2022届高考物理一轮复习专题85变压器的基本规律和动态分析练习含解析

这是一份2022届高考物理一轮复习专题85变压器的基本规律和动态分析练习含解析，共8页。试卷主要包含了2s，电压最大值为0，2×104V等内容，欢迎下载使用。

[2021·海口市调研]如图所示，在闭合的铁芯左侧的线圈与滑动变阻器、电池构成闭合电路，a、b、c为三个闭合的不同材料金属圆环．若线圈产生磁感线全部集中在铁芯内，当滑动变阻器的滑动触头从左向右滑动时，下列说法正确的是( )
A.只有b环中有感应电流
B.a、b、c三个环中均有感应电流
C.a、c两环中的感应电流一定相等
D.a、b两环中的感应电动势一定相等
2．某理想变压器原、副线圈的匝数之比为1∶10，当输入电压增加20V时，输出电压( )
A.降低2V B．增加2V
C.降低200VD．增加200V
3.
[2021·辽宁大连市模拟](多选)如图所示，理想变压器的原线圈串联一个电阻R1后接在u＝220eq \r(2)sin100πt(V)的交流电源上，原、副线圈匝数之比为5∶1，副线圈接有R2＝16Ω的用电器，其功率为100W，则( )
A.电压表示数为40V
B.副线圈输出交流电的周期为50s
C.电源的输出功率为110W
D.电阻R1的阻值为40Ω
4．[2021·广东卷]某同学设计了一个充电装置，如图所示．假设永磁铁的往复运动在螺线管中产生近似正弦式交流电，周期为0.2s，电压最大值为0.05V．理想变压器原线圈接螺线管，副线圈接充电电路，原、副线圈匝数比为1∶60.下列说法正确的是( )
A.交流电的频率为10Hz
B.副线圈两端电压最大值为3V
C.变压器输入电压与永磁铁磁场强弱无关
D.充电电路的输入功率大于变压器的输入功率
5．[2021·惠州市调研]如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2＝10∶1，a、b两点间的电压为u＝220eq \r(2)sin100πt(V)，R为可变电阻，P为用铅锑合金制成的保险丝，其电阻可忽略不计，熔断电流为2A．为使保险丝不熔断，可变电阻R连入电路的最小阻值应大于( )
A.eq \f(11\r(2),10)Ω B．1.1Ω
C.11ΩD．11eq \r(2)Ω
6．[2021·湖南卷]如图，理想变压器原、副线圈匝数比为n1∶n2，输入端C、D接入电压有效值恒定的交变电源，灯泡L1、L2的阻值始终与定值电阻R0的阻值相同．在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，下列说法正确的是( )
A.L1先变暗后变亮，L2一直变亮
B.L1先变亮后变暗，L2一直变亮
C.L1先变暗后变亮，L2先变亮后变暗
D.L1先变亮后变暗，L2先变亮后变暗
7.
