2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步练习--专题强化练8　理想变压器的动态分析

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2024鲁科版高中物理选择性必修第二册同步
专题强化练8　理想变压器的动态分析
　　　　　　　　　　　　　　　
1.(2022河南信阳期末)一理想变压器原、副线圈的匝数比为55∶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为滑动变阻器的滑片。下列说法正确的是(　　)
A.副线圈输出电压的频率为100 Hz
B.P向左移动时,变压器原、副线圈的电流都减小
C.副线圈输出电压的有效值为4 V
D.P向左移动时,变压器的输入功率增加
2.(2021山东烟台开学考试)如图,某理想变压器有一个原线圈和两个副线圈,原线圈接在输出电压有效值不变的正弦交流电源上,灯泡L1连接在一个副线圈上,灯泡L2与滑动变阻器R并联后接在另一个副线圈上,两灯泡都发光。A为理想交流电流表,不计连接导线的电阻。当滑动变阻器的滑片向下滑动时 (　　)
A.电流表A的示数变大
B.灯泡L1变亮
C.灯泡L2变亮
D.灯泡L2亮度不变
3.(2021安徽亳州月考)如图甲所示为一种自耦变压器(可视为理想变压器)的结构示意图,线圈均匀绕在圆环型铁芯上,滑动触头P处在某一位置,在B、C间接一个理想交流电压表和一个电阻R,若A、B间输入如图乙所示的交变电压,则 (　　)
A.A、B间输入电压的瞬时值表达式为u=220·sin πt (V)
B.t=1×10-2 s时,电压表的示数为零
C.滑动触头P顺时针转动时,电压表示数减小
D.滑动触头P逆时针转动时,A、B间输入功率减小
4.(2023辽宁大连模拟)如图所示,一理想变压器的原线圈连接一灯泡L,接在输出电压有效值恒定的正弦交流电源上,副线圈连接一滑动变阻器,可以通过调节滑片P2的位置来改变接入电路中的副线圈匝数。下列说法正确的是 (　　)
A.仅将滑片P1向a端移动,灯泡将变亮
B.仅将滑片P2向上端移动,灯泡将变暗
C.仅将滑片P1向a端移动,U2一定变大
D.仅将滑片P2向上端移动,U2一定变大
5.(2022陕西宝鸡金台期末)用ED型硅钢铁芯(图甲)绕制变压器,连成图乙所示电路,原副线圈绕制匝数分别为n1、n2,原线圈输入的交流电压为U1,副线圈的输出电压为U2。现将滑动变阻器滑片向上滑动,下列说法正确的是 (　　)
A.U1∶U2= n1∶n2
B.灯泡亮度变暗
C.电流表示数变大
D.用相互绝缘的硅钢片叠成ED型铁芯有利于减小涡流
6.(2021山东泰安一模)有一台理想变压器及所接负载如图所示,在原线圈c、d两端加上交变电流。已知b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想交流电表,电容器的耐压值足够大。则下列说法错误的是(　　)
A.开关S1始终接a,当滑片P向下滑动时电压表V1和V2示数均不变
B.开关S1始终接a,当滑片P向下滑动时电流表A1和A2示数均变小
C.保持滑片P的位置不变,将开关S1由a改接b,电压表V1和V2示数均变大
D.保持滑片P的位置不变,将开关S1由a改接b,电容器所带电荷量的最大值将增大
7.(2022河南名校联盟期末)如图所示是理想自耦变压器,其输入端接在电动势为E、内阻为r的交流电源上,输入回路中串联有一交流电流表A,输出端接滑动变阻器R和小灯泡L。下列说法正确的是 (　　)
A.保持P2位置不变,当自耦理想变压器的滑片P1向下移动时,电流表A的示数一定变大
B.保持P2位置不变,当自耦理想变压器的滑片P1向下移动时,电源的输出功率一定变大
C.保持P1位置不变,当滑动变阻器的滑片P2由b向a滑动时,电流表A的示数增大
D.保持P1位置不变,当滑动变阻器的滑片P2由b向a滑动时,小灯泡变暗
8.理想变压器原线圈与滑动变阻器串联后接在电压有效值不变的正弦式交流电源上,变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=1∶4,副线圈接“200 V、100 W”的用电器RL(设其电阻保持不变),当滑动变阻器电阻R=5 Ω时,用电器RL正常工作。则:
(1)正弦式交流电源的电压的有效值U为多大
(2)变压器ab两端的等效电阻R'为多大
(3)通过推算说明欲使用电器RL工作时的功率不大于其额定功率,滑动变阻器滑片只能从R=5 Ω的位置向哪个方向调
专题强化练8　理想变压器的动态分析
