高考物理最新模拟题精练专题510 滑动变阻器开关引起的理想变压器动态电路基础篇.docx

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高考物理最新模拟题精练专题510滑动变阻器开关引起的理想变压器动态电路基础篇

2021年高考物理100考点最新模拟题千题精练（选修3-2）

第五部分交变电流

专题5.10滑动变阻器、开关引起的理想变压器动态电路（基础篇）

一．选择题

1．（2020贵州铜仁市一模）如图所示，一理想变压器的原线圈与稳定的正弦交流电源相连，副线圈与定值电阻R0和均匀密绕的滑线变阻器R串联。

若不考虑温度对R0、R阻值的影响。

在将滑动头P自a匀速滑到b的过程中

A.原线圈输入功率变大B.原线圈两端电压变大

C.R两端的电压变小D.R0消耗的电功率变小

【参考答案】.AC

【命题意图】本题以理想变压器为情景，考查对滑动变阻器滑动头滑动引起的动态变化电路分析和相关知识的理解运用，考查的核心素养是“电路分析”和科学思维能力。

【解题思路】理想变压器原线圈输入电压恒定，根据理想变压器变压关系可知，副线圈输出电压恒定。

在滑动变阻器滑动头P由a匀速滑到b的过程中，滑动变阻器接入电路中电阻减小，副线圈负载电阻变小，副线圈输出电流增大，副线圈电路消耗电功率增大，根据变压器输入电功率等于输出电功率可知，原线圈输入电功率变大，原线圈两端电压不变，选项A正确B错误；在滑动变阻器滑动头P由a匀速滑到b的过程中，滑动变阻器接入电路中电阻减小，副线圈负载电阻变小，副线圈输出电流增大，定值电阻R0两端电压增大，消耗的电功率变大，R两端电压减小，选项C正确BD错误。

【易错警示】解答此题常见错误主要有：

一是对滑动变阻器滑动头P由a匀速滑到b的过程中引起的电阻、电流变化不能正确分析；二是对理想变压器电压关系、电功率关系理解掌握不到位；三是对副线圈电路分析不清楚。

2．（2020天津12区县重点学校联考）心电图仪是将心肌收缩产生的脉动转化为电压脉冲的仪器，其输出部分可等效为一个不计内阻的交流电源，其电压U1会随着心跳频率发生变化。

如图所示，心电仪与一理想变压器的初级线圈相连接，扬声器（等效为一个定值电阻）与一滑动变阻器连接在该变压器的次级线圈。

则（　　）

A．保持滑动变阻器滑片P不动，当U1变小时，扬声器的功率变大

B．保持滑动变阻器滑片P不动，当U1变小时，原线圈电流I1变小

C．若保持U1不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，扬声器获得的功率增大

D．若保持U1不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，副线圈的电流I2增大

【参考答案】B

【名师解析】

AB．保持滑动变阻器滑片P不动，当U1变小时，根据变压器原副线圈的电压与匝数关系可知，次级电压U2减小，则扬声器的功率变小；次级电流减小，则初级电流I1也减小，选项A错误，B正确；

CD．若保持U1不变，则次级电压U2不变，将滑动变阻器滑片P向右滑，则R电阻变大，次级电流I2减小，则扬声器获得的功率减小，选项CD错误。

3.（2020高考模拟示范卷1）如图所示，理想变压器原副线圈匝数比为2∶1，原线圈接交流电u＝20sin100πt（V），保险丝的电阻为1Ω，熔断电流为2A，电表均为理想电表．下列说法正确的有

A.电压表V的示数为14.1V

B.电流表A1、A2的示数之比为2∶1

C.为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为4Ω

D.将滑动变阻器滑片向上移动，电流表A1的示数减小

【参考答案】CD

【名师解析】原线圈电压有效值为，根据变压器原理可得，故电压表V的示数为110V，A错误；根据变压器原理可知，电流强度与匝数成反比，故电流表A1、A2的示数之比为1：

