析。
【解答】
保持滑动变阻器滑片不动,当变小时,根据,可知副线圈电压变小,因副线圈电路电阻不变,根据欧姆定律知副线圈电流变小,根据,知原线圈电流变小,设扬声器电阻为,则据知扬声器的功率变小,故A错误,B正确;
若保持不变,根据,可知副线圈电压不变,将滑动变阻器滑片向右滑,则副线圈电路电阻变大,根据欧姆定律知副线圈电流变小,据知扬声器的功率变小,故CD错误。
故选B。
5.【答案】
【解析】
【分析】
在交流电中电表显示的都是有效值,滑片向下滑动过程中,总电阻减小,只与输入电压和匝数有关,所以不变,变大。
本题考查了变压器的构造和原理,对电路的动态分析方法是:先根据部分电路的电阻变化,判断干路电流、电压的变化,再回到部分电路分析电流或电压的变化。
【解答】
A.和表示电压的有效值,故A错误;
B.、之比与原、副线圈的匝数之比成反比,故B错误;
滑片向上滑动过程中,输出电压只与输入电压和匝数有关,所以不变,总电阻增大,那么副线圈的电流减小,因此原线圈的电流也减小,故D正确,C错误。
故选D。
6.【答案】
【解析】解:、当光照增强时,光敏电阻的阻值减小,总电阻减小,电源输出的电压有效值不变,副线圈的输出电压不变,所以变压器的输出功率增大,原线圈中的电流变大,故A错误,B正确;
、副线圈的输出电压不变,总电阻减小,知副线圈中的电流增大,电阻两端的电压增大,并联部分的电压减小,电阻消耗的功率减小,故CD错误;
故选:。
输出电压是由输入电压和匝数比决定的,输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的,电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,根据理想变压器的原理分析即可。
电路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况,即先部分后整体再部分的方法。
7.【答案】
【解析】
【分析】
本题属于自耦变压器,输入和输出的电压同样与匝数成正比,当滑动触头顺时针转动时,输出电压的匝数将变小,从而可以判断输出的电压电流的变化的情况。
【解答】
A.根据变压器的电压关系有,当滑动触头顺时针转动时,即减小时。电压应该减小,即降低。由于所以,故A错误;
B.变压器不改变电流的频率。故B错误;
电压减小,则中电流减小,有效值减小,故C错误;
D.由于电压减小,所以定值电阻上的电压减小,则定值电阻消耗的电功率减小,由于是理想变压器,所以变压器的输入功率也减小,故D正确;
故选D。
8.【答案】
【解析】
【分析】
变压器的原线圈电压决定副线圈电压,当接入的灯泡增加时,原线圈的电压不变,由此分析副线圈电压是否变化,再分析副线圈的电流强度和原线圈电流强度的变化、根据输入功率分析电功率的变化、根据闭合电路的欧姆定律分析灯泡两端电压的变化。
本题主要考查变压器的构造和原理、变压器的基本关系、变压器的动态分析。
【解答】
A.理想变压器原线圈输入电压不变,根据可知副线圈电压不变,即电压表示数不变,故A错误;
B.接入灯泡增加时总电阻变小,而电压不变,所以电流表示数变大,根据,可得理想变压器原线圈电流变大,即电流表示数变大,故B错误;
C.副线圈回路消耗的电功率,随电阻减小而变大,根据理想变压器能量守恒,所以原线圈输入功率变大,故C错误;
D.副线圈两端电压不变,电阻变小电流变大,定值电阻的两端电压变大,灯泡两端的电压减小,故D正确。
故选D。
9.【答案】
【解析】
【分析】
原副线圈交流电频率相等;灯泡恰好正常发光,其电压为,由乙图可知原线圈电压有效值,根据得副线圈的电压,根据电路串并联可知的电压,利用可求干路电流;由于理想电压表无内阻,电压表读数始终等于;根据闭合电路欧姆定律分析灯泡电压变化情况。
根据表达式准确找出已知量,是对学生的基本要求,准确掌握理想变压器的特点及电压、电流比与匝数比的关系,是解决本题的关键。
【解答】
A、端接如图乙所示的交变电压可知频率为,原副线圈交流电频率相等,故A错误;
B、灯泡恰好正常发光,其电压为;由乙图可知原线圈电压有效值,根据得副线圈的电压为,根据电路串并联可知,的电压为,则其电流,则,故B错误;
C、由于理想变压器线圈电阻为零,电压表读数始终等于,电压表读数不变,故C错误;
D、增大光照强度,光敏电阻阻值减小,则回路总阻值减小,干路电流增加,的电压增大,并联部分的电压减小,灯泡变暗,故D正确。
10.【答案】
【解析】
【分析】
根据副线圈电路总电阻的变化,确定出副线圈电路电流的变化情况,再根据理想变压器电压与匝数成正比,电流与匝数成反比,来分析其他的原件的电流和电压的变化的情况。
电路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况,即先部分后整体再部分的方法。
【解答】
由题图可知,电压表测量的是原线圈的输入电压,电压表测量的是副线圈的输出电压,因为变压器的匝数与不变,所以不变。当断开时,副线圈电路的负载电阻增大,故副线圈中的电流减小,根据原副线圈电流与匝数成反比,则原线圈电流也将减小;因为两端的电压减小,故、两端的电压将增大,变大。故ABD错误,C正确。
故选C。

11.【答案】减小;减小;不变; 增大。
【解析】
【分析】
保持位置不动,则输出电压不变,保持位置不动,则负载不变,再根据电压器的特点分析
本题的关键在于位置不动时总电阻不变,不变时输出电压不变,完全利用变压器特点.
【解答】
当它的滑键向方向移动时,和保持不变,原副线圈的匝数比减小,则输出电压变小,电压表示数减小,副线圈中电流减小,则原线圈中电流减小,则可知电流表的读数减小;
在原、副线圈匝数比一定的情况下,变压器的输出电压由输入电压决定.因此,当位置不变时,输出电压即电压表读数不变,此时向上滑动,负载电阻值减小,则输出电流增大.根据输入功率等于输出功率,电流表的读数增大。
故答案为:减小;减小;不变; 增大。
12.【答案】变大;不变
【解析】解:由于理想变压器原线圈接到电压有效值不变,匝数比不变,则副线圈电压不变,开关闭合后,变压器副线圈的负载电阻减小,不变,由欧姆定律可得示数变大,根据可知,示数也变大;
由于理想变压器,与示数的比值不变,所以与示数的比值不变,
故答案为:变大;不变。
与闭合电路中的动态分析类似,可以根据副线圈电路的变化,确定出电路的电阻的变化,进而可以确定电路的电流的变化的情况,在根据电压不变,来分析其他的元件的电流和电压的变化的情况。
电路的动态变化的分析,总的原则就是由部分电路的变化确定总电路的变化的情况,再确定其他的电路的变化的情况,即先部分后整体再部分的方法。
13.【答案】解:由电压与变压器匝数的关系可得:,则匝;
当开关断开时,有:, ;
当开关断开时,有:,
当开关闭合时,设副线圈总电阻为,
有,副线圈中的总电流,
由可知, 。
【解析】本题关键是明确变压比公式、变流比公式和功率关系,同时要结合欧姆定律列式求解,不难。
把电压表看做一匝线圈,应用匝数之比等于电压之比求原线圈匝数;
电流根据输入功率等于输出功率;
应用欧姆定律和输入功率等于输出功率求副线圈电流,在根据输入功率等于输出功率求原线圈电流。
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