1.B 2.D 3.C 4.C 5.CD 6.A 7.AC
1.B　副线圈输出电压的频率等于原线圈输入电压的频率,为f==50 Hz,选项A错误;P向左移动时,滑动变阻器接入电路的阻值变大,副线圈中电流减小,则原线圈中的电流也会减小,即变压器原、副线圈的电流都减小,根据P=IU可知变压器的输入功率减小,选项B正确,D错误;原线圈输入电压有效值为220 V,则副线圈输出电压的有效值为U2=U1=4 V,选项C错误。
2.D　由于变压器原线圈的电压有效值不变,各线圈的匝数不变,所以两个副线圈的电压有效值均不变,即两个灯泡两端的电压有效值不变,灯泡亮度均不变,选项D正确,B、C错误。当滑动变阻器的滑片向下滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻变大,所以通过滑动变阻器的电流变小,这个副线圈中的电流变小,输出功率变小,故变压器的输入功率变小,电流表示数变小,选项A错误。
3.C　由题图乙可知输入电压瞬时值表达式为u=220 sin ωt (V),其中ω=,T=2×10-2 s,代入数据可得u=220 sin 100πt (V),故A错误;t=1×10-2 s时,电压的瞬时值为0,但交流电压表的示数为电压有效值,并不为零,故B错误;根据理想变压器中=可知,当滑动触头P顺时针转动时,n2变小,所以输出电压变小,即R两端的电压减小,故C正确;滑动触头P逆时针转动时,n2变大,所以R两端的电压增大,输入功率等于输出功率,故P入=P出=,所以滑动触头P逆时针转动时,A、B间输入功率增大,故D错误。
4.C　设电源输出电压有效值为U,原线圈及其右侧部分的等效电阻为R1,原、副线圈的匝数分别为n1、n2,则有R1=R,滑片P1向a端移动过程中R增大,则R1增大,原线圈中电流减小,灯泡变暗,原线圈两端电压U1增大,匝数不变,则U2将变大,A错误,C正确;原线圈中电流I1=,仅将滑片P2向上端移动,即n2增大,可知I1增大,所以灯泡将变亮,由=,U2=I2R,可得U2=,由于n1、n2的大小关系未知,所以U2不一定变大,B、D错误。故选C。
5.CD　因为穿过原线圈的磁感线并未全部穿过右侧线圈,也有部分穿过左侧线圈,故不满足U1∶U2= n1∶n2,A错误;将滑动变阻器的滑片向上滑动,副线圈的负载电阻变小,副线圈中电流变大,则灯泡亮度变亮,灯泡两端电压变大,则并联部分电压变小,通过R1的电流变小,电流表示数变大,B错误,C正确;用相互绝缘的硅钢片叠成ED型铁芯有利于减小涡流,D正确。
6.A　开关S1始终接a,副线圈电压不变,当滑片P向下滑动时,接入电路的总电阻变大,电流变小,所以电流表的示数均变小,选项B正确;副线圈电压不变,所以电压表V1的示数不变,电压表V2测量的是滑动变阻器的电压,因为总电流变小,所以定值电阻的分压变小,所以滑动变阻器的分压变大,故V2示数变大,选项A错误;保持滑片P的位置不变,将开关S1由a改接b,副线圈电压变大,滑动变阻器的分压变大,所以电容器两端电压变大,电荷量增多,选项C、D正确。故选A。
7.AC　假设副线圈的总电阻为R2,则其等效到原线圈的电阻R1=R2,等效电路如图所示
保持P2位置不变,当自耦理想变压器的滑片P1向下移动时,n1减小,R1=R2减小,根据闭合电路欧姆定律可得I1=,知电流表的示数一定增大,但因为电源内阻与外电阻的大小关系不确定,所以电源输出功率变化情况不能确定,B错误,A正确;保持P1位置不变,当滑动变阻器的滑片P2由b向a滑动时,副线圈的总电阻R2减小,电流表A的示数一定变大,C正确;保持P1位置不变,当滑动变阻器的滑片P2由b向a滑动时,根据分压电路的规律可知小灯泡两端的电压一定增大,小灯泡L一定变亮,D错误。
8.答案　(1)60 V　(2)25 Ω　(3)向上调
解析　(1)设理想变压器原线圈两端的电压为U1,原线圈中的电流为I1,则有:=,I1=
正弦交流电源电压的有效值为:U=U1+I1R,代入数据解得:U=60 V
(2)ab端输入的电压为:U1=UL=×200 V=50 V
流过电流:I1=4I2=4×=4×0.5 A=2 A
则由欧姆定律可知:R'=
代入数据解得:R'= Ω=25 Ω
(3)用电器正常工作时有U2=200 V,对应的电压U1=50 V,而电源电压为U=60 V
欲使用电器RL工作时的功率不大于其额定功率,则U2≤200 V
ab端电压U1≤50 V
则滑动变阻器电阻分压U2≥10 V
故滑动变阻器电阻R≥5 Ω,所以滑片应向上调
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