2，B错误；保险丝的电阻为1Ω，熔断电流为2A，为了安全，滑动变阻器接入电路的最小阻值为，C错误；将滑动变阻器滑片向上移动，滑动变阻器接入电路的总电阻增大，副线圈电流强度减小，则原线圈的电流强度也减小，所以电流表A1的示数减小，D正确．

4.（2019江西南昌三模）图甲中理想变压器原、副线圈的匝数之比为n1：

n2＝5：

1，电阻R＝20Ω，L1、L2为规格相同的两只小灯泡，S1为单刀双掷开关．原线圈接正弦交变电源，输入电压u随时间t的变化关系如图乙所示．现将S1接1、S2闭合，此时L2正常发光的功率为P，下列说法正确的是（　　）

A．输入电压u的表达式u＝20sin50πtV

B．若S1换接到2后，R消耗的电功率为0.4W

C．只断开S2后，L1、L2的功率均为P/2

D．只断开S2后，原线圈的输入功率为P/2

【参考答案】D

【命题意图】本题考查变压器动态变化、电功率及其相关知识点。

【解题思路】由输入电压u随时间t的变化关系图像可知，最大值Um=20V，交变电流的周期是T=0.02s，ω＝2π/T＝100π，所以输入电压u的表达式应为u＝20sin（100πt）V，选项A错误；原线圈输入电压U1=20V，由变压器变压公式可副线圈输出电压为U2=4V，若S1换接到2后，R消耗的电功率为PR=U22/R=0.8W，选项B错误；只断开S2后，负载电阻变大为原来的2倍，电压不变，副线圈输出电流变小为原来的一半，L1、L2的功率均变为额定功率的四分之一，选项C错误；根据变压器原线圈的输入功率等于副线圈的功率，只断开S2后，原线圈的输入功率为两个灯泡消耗的电功率之和，为P/4+P/4=P/2，选项D正确。

【方法归纳】对于变压器问题，一般利用变压公式和原副线圈电功率相等解答。

若某个电阻接在电压不变的电路中，消耗的电功率为P，则两个同样的电阻串联接在该电路中，每个电阻消耗的电功率为P/4.

5.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

【参考答案】B

【名师解析】当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，R的阻值变大，变压器的次级电压不变，则次级电流减小，则R1消耗的功率及两端电压均变小，电压表的示数等于变压器次级电压减去R1两端的电压，故电压表的示数变大，选项A错误，B正确；由于当滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，次级电流减小，故初级电流也减小，电流表A1示数变小，选项C错误；若闭合开关s，则变压器的次级电阻减小，次级电流变大，R1的电压变大，则电压表V示数减小，则R2两端电压减小，安培表A2读数减小；次级电流变大，则初级电流变大，则电流表A1示数变大，选项D错误；故选B.

【分析】滑动变阻器的滑动触头P向上滑动时，接入电路中的阻值变大，因输出电压不变，则总电流变小，据欧姆定律确定各表的示数变化．

6.图示电路中，变压器为理想变压器，a、b接在电压有效值不变的交流电源两端，R0为定值电阻，R为滑动变阻器。

现将变阻器的滑片从一个位置滑动到另一个位置，观察到电流表A1的示数增大了0.2A，电流表A2的示数增大了0.8A。

则下列说法正确的是（    ）

A. 电压表V1示数增大                     

B. 电压表V2、V3示数均增大

C. 该变压器起升压作用

D. 变阻器滑片是沿cd的方向滑动

【参考答案】D

【名师解析】电流表示数增，说明滑动变阻器接入电路的阻值减小，故应从c向d滑动，故D正确；电压表V1、V2示数不变，故A、B错误；原副墙中的电流和匝数成反比，即n1I1=n1I2，电流变化时，n1△I1=n2△I2，故,应是降压变压器，C错误。

【分析】本题考查变压器的工作原理和变压器电路的动态分析，意在考查考生的理解能力和推理幼变压器的考查主要是考查电压和匝数成正比电流和匝数成反比。

对于动态电各问题，注意几个决定关系输入电压决定输出电压，输出电流决定输入电流，输出功率决定输入功率。

7．如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：

1，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，除R以外其余电阻不计，从某时刻开始开关扳向a，在原线圈两端加上交变电压，其瞬时值表达式为，下列说法中正确的是（　　）

