2020-2021学年第三章 交变电流综合与测试课后复习题

第三章　交变电流

专题强化练9　理想变压器的动态分析

一、选择题

1.(2019天津高三期末,)如图所示电路中,变压器为理想变压器,a、b接在电压有效值不变的交流电源两端,R0为定值电阻,R为滑动变阻器。现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A。则下列说法正确的是(　　)

A.电压表V1的示数增大

B.电压表V2、V3的示数均增大

C.该变压器起升压作用

D.变阻器的滑片是沿c→d的方向滑动的

2.(2020河北邢台一中高二月考,)如图所示的电路中,理想变压器的输入端接一正弦交变电流,保持电压U1不变,P为滑动变阻器的滑片,闭合开关S,下列说法正确的是(　　)

A.只增加原线圈匝数,变压器的输出电压变大

B.只减少副线圈匝数,变压器的输出功率变小

C.只断开开关S时,变压器的输出电压变大

D.只将P向下滑动时,滑动变阻器消耗的功率一定变大

3.(2020山东济南历城二中高三期末,)如图所示,理想变压器的原线圈连接电压为U的正弦交流电源,电源输出电压的有效值恒定。R1和R2为定值电阻,R3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.R1两端的电压减小

D.R2消耗的功率增大

4.(2020广东高三上摸底,)如图甲所示为理想调压变压器,原线圈A、B端的输入电压如图乙所示,则当此变压器工作时,以下说法正确的是(　　)

A.若滑动触头P处于某一确定位置,当滑动变阻器R的滑片下滑时,电流表示数将变小

B.若滑动触头P处于某一确定位置,当滑动变阻器R的滑片上滑时,电压表示数变大

C.若滑动触头P和滑动变阻器R的滑片同时上移,则电流表示数一定变大

D.若滑动变阻器的最大阻值为100 Ω,且滑动变阻器R的滑片置于最上端,则在滑动触头P滑动的过程中,电流表的示数变化范围为0~2.2 A

5.()如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1,b是原线圈的中心抽头,电压表和电流表均为理想电表,从某时刻开始在原线圈的c、d两端加上交变电压,其瞬时值表达式为u1=220 sin 100πt(V),则下列说法正确的是(　　)

A.当t= s时,c、d间的电压瞬时值为110 V

B.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为22 V

C.当单刀双掷开关与a连接时,在滑动变阻器的滑片P向上移动的过程中,电压表和电流表的示数均变小

D.当单刀双掷开关由a扳向b时,电压表和电流表的示数均变小

6.(2020河北衡水武邑中学高三上月考,)如图所示,一理想变压器接入一正弦交流电源,原线圈与一可变电阻串联,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节。在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑片,V是理想交流电压表。现进行如下操作,并保持变压器原线圈输入电流不变,则(　　)

A.保持Q的位置不变,将P向上滑动时,电压表读数变小

B.保持Q的位置不变,将P向上滑动时,副线圈两端的电压变小

C.保持P的位置不变,将Q向上滑动时,电压表读数变大

D.保持P的位置不变,将Q向上滑动时,变压器的输出功率变小

7.()(多选)如图,矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路,线圈绕垂直于磁场方向的bc边匀速转动,磁场只分布在bc边的左侧,磁感应强度大小为B,线圈面积为S,转动角速度为ω,匝数为N,线圈电阻不计。下列说法正确的是(　　)

A.将原线圈抽头P向上滑动时,灯泡变暗

B.电容器的电容C变大时,灯泡变暗

C.图示位置时,矩形线圈中瞬时感应电动势最大

D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω,则变压器原线圈两端电压的有效值为NBSω

8.(2020浙江新高考高三上预测,)有一台理想变压器及所接负载如图所示,在原线圈c、d两端加上交变电压。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

9.()(多选)如图甲所示的电路中,理想变压器原、副线圈的匝数之比为5∶1,原线圈输入如图乙所示的电压,副线圈接火灾报警系统(报警器未画出),电压表和电流表均为理想电表,R0为定值电阻,R为半导体热敏电阻(其阻值随温度的升高而减小)。下列说法正确的是(　　)

甲

乙

A.电压表的示数为22 V

B.R处出现火情时,电压表示数减小

C.R处出现火情时,电流表示数增大

D.R处出现火情时,电阻R0消耗的电功率增大

二、非选择题

10.()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),当滑动变阻器接入电路的电阻R=5 Ω时,用电器RL正常工作。则:

(1)正弦交流电源的电压U为多大?

(2)a、b之间的等效电阻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,滑动变阻器的滑片只能从R=5 Ω的位置向哪个方向调?

