物理选择性必修 第二册3 变压器巩固练习

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\l "_Tc9720" 【题型1 理想变压器的制约关系和动态分析】2
\l "_Tc9720" 【题型2 有多个副线圈的变压器】3
\l "_Tc9720" 【题型3 变压器原线圈有负载的电路分析】4
知识点1：理想变压器的制约关系和动态分析
1．电压、电流、功率的制约关系
(1)电压制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定时，输入电压U1决定输出电压U2，即U2＝eq \f(n2U1,n1).
(2)功率制约：P出决定P入，P出增大，P入增大；P出减小，P入减小；P出为0，P入为0.
(3)电流制约：当变压器原、副线圈的匝数比eq \f(n1,n2)一定，且输入电压U1确定时，副线圈中的输出电流I2决定原线圈中的电流I1，即I1＝eq \f(n2I2,n1)(只有一个副线圈时)．
2．对理想变压器进行动态分析的两种常见情况
(1)原、副线圈匝数比不变，分析各物理量随负载电阻变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是R→I2→P出→P入→I1.
(2)负载电阻不变，分析各物理量随匝数比的变化而变化的情况，进行动态分析的顺序是n1、n2→U2→I2→P出→P入→I1.
知识点2：变压器原线圈有负载的电路分析
分析理想变压器原线圈接有负载的问题时，要明确原线圈所在的电路结构，从而确定各物理量之间的关系．
(1)负载与原线圈串联，如图甲所示，
负载会分担一部分电压，原线圈两端的电压U1＝U－UR，
流过负载的电流等于原线圈中的电流，有eq \f(U－UR,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I1,I2)＝eq \f(n2,n1).
甲 乙
(2)负载与原线圈并联，如图乙所示．
负载会分流，原线圈两端的电压U1＝U，流过原线圈的电流I1＝I－IR，有eq \f(U,U2)＝eq \f(n1,n2)，eq \f(I－IR,I2)＝eq \f(n2,n1).
\l "_Tc9720" 【题型1 理想变压器的制约关系和动态分析】
【例1】(多)如图所示为一理想变压器，原线圈接有电压为U1的稳压交流电，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器R的滑片，则( )
A．开关K合在a处，滑片P上滑时，原线圈中的电流将减小
B．开关K合在b处，滑片P下滑时，变压器输入功率将减小
C．保持滑片P的位置不变，开关K由b合到a时，R消耗的功率将减小
D．保持滑片P的位置不变，开关K由a合到b时，原线圈中的电流将减小
【变式1-1】如图所示，理想变压器的副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是( )
A．副线圈两端M、N的输出电压减小
B．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小
C．通过灯泡L1的电流增大
D．原线圈中的电流增大
【变式1-2】(2023·义乌期末)如图所示，变压器为理想变压器，原线圈一侧接在交流电源上，副线圈中电阻变化时变压器输入电压不会有大的波动．R0为定值电阻，R为滑动变阻器，A1和A2为理想电流表，V1和V2为理想电压表．若将滑动变阻器的滑片向下移动，则( )
A．A1示数不变 B．A2示数变大
C．V1示数变大 D．V2示数变小
【变式1-3】(2023·重庆期中)在如图所示的电路中，P为滑动变阻器的滑片，保持理想变压器的输入电压U1不变，闭合开关S，下列说法正确的是( )
A．P向下滑动时，灯泡L变亮
B．P向上滑动时，变压器的输入功率变小
C．P向下滑动时，变压器的输出电压U2不变
D．断开与灯串联的开关S，变压器输入功率增大
\l "_Tc9720" 【题型2 有多个副线圈的变压器】
【例2】如图所示，理想变压器原线圈的匝数为1 000，两个副线圈的匝数分别为n2＝50和n3＝100，L1是“6 V 2 W”的小灯泡，L2是“12 V 4 W”的小灯泡，当原线圈接上交变电压时，L1、L2都正常发光，那么，原线圈中的电流为( )
A.eq \f(1,60) A B.eq \f(1,30) A C.eq \f(1,20) A D.eq \f(1,10) A
【变式2-1】如图所示，接入理想变压器中的四个规格相同的灯泡均正常发光，那么，理想变压器的匝数比n1∶n2∶n3为( )
A．1∶1∶1B．3∶2∶1
C．6∶2∶1D．2∶2∶1
【变式2-2】(多)如图所示，在某一输电线路的起始端接入两个理想变压器，原、副线圈的匝数比分别为n1∶n2＝100∶1和n3∶n4＝1∶100，图中a、b表示理想电流表或理想电压表，已知电压表的示数为22 V，电流表的示数为1 A，则以下说法正确的是( )
A．输电线路总电阻为22 Ω
B．线路输送电能的功率为220 kW
C．a为电压表，b为电流表
D．a为电流表，b为电压表
【变式2-3】如图所示，理想变压器有三个线圈A、B、C，其中B、C的匝数分别为n2、n3，理想电压表的示数为U，理想电流表的示数为I，L1、L2是完全相同的灯泡，根据以上条件不能计算出的物理量是(忽略温度对灯泡灯丝电阻的影响)( )
A．线圈A的匝数 B．灯泡L2两端的电压
C．变压器的输入功率 D．通过灯泡L1的电流
\l "_Tc9720" 【题型3 变压器原线圈有负载的电路分析】
【例3】(多)在如图(a)所示的交流电路中，电源电压的有效值为220 V，理想变压器原、副线圈的匝数比为10∶1，R1、R2、R3均为定值电阻，R2＝10 Ω，R3＝20 Ω，各电表均为理想电表．已知电阻R2中电流i2随时间t变化的正弦曲线如图(b)所示．下列说法正确的是( )
A．所用交流电的频率为50 Hz
B．电压表的示数为100 V
C．电流表的示数为1.0 A
D．变压器传输的电功率为15.0 W
【变式3-1】如图所示，理想变压器原、副线圈匝数比为1∶4，a、b两端接到交流电源上，R1、R2为阻值相同的定值电阻，下列说法正确的是( )
A．副线圈两端电压是电源电压的eq \f(1,4)
B．流过R1的电流是流过R2电流的4倍
C．R1上的电功率是R2上电功率的eq \f(1,16)
D．R1上的电功率是R2上电功率的16倍
【变式3-2】(2022·珠海质检)如图所示，理想变压器的原线圈与交流电源相连，当规格为“2 V 0.4 W”的灯泡正常发光时，R1消耗的功率为0.1 W，已知R1＝10 Ω，R2＝5 Ω，下列说法正确的是( )
A．变压器原线圈中的电流为0.2 A
B．变压器副线圈两端的电压为2 V
C．原、副线圈输入、输出的功率之比为2∶1
D．原、副线圈的匝数比为2∶1
【变式3-3】一理想变压器原、副线圈的匝数比为3∶1，在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻，原线圈一侧接在电压为220 V的正弦式交流电源上，如图所示．设副线圈回路中电阻两端的电压为U，原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k，则( )
A．U＝66 V，k＝eq \f(1,9) B．U＝22 V，k＝eq \f(1,9)
C．U＝66 V，k＝eq \f(1,3) D．U＝22 V，k＝eq \f(1,3)