电磁学篇11 等效阻抗秒解变压器动态问题（讲练）-【答题技巧】最新高考物理答题技巧与模板构建

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一.应用技巧
1.变压器原线圈接有负载R时，原、副线圈的制约关系依然成立，但电路输入的总电压U不再等于变压器原线圈的电压U1，而是U＝U1＋U负载，显然U≠U1.变压器原、副线圈两端的功率也始终相等，但电路输入的电功率P也不等于原线圈两端的功率P1，而是P＝P1＋P负载．
2.等效负载电阻法
变压器等效负载电阻公式的推导：
设理想变压器原副线圈的匝数之比为n1：n2，原线圈输入电压为U1，副线圈负载电阻为R，如图1（1）所示，在变压器正常工作时，求a、b间的等效电阻。
先画出等效电路图如图1（2）所示，设变压器等效负载电阻为
在（1）中由变压器的分压规律：得：
，所以负载电阻R消耗的功率为：
在（2）中等效电阻消耗的功率为：
因，所以等效电阻为：（重要结论）
【例】一含有理想变压器的电路如图所示，图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3 Ω、1 Ω和4 Ω，A为理想交流电流表，U为正弦交流电压源，输出电压的有效值恒定。当开关S断开时，电流表的示数为I；当S闭合时，电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为
A．2 B．3 C．4 D．5
二、实战应用(应用技巧解题，提供解析仅供参考)
1．我国是全球唯一掌握超特高压直流输电技术的国家。下图是特高压直流输电系统的模拟图（只显示变压与传输部分），则以下说法正确的是（ ）
A．题中描述的“特高压直流输电”，说明变压器可以直接对直流电进行变压作用
B．变压器在升压过程中频率随着电压的增大而升高
C．在输电功率一定条件下，输电电压提高十倍，线路损耗功率将降低为原来的一百分之一
D．在上图中，用户接入电路的用电器越多，流过的电流越大，由匝数比等于电流的反比可知，流过电阻的电流变小
2．理想变压器及其前后电路如图所示，ab间接电压为U的交流电，变压器原副线圈的匝数比为3:1，R1:R2=3:1。下列做法能增大变压器副线圈输出电压的是（ ）
A．将R1、R2调换位置B．给R2并上一个等值电阻
C．ab间换接频率更高的交流电D．ab间换接电压为2U的直流电
3．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为，正弦交流电源电压为，电阻，，滑动变阻器最大阻值为，滑片P处于正中间位置，则下列说法中正确的是（ ）
A．通过的电流为
B．电压表读数为
C．若向上移动P，电压表读数将变大
D．若向上移动P，变压器副线圈输出功率将变大
4．如图，是某风力发电节能路灯的电路简化图。风速为v时，交流发电机的电动势表达式为，能感应风速大小的调节器（不消耗副线圈电路的电能）可以控制变压器副线圈的滑片P上下移动，使灯泡始终保持额定电压正常发光，下列说法正确的是（ ）
A．风速变大时，流过灯泡的电流变大
B．风速变大时，滑片P将向上移动
C．风速变大时，变压器的输入电压变大
D．风速变大时，变压器的输出电压变大
5．如图所示，一个面积为S、匝数为N的金属线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，线圈两端通过电刷与图示的电路连接，线圈内阻不计。无光照时，光敏电阻与定值电阻的阻值相等，均为R；光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小。理想变压器的原、副线圈的匝数比为k（k＞1），电路中的电表均可视为理想电表，则（ ）
A．开关S处于断开状态时，减小光照强度，电压表的示数增大，电流表的示数变小
B．从图示位置开始计时，线圈转动时产生的感应电动势的瞬时值表达式为
C．开关S处于闭合状态时，将用黑纸包裹，的电功率为
D．将用黑纸包裹，断开开关S，理想交流电压表的示数为；闭合开关S，理想交流电压表的示数为，可算出
6．如图所示为某小型发电站高压输电示意图。升压变压器原、副，线圈两端的电压分别为和，降压变压器原副线圈两端的电压分别为和。在输电线路的起始端接入两个互感器，两个互感器原、副线圈的匝数比分别为10：1和1：10，各互感器和电表均为理想的，则下列说法正确的是（ ）
A．若电压表的示数为220V，电流表的示数为10A，则线路输送电功率为110kW