[2021·沈阳市质检]一台交流发电机的输出电压表达式为u1＝1000eq \r(2)sin100πt(V)，通过匝数比为4∶1的理想降压变压器给若干盏“220V 60W”的灯泡供电，如图所示．输电线总电阻r＝10Ω，其他电阻不计，为了保证灯泡正常发光，接入电路的灯泡数量为( )
A.44B．176
C.195D．783
8．(多选)电流互感器和电压互感器如图所示，已知eq \f(n1,n2)＝eq \f(1,10)，eq \f(n3,n4)＝eq \f(100,1)，电流表示数为5.0A，电压表示数为220V，则下列说法正确的是( )
A.火线中的电流为0.5A
B.火线和地线间的电压为2.2×104V
C.线路的输电功率为1.1×104W
D.线路的输电功率为1.1×106W
9．[2021·昆明市摸底](多选)如图所示的电路中，理想变压器原、副线圈匝数比为3∶1，原线圈接在电压为U0的正弦式交流电源上，定值电阻R1＝R2，变压器原、副线圈两端的电压分别为U1、U2，通过原、副线圈的电流分别为I1、I2，则( )
A.I1∶I2＝1∶3B．I1∶I2＝3∶1
C.U1∶U0＝1∶10D．U2∶U0＝3∶10
10．[2021·湖南师大附中检测](多选)如图所示，面积为0.02m2、内阻不计的100匝矩形线圈ABCD，绕垂直于磁场的轴OO′匀速转动，转动的角速度为100rad/s，匀强磁场的磁感应强度为eq \f(\r(2),2)T．矩形线圈通过滑环与理想变压器相连，触头P可移动，副线圈所接电阻R＝50Ω，电表均为理想交流电表．当线圈平面与磁场方向平行时开始计时，下列说法正确的是( )
A.线圈中感应电动势的表达式为e＝100eq \r(2)cs100t(V)
B.P上移时，电流表示数减小
C.t＝0时，电压表示数为100eq \r(2)V
D.当原、副线圈匝数比为2∶1时，电阻上消耗的功率为50W
11．[2021·成都市摸底]如图甲，理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2＝10∶1，副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12V、电阻为2Ω的电动机M.原线圈输入的交流电压如图乙．闭合开关S，电动机正常工作，电流表示数为1A．下列判断正确的是( )
A.副线圈两端的电压有效值为22eq \r(2)V
B.滑动变阻器R的接入电阻为10Ω
C.电动机输出的机械功率为12W
D.若电动机突然卡住，原线圈输入功率将变小
12．[2021·辽宁五校摸底](多选)如图所示，理想变压器原线圈接电压为220V的正弦交流电，开关S接1时，原、副线圈的匝数比为11∶1，滑动变阻器接入电路的阻值为10Ω，电压表和电流表均为理想电表．下列说法中正确的有( )
A.变压器输入功率与输出功率之比为1∶1
B.1min内滑动变阻器上产生的热量为40J
C.仅将S从1拨到2，电流表示数减小
D.仅将滑动变阻器的滑片向下滑动，两电表示数均减小
13.
[2021·成都七校联考](多选)如图所示，矩形线圈abcd与理想变压器原线圈组成闭合电路，线圈在有界匀强磁场中绕垂直于磁场的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.将原线圈滑片P向下滑动时，灯泡变亮
B.线圈abcd转动过程中，线圈最大磁通量为NBS
C.图示位置时，矩形线圈中磁通量的变化率最大
D.若线圈abcd转动的角速度变为2ω，则变压器原线圈电压的有效值为NBSω
14.
[2021·全能生联考](多选)如图所示，理想变压器原线圈的匝数为n1，副线圈的匝数为n2，原线圈的两端a、b接正弦交流电源，电压表的示数为220V，负载电阻R＝88Ω，电流表的示数为1A．下列判断正确的是( )
A.原线圈的输入功率为88W
B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶2
C.电流表的示数为0.1A
D.若将另一个电阻与原负载R并联，则电流表的示数减小
15.
[2021·山西五地市联考]如图所示，L1、L2、L3、L4为四只规格均为“12V 6W”的灯泡，分别接入理想变压器原、副线圈回路中．a、b两端连接交流电源，交流电流表示数为0.5A，已知灯泡L2正常发光．以下说法正确的是( )
A.a、b端输入功率为18W
B.a、b端输入电压为36V
C.灯泡L1的功率为6W
D.若副线圈回路再并联一只同样的灯泡，L2仍能正常发光
16．如图所示，理想变压器原线圈接在交流电源上，图中各电表均为理想电表．下列说法正确的是( )
A.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R1消耗的功率变大
