高考物理复习特训考点十三交变电流电磁振荡与电磁波第101练理想变压器含解析

第101练　理想变压器　

（时间　25分钟）

思维方法

1．变压器联系着两个电路：原线圈电路、副线圈电路．原线圈在原线圈电路中相当于一用电器，副线圈在副线圈电路中相当于电源．

2．变压器的输入电压决定输出电压，但输入电流、功率却由输出电流、功率决定．             

选择题

1．(多选)如图所示，理想变压器的原线圈接在稳压交流电源上，R1、R2、R3是阻值相等的定值电阻，电表A为理想电流表，调节滑片P可以改变原线圈匝数．初始时，开关K处于断开状态，下列说法正确的是(　　)

A.只把滑片P向上滑动，电流表示数将增大

B．只把滑片P向下滑动，电阻R1消耗的功率将增大

C．只闭合开关K，电阻R2消耗的功率将增大

D．只闭合开关K，电流表示数将变大

2．一理想自耦变压器如图所示，环形铁芯上只绕有一个线圈，将其接在a、b间作为原线圈．通过滑动触头取该线圈的一部分，接在c、d间作为副线圈．在a、b间接电压为U1的交变电流，其瞬时值表达式为u＝220sin 50πt(V)，c、d间的输出电压为U2，在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中，下列说法正确的是(　　)

A．U1＝110 V

B．U2>U1

C．U2逐渐减小

D．c、d间输出交流电的频率为50 Hz

3．(多选)[2022·四川德阳市一诊]如图甲所示，一理想变压器原、副线圈匝数之比为11∶2，其原线圈两端接入如图乙所示的正弦交流电，副线圈通过电流表与负载电阻R相连．若交流电压表和交流电流表都是理想电表，则下列说法中正确的是(　　)

A．变压器输入电压的最大值是220 V

B．电压表的示数是40 V

C．若电流表的示数为0.50 A，变压器的输入功率是20 W

D．原线圈输入的正弦交变电流的频率是100 Hz

4．(多选)如图所示，足够长的两条平行金属导轨竖直放置，其间有与导轨平面垂直的匀强磁场，两导轨通过导线与检流计G1、线圈M接在一起．N是绕在“□”形铁芯上的另一线圈，它与检流计G2组成闭合回路．现有一金属棒ab沿导轨由静止开始下滑，下滑过程中与导轨垂直且接触良好，在ab下滑的过程中(　　)

A.通过G1的电流是从左端进入的

B．通过G2的电流是从右端进入的

C．检流计G1的示数逐渐增大，达到最大值后恒定

D．检流计G2的示数逐渐减小，最后趋于一不为零的恒值

5．科学中心某款手摇点火器原理如图所示．当钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花．已知匀强磁场的磁感应强度B大小为0.2 T，手摇发电机线圈的面积为0.25 m2，共50匝，不计内阻，变压器为理想变压器，其原、副线圈匝数比为1∶100.下列说法正确的是(　　)

A．线圈转速等于2 r/s时，点火器可以产生电火花

B．线圈转速等于4 r/s时，点火器可以产生电火花

C．电压表的示数为5 V时，点火器可以产生电火花

D．电压表的示数为25 V时，点火器可以产生电火花

6．如图所示为某种电吹风机电路图，a、b、c、d为四个固定触点．绕O点转动的扇形金属触片P，可同时接触两个触点，触片P处于不同位置时，电吹风机可处于停机、吹冷风和吹热风三种状态．n1和n2分别是理想变压器原、副线圈的匝数，该电吹风机的各项参数如下表所示．下列说法正确的是(　　)

A.触片P同时接触b、c两个触点时电吹风机吹热风

B.理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2＝3∶11

 C．电吹风机吹热风时电热丝上的电流为 A

 D．小风扇的内阻为8 Ω

7．[2022·吉林省白山市一模]在图示电路中，理想变压器原线圈的匝数为220，副线圈的匝数可调，L1、L2、L3和L4是四个相同的灯泡．当在a、b两端加上瞬时值表达式为u＝220sin 100πt(V)的交变电压时，调节副线圈的匝数，使四个灯泡均正常发光．下列说法正确的是(　　)