A．时，电压表的读数为22V

B．时，a、c两点电压瞬时值为110V

C．滑动变阻器滑片向上移，电压表和电流表的示数均变大

D．单刀双掷开关由a扳向b，电压表和电流表的示数均变小

【参考答案】A

【名师解析】当单刀双掷开关与a连接时，匝数之比为10：

1，原线圈两端有效值为=220V，所以副线圈电压有效值为22V，故A正确；t=1/600s时，a、c两点电压瞬时值为u1=220sinπ/6（V）=110V，选项B错误；滑动变阻器触头向上移动的过程中，电阻增大，电压不变，电流减小，电流表的示数变小，故C错误；当单刀双掷开关由a扳向b时，匝数之比为5：

1，输出电压增大，电压表和电流表的示数均变大，故D错误；故选A。

点睛：

此题关键是掌握变压器的特点：

匝数与电压成正比，与电流成反比，输入功率等于输出功率；同时做好本题要理解变压器中心抽头的作用：

改变了匝数之比，从而改变了电压之比，也改变了两表的示数．

8.如图，一理想变压器原、副线圈匝数比为4:

1，原线圈与一可变电阻串联后，接入一正弦交流电源；副线圈电路中固定电阻的阻值为R0，负载电阻的阻值R=11R0，是理想电压表；现将负载电阻的阻值减小为R=5R0，保持变压器输入电流不变，此时电压表读数为5.0V，则（    ）

A. 此时原线圈两端电压的最大值约为34V  

B. 此时原线圈两端电压的最大值约为24V

C. 原线圈两端原来的电压有效值约为68V  

D. 原线圈两端原来的电压有效值约为48V

【参考答案】D

【名师解析】当负载电阻的阻值减小为R=5R0时，根据串联电路规律，R两端电压为R0两端电压的5倍，因为电压表测量R两端的电压，所以,故副线圈两端电压为U2=6V，根据公式可得此时原线圈两端电压的有效值为U1=24V,所以此时原线圈两端电压的最大值约为,A正确，B错误；因为变化过程中变压器的输入电流不变，所以对于副线圈中变化前后电流也不变，则变化后电压,变化前，,所以,根据公式可得原线圈两端原来的电压有效值约为48V，D正确，C错误。

【分析】本题考查电压器的工作原理。

在解决理想变压器问题时，需要掌握两个公式，电压规律公式和电流规律公式，还需要知道原线圈的输入功率取决于副线圈消耗的功率，理想变压器不改变交流电的频率。

9.如图所示，理想变压器原线圈的匝数n1=1500匝，副线圈的匝数n2=150匝，R0、R1、R2均为定值电阻，原线圈接u=311sin（100πt）V的交流电源．起初开关S处于闭合状态．下列说法中正确的是（  ）

A. 电压表示数为22V

B. 当开关S断开后，电压表示数变小

C. 当开关S断开后，电流表示数变大 

D. 当开关S断开后，变压器的输出功率减小

【参考答案】D

【名师解析】原线圈接u=311sin（100πt）V的交流电源，所以原线圈电压有效值U1=220V，理想变压器原线圈的匝数n1=1500匝，副线圈的匝数n2=150匝，根据电压与匝数成正比，所以副线圈的电压22V，因R1R2并联再与R0串联，根据欧姆定律得电压表示数小于22V，故A错误；

当开关S断开后，副线圈总电阻增大，副线圈的电压不变，副线圈的电流减小，R0两端电压减小，所以电压表示数增大．故B错误

当开关S断开后，副线圈总电阻增大，副线圈的电压不变，输出功率减小，所以输入的功率减小，所以电流表示数变小，故C错误，D正确；

【分析】输出电压是由输入电压和匝数比决定的，输入的功率的大小是由输出功率的大小决定的，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比，根据理想变压器的原理分析即可．

10.如图所示，理想变压器原、副线圈的匝数比为10：

1，b是原线圈中心的抽头，电压表和电流表均