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专题强化练8　理想变压器的动态分析
40分钟
1.一理想变压器原、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、副线圈中的电流都减小
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.如图所示,某理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=4∶1,L1、L2为两个相同的灯泡,R2=2 Ω,当开关S1闭合、S2断开时,两灯泡均能正常发光;当开关S2闭合、S1断开时,两灯泡仍均能正常发光。则R1的阻值是 (　　)
A.32 Ω　　　　B.16 Ω　　　　C.10 Ω　　　　D.50 Ω
3.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为n1∶n2=2∶1,输入端接在u=30 sin 100πt (V)的交流电源上,R1为电阻箱,副线圈所连的电阻R=10 Ω,电表均为理想电表。下列说法正确的是 (　　)
A.当R1=0时,电压表的读数为15 V
B.当R1=0时,若将电流表换成规格为“5 V　5 W”的灯泡,灯泡能正常发光
C.当R1=10 Ω时,电流表的读数为1 A
D.当R1=10 Ω时,电压表的读数为6 V
4.如图所示,一理想变压器的原线圈连接一灯泡L(电阻不变),接在输出电压有效值恒定的正弦式交流电源上,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.如图所示,理想变压器原线圈接入交流电源,副线圈电路中R1、R2、R3和R4均为定值电阻,开关S是闭合的。V1和V2为理想电压表,读数分别为U1和U2;A1、A2和A3为理想电流表,读数分别为I1、I2和I3。现断开S,U1数值不变,则 (　　)
A.U2不变、I3变大　　　　　　　　B.U2变小、I3变大
C.I1不变、I2变小　　　　　　　　D.I1变大、I2变大
6.某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.(多选题)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.(多选题)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数之比为2∶1,a、b接一输出电压恒为U的正弦式交流电源,其中R2为滑动变阻器,R1、R3为定值电阻,电流表、电压表均为理想交流电表,电压表V1的示数用U1表示,电压表V2的示数用U2表示,电流表A1的示数用I1表示,电流表A2的示数用I2表示,下列判断正确的是 (　　)
A.电压表V1的示数为
B.P向下缓慢滑动的过程中,I1减小,U1增大
C.P向下缓慢滑动的过程中,R3消耗的功率增大
D.P向下缓慢滑动的过程中,=R3,=
9.(多选题)如图所示,一理想变压器,原线圈a匝数为1 000,闭合铁芯上绕有一个带有中心抽头的副线圈,从中心抽头1处将副线圈分成匝数相同的b、c两部分,变压器原线圈两端接电压为u=220 sin 100πt (V)的交流电源,已知电流表A1、A2和电压表V均为理想交流电表,单刀双掷开关K合向1时电流表A1、A2的示数分别为0.25 A和1.0 A,下列说法正确的是 (　　)
A.整个副线圈的总匝数为250
B.开关接2时电压表示数为110 V
C.开关接2时电流表A1示数为1.0 A
D.开关接2时与接1时相比,电压表与电流表A1示数的比值不变
答案与分层梯度式解析
专题强化练8　理想变压器的动态分析
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、副线圈中的电流都减小,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.A　当开关S1闭合、S2断开时,R1与原线圈并联,此时原线圈两端电压为U1,通过R1的电流为IR1=,通过灯泡L1的电流为I1,则副线圈两端电压为U2=U1=U1,两灯泡均能正常发光,说明灯泡L2的额定电压为U1,又因为两灯泡相同,故L1的额定电压也为U1,通过两灯泡的电流相等,输入端电压为U=U1+U1=U1,由原、副线圈中电流和匝数的关系可知=,当开关S2闭合、S1断开时,两灯泡仍均能正常发光,说明灯泡两端电压依然是额定电压,通过灯泡L1的电流为I1,则副线圈中的电流为I2=+I1,又=,联立解得R1=16R2=32 Ω,故选A。
3.B　当R1=0时,根据理想变压器原、副线圈两端电压与匝数之间的关系,有=,其中U1==30 V,解得U2=15 V,即电压表的读数为15 V,故A错误;若将电流表换成规格为“5 V　5 W”的灯泡,假设灯泡正常发光,由部分电路欧姆定律可得I2=,又P灯=,联立解得I2=1 A,灯泡的额定电流I灯==1 A=I2,假设成立,故B正确;当R1=10 Ω时,交流电源的电压有效值为U==30 V,由理想变压器原、副线圈中电流和电压与匝数的关系,可得=,=,又I1R1+U1=U,I2R=U2,联立解得I2=1.2 A,U2=12 V,故C、D错误。故选B。
4.C　设电源输出电压的有效值为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=,所以U2不一定变大,B、D错误。故选C。
5.A　根据理想变压器原、副线圈电压跟匝数的关系有=,U1数值不变,匝数比不变,则U2不变,断开S,并联电路的电阻变大,副线圈的总电阻变大,由于副线圈两端电压不变,所以副线圈中电流减小,即I2变小,原线圈中的电流也减小,即I1变小,由于副线圈中电流减小,所以副线圈电路中R1两端的电压减小,并联电路两端电压将增大,则I3变大。故选A。
6.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,副线圈所接负载的总电阻变大,副线圈中电流变小,则原线圈中电流变小,所以电流表的示数均变小,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,因为副线圈中电流变小,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,B正确;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,所带电荷量的最大值增大,选项C、D正确。故选A。
7.AC　假设副线圈所接电路中的总电阻为R2,则变压器和副线圈中所接负载的等效电阻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,副线圈所接电路中的总电阻R2减小,副线圈中电流增大,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.BD　变压器原线圈两端的电压为U0=U-I1R1,根据理想变压器原、副线圈两端电压与匝数的关系可知=,电压表V1的示数U1==<,故A错误;设副线圈所接电路中总电阻为R,将变压器和副线圈所接总电阻等效成一个定值电阻R',则R'=R,P向下缓慢滑动的过程中,滑动变阻器R2接入电路的电阻增大,则R'增大,原线圈中电流减小,即I1变小,原线圈两端的电压U0增大,原、副线圈匝数不变,则副线圈两端的电压增大,即U1增大,根据理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系,副线圈中电流减小,即I2减小,R3消耗的功率减小,故B正确,C错误;P向下缓慢滑动的过程中,根据欧姆定律可知U2=I2R3,可得=R3,根据理想变压器原、副线圈中电流与匝数的关系可知,=,可得U0=U-I1R1=U-R1,根据理想变压器原、副线圈两端电压与线圈匝数的关系可知,=,可得U1=-R1,可得=,故D正确。故选B、D。
9.BC　当开关合向1时,根据变压器原、副线圈中电流与匝数的关系可得===,解得n2=250,整个副线圈的总匝数为250×2=500,故A错误;当开关K合向1时,根据==,解得U2=55 V,故电阻R的阻值为R== Ω=55 Ω,变压器原线圈两端电压有效值为U1=220 V,则开关接2时,根据==,可得U'2=110 V,A2示数为I'2== A=2 A,故根据==,解得A1示数为I'1=1 A,故B、C正确;当开关K合向1时,电压表与电流表A1示数的比值为=≠=,故D错误。故选B、C。
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