B．若保持发电机输送功率一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗功率增加
C．若发电机输出电压一定，若用户数减少，为维持用户电压一定，可将滑片P上移
D．若保持发电机输出电压一定，仅将滑片Q下移，输电线损耗电压增加
7．为了研究输电线上的电阻对远距离输电的影响，某同学设计了如图所示电路，考虑到安全因素未加装升压变压器。交流发电机接在a、b之间（未画出），忽略发电机线圈的电阻。开动发电机，待输出电压稳定后，闭合开关S，下列说法正确的是（ ）
A．若阻值调到某值（不为零）时，将滑片P向上滑动，则消耗的电功率将增加
B．若阻值调到零时，将滑片P向上滑动，则消耗的电功率将增加
C．若阻值调到某值（不为零）时，将滑片P向上滑动，则电压表示数将增加
D．若阻值调到零时，将滑片P向上滑动，则电压表示数将增加
8．如图，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P1初始位置在副线圈正中间，输入端接入电压有效值恒定的交变电源。定值电阻R1的阻值为R，滑动变阻器R2的最大阻值为9R，滑片P2初始位置在最右端。理想电压表V的示数为U，理想电流表A的示数为I。下列说法正确的是（ ）
A．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，I减小，U不变
B．保持P1位置不变，P2向左缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率增大
C．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，I减小，U增大
D．保持P2位置不变，P1向下缓慢滑动的过程中，R1消耗的功率减小
9．如图，理想变压器原、副线圈匝数比为，输入端、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的阻值相同。在滑动变阻器的滑片从端滑动到端的过程中，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
10．如图所示，两理想变压器间接有电阻R，电表均为理想交流电表，a、b接入电压有效值不变的正弦交流电源。闭合开关S后（ ）
A．R的发热功率不变B．电压表的示数不变
C．电流表的示数变大D．电流表的示数变小
11．如图所示，理想变压器原线圈输电线上接有定值电阻R，AB端接正弦交流电，副线圈上接有两个相同的灯泡L1和L2。开始时，电键K断开。当K接通时（ ）
A．副线圈两端的输出电压减小B．副线圈的输出电流减小
C．灯泡L1消耗的功率变大D．原线圈中的电流增大
12．在如图所示的电路中，变压器为理想变压器，定值电阻，滑片P上方原线圈匝数与下方原线圈数之比为1:3，S为单刀双掷开关，在c、d端输入正弦交流电，S合向a，消耗的功率之比为1:8，则（ ）
A．S合向a，、两端的电压之比为1:4
B．S合向a，、两端的电压之比为1:2
C．S合向a与S合向b，两端的电压之比为22:27
D．S合向a与S合向b，两端的电压之比为22:25
13．在如图所示的电路中，理想变压器的原、副线圈的匝数比为，在a、b端输入电压为的正弦交流电，为定值电阻，调节电阻箱，当时，电压表、电流表的示数分别为U、I，则下列说法正确的是（ ）
A．B．C．D．
14．如图所示，滑动触头N与理想变压器的副线圈接触，、均为滑动变阻器，变压器输入正弦交变电流。下列操作中，可使灯泡变亮的是（ ）
A．仅提高输入电压B．仅将的滑片左移
C．仅将的滑片上移D．仅将触头N下移
15．如图，理想变压器原线圈与定值电阻R0=18Ω、一只理想二极管和电流表串联后接在u=36sin100πt（V）的交流电源上，理想变压器原、副线圈总匝数相同，滑动触头P0初始位置在副线圈正中间，原、副线圈匝数比为n。定值电阻R1=6Ω，滑动变阻器R的最大阻值为30Ω，滑片P1初始位置在R=3Ω处。电流表、电压表均为理想交流电表，电源内阻不计，下列说法正确的是（ ）
A．若保持P0位置不变，P1向上滑动，则电压表示数变大，电流表示数变小
B．若保持P1位置不变，P0向下滑动，则电压表示数先变大后变小，电流表示数变小
C．若保持P0位置不变，P1向上滑动，当R=18Ω时，理想变压器的输出功率有最大值9W
D．若保持P1位置不变，P0向下滑动，当n=3时，理想变压器的输出功率有最大值4.5W