B.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电压表V示数变大
C.当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，电流表A1示数变大
D.若闭合开关S，则电流表A1示数变大，A2示数变大
专题85 变压器的基本规律和动态分析
1．D 当滑动变阻器的滑动触头从左向右滑动时，线圈中的电流增大，穿过a、b两环的磁通量增加，穿过c环的磁通量始终为零，故a、b两环中有感应电流，c环中无感应电流，ABC错误；通过a、b两环的磁通量的变化率相同，且磁感线全部集中在铁芯内，由法拉第电磁感应定律E＝eq \f(ΔΦ,Δt)知，a、b两环中的感应电动势一定相等，D正确．
2．D 本题考查了变压器的工作原理，意在考查考生的推理能力．
假设理想变压器原线圈的输入电压为U1，则由变压器的工作原理可知eq \f(U1,n1)＝eq \f(U2,n2)，变压器副线圈的输出电压为U2＝10U1；当输入电压增加20V时，即输入电压为(U1＋20) V，则变压器的输出电压为U′2＝10(U1＋20) V，则输出电压的变化量为ΔU＝U′2－U2＝(10U1＋200－10U1) V＝200V，即输出电压增加200V，ABC错误，D正确．
3．ACD
4．B 交流电的周期为0.2s，频率f＝eq \f(1,T)＝5Hz，A错误；根据变压器原、副线圈的电压规律可知eq \f(U1,U2)＝eq \f(n1,n2)，由于原线圈的电压最大值为0.05V，故副线圈的电压最大值为3V，B正确；变压器的输入电压由螺线管与永磁铁相对运动产生，故输入电压与永磁铁的磁场强弱有关，C错误；理想变压器的输入功率等于输出功率，D错误．
5．B 由a、b两点间的电压为u＝220eq \r(2)sin100πt(V)，可知变压器原线圈输入电压U1＝220V，根据变压器变压公式可得变压器输出电压U2＝eq \f(n2,n1)U1＝22V，保险丝熔断电流为2A，原线圈中电流为I1＝2A时，由U1I1＝U2I2可得副线圈中电流为I2＝20A，此时保险丝会熔断．R连入电路的最小阻值应大于eq \f(U2,I2)＝1.1Ω，B正确.
6．A
在滑动变阻器R的滑片从a端滑动到b端的过程中，副线圈电路中的总电阻先增大后减小，将副线圈电路中的电阻等效到原线圈电路中，等效电路图如图所示，根据理想变压器的原理可得R′＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(n1,n2)))eq \s\up12(2)R副，故R′先增大后减小，则通过灯泡L1(原线圈)的电流先减小后增大，故灯泡L1先变暗后变亮，灯泡L1两端的电压先减小后增大，则原线圈两端的电压先增大后减小，由于理想变压器原、副线圈的匝数比固定，根据原、副线圈匝数比与电流的关系知，通过副线圈的电流先减小后增大，根据原、副线圈匝数比与电压的关系知副线圈两端的电压先增大后减小，而灯泡L2所在支路电阻一直减小，则灯泡L2先变亮，之后副线圈两端的电压减小，通过副线圈的电流增大，而R0所在支路电阻一直增大，所以通过R0的电流减小，灯泡L2所在支路电流增大，可见灯泡L2一直变亮，A正确．
7．B 设接入灯泡的数量为n，每盏灯的额定电流为I＝eq \f(P,U)＝eq \f(60,220)A＝eq \f(3,11)A，流过原、副线圈的电流分别为eq \f(1,4)nI和nI，灯泡的额定电压为U，原线圈两端的电压为U原＝4U＝880V，发电机输出的电压有效值U1＝1000V，输电线损耗电压U损＝U1－U原＝(1000－880) V＝120V，由U损＝eq \f(1,4)nIr＝120V，解得n＝176，选项B正确．
8．BD 火线中的电流为流过n1的电流，由eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)得I1＝50A，A错误；n3两端电压为火线与地线间电压由eq \f(n3,n4)＝eq \f(U3,U4)得U3＝2.2×104V，B正确；线路输送功率p＝U3·I1＝1.1×106W，D正确，C错误．
9．AD 10.AD 11.B 12.AC 13.AD 14.AB 15.C
16．B 滑动触头P向上滑动，R电阻大，副线圈两端电压不变，由“串反并同”得电压表示数变大，B正确；流过R1的电流变小，R1的功率变小，A错误；由eq \f(n1,n2)＝eq \f(I2,I1)知n1、n2不变，I2变小，则I1变小，C错误；闭合S，相当于R3支路的电阻变小，则示数变小，副线圈干路电流变大，则原线圈电流变大，D错误．