A.变压器副线圈的匝数为440

B.灯泡的额定电压为55 V

C.变压器原线圈两端电压为220 V

D.穿过变压器原线圈的磁通量变化率的最大值为0.1 V

第101练　理想变压器

1．答案：BD

解析：只把滑片P向上滑动，原线圈匝数增大，根据＝可知，副线圈两端电压U2变小，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈中电流变小，副线圈功率P2＝I2U2变小，则输入功率变小，输入电压不变，则原线圈电流变小，电流表示数将变小，故A错误．只把滑片P向下滑动，原线圈匝数变小，副线圈两端电压U2变大，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈中电流变大，根据P＝IR1，可知电阻R1消耗的功率将增大，故B正确．只闭合开关K，副线圈所在电路总电阻变小，匝数比和输入电压不变，则输出电压不变，根据闭合电路欧姆定律可知，副线圈所在电路干路电流变大，R1分压变大，则R2两端电压变小，R2消耗的功率将减小；副线圈所在电路干路电流变大，变压器输出功率变大，则输入功率变大，输入电压不变，则原线圈中电流变大，电流表示数将变大，故C错误，D正确．

2．答案：C

解析：根据题意可知U1＝ V，A项错误；根据理想变压器的变压规律有＝，结合n1>n2，可知U2<U1，B项错误；在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中n2逐渐减小，结合上述分析可知U2也逐渐减小，C项正确；根据u＝220sin 50πt（V）可知2πf＝50π，解得交流电的频率为f＝25 Hz，D项错误．

3．答案：BC

解析：由题图乙可知交流电压最大值Um＝220 V，故A错误；输入电压的有效值为220 V，根据变压器电压与匝数成正比知电压表示数U2＝U1＝40 V，电压表的示数是40 V，选项B正确；流过电阻中的电流为0.5 A，变压器的输入功率是P入＝P出＝U2I2＝40×0.5 W＝20 W，故C正确；变压器不改变频率，由题图乙可知交流电周期T＝0.02 s，可由周期求出正弦交变电流的频率是50 Hz，故D错误．

4．答案：BC

解析：金属棒ab沿导轨下滑，根据右手定则可知，在ab下滑的过程中，产生的感应电流方向由a到b，所以通过G1的电流是从右端进入的，故A错误．金属棒ab开始时做加速运动，所以在线圈M中产生的磁场逐渐增大，变化的磁场通过另一线圈N，产生了感应电流，在线圈M中是向下且逐渐变大的磁场，根据楞次定律可知，在线圈N中感应电流产生的磁场向下，所以通过G2的电流是从右端进入的，故B正确．由于金属棒ab开始时做加速运动，产生的感应电流逐渐变大，同时受到的安培力也在增大，安培力与重力平衡后，G1中的电流恒定，线圈M中的磁场不再变化，那么在线圈N中就不能产生感应电流，所以检流计G1的示数逐渐增大，最后达到最大值不变，检流计G2的示数逐渐减小，最后减为零，故C正确，D错误．

5．答案：B

解析：线圈在匀强磁场中转动产生交流电，设转速为n，则发电机的最大电动势为Em＝NBSω＝ NBS·2πn，发电机的最大电动势等于变压器原线圈两端电压的最大值，即U1m＝Em，根据理想变压器原、副线圈的匝数比等于其两端电压之比，有＝＝；钢针和金属板间瞬时电压超过5 000 V时可以产生电火花，现令U2m＝5 000 V，联立各式解得U1m＝50 V，n＝ r/s≈3.18 r/s，故线圈转速等于2 r/s时，点火器不能产生电火花，线圈转速等于4 r/s时，点火器能产生电火花，故A错误，B正确；电压表的示数为原线圈两端的电压有效值，恰好能点火时，电压表示数UV＝＝25 V，5 V和25 V均小于25 V，故C、D错误．

6．答案：D

解析：小风扇与电热丝同时接入电路时吹热风，触片P应同时接触c、d两个触点，A错误；根据变压器的原线圈、副线圈的匝数与电压的关系有＝，代入数据得＝，B错误；电吹风机吹热风时电热丝的热功率为P＝P热入－P冷入＝（460－60） W＝400 W，则电热丝上的电流为I1＝＝ A，C错误；小风扇的内耗功率为Pr＝P冷入－P出＝（60－52） W＝8 W，又流过小风扇的电流为I＝＝ A＝1 A，则由Pr＝I2r得r＝＝ Ω＝8 Ω，D正确．

7．答案：B

解析：四个灯泡均正常发光，且灯泡均串联在电路中，说明通过变压器原、副线圈中的电流相同，根据＝，可得变压器副线圈的匝数n2＝n1＝220，故A错误；根据题意，a、b两端电压的有效值为U＝ V＝220 V，设每个灯泡的额定电压为U0，原线圈两端电压为U1，则有U＝2U0＋U1，又＝，联立可得U0＝55 V，U1＝110 V，故B正确，C错误；原线圈两端电压的最大值为Um＝U1＝110 V，根据法拉第电磁感应定律有Um＝n1，解得穿过原线圈的磁通量变化率的最大值为 V，故D错误．