高考物理一輪練習(xí)高考必考題突破講座11理想變壓器的解題策略

第十一章高考必考題突破講座(十一)1．(2018·江蘇無錫模擬)如圖所示，理想變壓器的輸入端通過燈泡L1與輸出電壓恒定的正弦交流電源相連，副線圈通過導(dǎo)線與兩個(gè)相同的燈泡L2和L3相連，開始時(shí)開關(guān)S處于斷開狀態(tài)．當(dāng)S閉合后，所有燈泡都能發(fā)光，則下列說法中正確的有(C)A．副線圈兩端電壓不變B．燈泡L1亮度變亮，L2的亮度不變C．副線圈中電流變大，燈泡L1變亮，L2變暗D．因?yàn)椴恢儔浩髟?、副線圈的匝數(shù)比，所以L1及L2的亮度變化不能判斷解析在原線圈回路中，U＝I1RL1＋U1，在副線圈回路中，U2＝I2RL，根據(jù)變壓器工作原理有eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，綜合以上各式有U＝I2(eq\f(n2,n1)RL1＋eq\f(n1,n2)RL)，當(dāng)S閉合后，RL減小，通過副線圈的電流I2增大，由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)可知，通過原線圈的電流也增大，故L1因兩端電壓變大而變亮，則原線圈兩端的輸入電壓減小，副線圈兩端的輸出電壓也隨之減小，L2兩端電壓變小，L2變暗，所以只有選項(xiàng)C正確．2．(2018·湖北黃岡模擬)如圖所示的電路中，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝22∶5，原線圈接u＝220eq\r(2)sin100πtV的交流電，電阻R1＝R2＝25Ω，D1、D2為兩只理想二極管，假設(shè)兩二極管的正向電阻為零，反向電阻為無窮大，則副線圈電路中理想交流電流表的讀數(shù)為(B)A．1A B．2AC．eq\r(2)A D．2eq\r(2)A解析由于二極管具有單向?qū)щ娦?，在一個(gè)周期內(nèi)相當(dāng)于只有一個(gè)電阻能夠正常工作，由理想變壓器變壓規(guī)律eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，輸出電壓U2＝50V，所以電流表讀數(shù)I＝eq\f(50,25)A＝2A，選項(xiàng)B正確．3．(多選)如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭．在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則(BC)A．保持Q的位置不動，將P向上滑動時(shí)，電流表讀數(shù)變大B．保持Q的位置不動，將P向上滑動時(shí)，電流表讀數(shù)變小C．保持P的位置不動，將Q向上滑動時(shí)，電流表讀數(shù)變大D．保持P的位置不動，將Q向上滑動時(shí)，電流表讀數(shù)變小解析Q位置不動，副線圈電壓U2不變，當(dāng)P上滑時(shí)，R增大，由P＝eq\f(U\o\al(2,2),R＋R0)可知總功率減小，原線圈電壓U1不變，由P＝U1I1，可知原線圈電流I1減小，故選項(xiàng)A錯誤，B正確；當(dāng)P位置不動，Q上滑時(shí)，由eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)知U2增大，同理分析原線圈電流I1增大，故選項(xiàng)C正確，D錯誤．4．為模擬遠(yuǎn)距離輸電實(shí)驗(yàn)電路圖，兩理想變壓器的匝數(shù)n1＝n4<n2＝n3，四根模擬輸電線的電阻R1、R2、R3、R4的阻值均為R，A1、A2為相同的理想交流電流表，L1、L2為相同的小燈泡，燈絲電阻RL>2R，忽略燈絲電阻隨溫度的變化．當(dāng)A、B端接入低壓交流電源時(shí)(D)A．A1、A2兩表的示數(shù)相同B．L1、L2兩燈泡的亮度相同C．R1消耗的功率大于R3消耗的功率D．R2兩端的電壓小于R4兩端的電壓解析設(shè)A、B兩端所加電壓為U.由歐姆定律知，通過A2表的電流大小I2＝eq\f(U,2R＋RL).通過升壓變壓器升壓后輸出電壓U′＝eq\f(n2,n1)U，降壓變壓器獲得電壓為U′－I1·2R＝eq\f(n2,n1)U－I1·2R，燈泡L1兩端電壓為(eq\f(n2,n1)U－I1·2R)eq\f(n4,n3)，則通過燈泡L1的電流為eq\f(\f(n2,n1)U－I1·2R\f(n4,n3),RL).故由變壓器電流變化規(guī)律得I1＝eq\f(\f(n2,n1)U－I1·2R\f(n4,n3),RL)eq\f(n4,n3).又因?yàn)閚1＝n4<n2＝n3，解上式得I1＝eq\f(U,\f(n2,n1)RL＋\f(n1,n2)·2R).因?yàn)镽L>2R，n2>n1，求差得eq\f(n2,n1)RL＋eq\f(n1,n2)·2R－(RL＋2R)＝(n2－n1)·(eq\f(RL,n1)－eq\f(2R,n2))>0，即eq\f(n2,n1)RL＋eq\f(n1,n2)·2R>RL＋2R，所以I1<I2.選項(xiàng)A錯誤；通過燈泡L1的電流為eq\f(n3,n4)I1＝eq\f(n2,n1)I1＝eq\f(U,RL＋\f(n\o\al(2,1),n\o\al(2,2))·2R)>I2，故燈泡L1亮度更大，選項(xiàng)B錯誤；由于I1<I2，根據(jù)歐姆定律以及電功率的有關(guān)知識可知，選項(xiàng)C錯誤，D正確．5．(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈接有交流電源，當(dāng)副線圈上的滑片P處于圖示位置時(shí)，燈泡L能發(fā)光．要使燈泡變亮，可以采取的方法有(BC)A．向下滑動P B．增大交流電源的電壓C．增大交流電源的頻率 D．減小電容器C的電容解析要使燈泡變亮，可將電壓調(diào)大，或增大副線圈匝數(shù)，即向上滑動P，選項(xiàng)A錯誤，B正確；電容器對交變電流的作用為“通高頻，阻低頻”，且電容越小，阻礙作用越大，故增大頻率，電壓增大，減小電容，電壓減小，選項(xiàng)C正確，D錯誤．電容器的特點(diǎn)：阻直流，通交流，阻低頻，通高頻．6．自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分．一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)．已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上．當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為2.0kW.設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為(B)A．380V5.3A B．380V9.1AC．240V5.3A D．240V9.1A解析理想變壓器功率P1＝P2＝U1I1＝2kW，U1＝220V，可得I1＝eq\f(P1,U1)≈9.1A；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝380V．選項(xiàng)B正確．7．(多選)圖甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖．轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2.V為交流電壓表．當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5000V時(shí)，就會在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w．以下判斷正確的是(BC)A．電壓表的示數(shù)等于5V B．電壓表的示數(shù)等于eq\f(5,\r(2))VC．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是eq\f(n2,n1)>1000 D．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是eq\f(n2,n1)<1000解析