答案全解全析

1.D　电流表A2的示数增大,说明滑动变阻器接入电路的阻值减小,故滑片是从c向d滑动,选项D正确;因=,U1不变,匝数比不变,所以U2不变,故电压表V1、V2的示数不变,选项A、B错误;理想变压器原、副线圈中的电流比和匝数比成反比,即n1I1=n2I2,电流变化时n1ΔI1=n2ΔI2,故==,应是降压变压器,选项C错误。

2.B　根据理想变压器电压和匝数的关系可知,只增加原线圈匝数时,副线圈的输出电压减小,故A错误。只减少副线圈的匝数时,副线圈的输出电压减小,输出功率变小,故B正确。断开开关S时,副线圈所在电路的电阻增大,但匝数不变,变压器输入电压不变,则输出电压不变,故C错误。将P向下滑动时,副线圈输出电压不变,将R0看作电源内阻,当P向下滑动时,滑动变阻器连入电路的电阻增大,但其阻值与R0的阻值大小关系不确定,则滑动变阻器消耗的功率不一定变大,故D错误。

3.B　交流电源的输出电压一定,光照增强,光敏电阻R3的阻值减小,将变压器和负载等效为一电阻,可知电路的总电阻减小,根据闭合电路欧姆定律知,原线圈中的电流增大;根据理想变压器原、副线圈的电流与匝数的关系可知,通过副线圈的电流也增大,选项A错误。副线圈的总电阻减小,相当于多并联了用电器,消耗的功率变大,则副线圈的输出功率变大,选项B正确。副线圈中的电流增大,根据U=IR可知R1两端电压增大,故C错误。由于原线圈电流增大,则电阻R两端电压增大;由于电源输出电压不变,则原线圈输入电压减小,副线圈输出电压减小;又由于R1两端电压增大,则R2两端电压减小,功率减小,选项D错误。

4.D　若滑动触头P处于某一确定位置,则调压变压器次级线圈的电压是确定的,即电压表的示数不变,当滑动变阻器的滑片下滑时,R接入电路的阻值减小,电流表示数变大,故A、B错误。若滑动触头P和滑动变阻器R的滑片同时上移,次级线圈的电压变大,R接入电路的阻值也变大,则电流表示数不一定变大,故C错误。若滑动变阻器R的滑片置于最上端,即R=100 Ω,此时若P在最上端,则此时次级线圈的电压有效值为U==220 V,电流表的示数最大,为Im===2.2 A,则在滑动触头P滑动的过程中,电流表的示数变化范围为0~2.2 A,故D正确。

5.B　把t= s代入瞬时值表达式,可得电压瞬时值为e=220·sin 100π× V=110 V,选项A错误;当单刀双掷开关与a连接时,原、副线圈匝数之比为10∶1,原线圈两端的电压有效值为220 V,所以副线圈两端电压的有效值为22 V,选项B正确;当单刀双掷开关与a连接时,在滑动变阻器的滑片向上移动的过程中,变阻器接入电路的电阻增大,电压表示数不变,电流表的示数变小,选项C错误;当单刀双掷开关由a扳向b时,原、副线圈匝数之比为5∶1,输出电压增大,电压表和电流表的示数均变大,选项D错误。

6.D　保持Q的位置不变,将P向上滑动时,滑动变阻器接入电路的电阻增大;由于变压器原线圈的输入电流不变,匝数比不变,则副线圈中的电流不变,根据U=IR可知电压表示数增大,R0两端电压不变,则副线圈两端的电压变大,选项A、B错误。保持P的位置不变,将Q向上滑动时,由于原线圈电流不变,副线圈匝数增加,根据=可知I2减小;根据U=IR可知电压表示数减小,根据P=I2R可知变压器输出功率变小,选项C错误,D正确。

7.AD　将原线圈抽头P向上滑动时,原线圈的匝数变大,故副线圈输出的电压变小,灯泡变暗,选项A正确;电容器的电容C变大时,电容器对电流的阻碍作用变小,故灯泡变亮,选项B错误;图示位置时,线圈ad边的速度与磁场方向平行,故矩形线圈中瞬时感应电动势最小,选项C错误;若线圈abcd转动的角速度变为2ω,且线圈转动一周的时间内只有半周的时间产生感应电动势,在这半周内,感应电动势的最大值是2NBSω,设变压器原线圈两端电压的有效值为U,则·=T,可得U=NBSω,选项D正确。

8.A　开关S1始终接a,副线圈两端电压不变,当滑片P向下滑动时,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,电流变小,所以电流表的示数均变小,选项B正确;副线圈两端电压不变,所以电压表V1的示数不变,电压表V2测量的是滑动变阻器两端的电压,因为总电流变小,故定值电阻R1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,副线圈两端电压变大,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。

9.ACD　设原线圈输入电压的有效值为U1,则有×+0=×T,代入数据解得U1=110 V,根据=,解得U2=22 V,所以电压表的示数为22 V,选项A正确;R处出现火情时,电压表示数不变,选项B错误;R处出现火情时,R阻值减小,副线圈中的电流增大,输出功率增大,而输入功率和输出功率相等,所以原线圈中电流增大,即电流表示数增大,选项C正确;R处出现火情时,通过R0的电流增大,根据P=I2R可知电阻R0消耗的功率增大,选项D正确。

10.答案　(1)60 V　(2)25 Ω　(3)见解析

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

联立各式代入数据解得U=60 V

(2)a、b间的输入电压为U1=UL=×200 V=50 V

电流I1=4I2=4×=4×0.5 A=2 A

由欧姆定律可得R'== Ω=25 Ω

(3)用电器正常工作时,有U2=200 V,对应原线圈两端的电压为U1=50 V

而电源电压U=60 V

则UR=U-U1=10 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

a、b之间的电压U1<50 V

则滑动变阻器分压UR>10 V

故应使滑动变阻器接入电路的电阻R>5 Ω,所以滑片应向上调。