如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为 10:1 ,电压表为理想电表, R 为光敏电阻(其阻值随光的照射强度增大而减小), 、 、 是三个额定电压均为 10V 的灯泡,其中 、 规格相同。原线圈接入如图乙所示的正弦交流电,三个灯泡均正常发光,设灯泡不会烧坏,下列说法正确的是 ( )
A . 电路中电流 1s 内改变 50 次方向
B . 灯泡 L 1 、 L 2 的电功率之比为 1:5
C . 若将灯泡 换为一个理想二极管,则电压表示数为 11V
D . 若将灯泡 换为一个理想电流表,把照射 R 的光减弱, 、 仍然可能正常发光
BD
【详解】
A .由图乙可知交流电的周期为 ,所以频率为:
所以电路中电流 1s 内改变 100 次方向,故 A 错误;
B .理想变压器原、副线圈匝数比为 10:1 ,故原副线圈电流之比为:
又因为 、 规格相同,所以 的电流等于副线圈电流的一半,所以有流过 、 电流之比为:
因为三个灯泡均正常发光,电压相同,故由:
可知电功率之比等于电流之比,即:
故 B 正确;
C .若将灯泡 换为一个理想二极管,则根据二极管单向导电性可知输入电压图像为:
根据有效值定义可得:
解得有效值 ;理想变压器原、副线圈匝数比为 10:1 ,故副线圈电压为 ,即电压表示数为 ,故 C 错误;
D .若将灯泡 换为一个理想电流表,则原线圈电压增加,副线圈电压增加;把照射 R 的光减弱,则阻值增加,根据:
可知副线圈电流可能不变,流过 、 的电流可能不变,即 、 仍然可能正常发光,故 D 正确。
故选 BD 。
如图,一理想变压器输入端接交流恒压源,输出端电路由 、 和 三个电阻构成。将该变压器原、副线圈的匝数比由 5 : 1 改为 10 : 1 后( )
A . 流经 的电流减小到原来的
B . 两端的电压增加到原来的 2 倍
C . 两端的电压减小到原来的
D . 电阻上总的热功率减小到原来的
CD
【详解】
设变压器初级电压为 U ,则该变压器原、副线圈的匝数比由 5 : 1 改为 10 : 1 后,根据 可知,次级电压由 变为 ,即次级电压变为原来的 ,可知 R 1 两端的电压变为原来的 ,则流经 R 1 的电流减小到原来的 ,选项 A 错误; R 2 两端的电压为 ,则 两端的电压减小到原来的 ,选项 B 错误;同理 R 3 两端的电压为 ,则 两端的电压减小到原来的 ,选项 C 正确;因次级电压变为原来的 ,根据 可知,次级电阻上总的热功率减小到原来的 ,选项 D 正确 .
2015 年 8 月,河南等地出现 39 ℃以上的高温,为了解暑,人们用电扇降温.如图所示为降温所用的一个小型电风扇电路简图,其中理想变压器的原、副线圈的匝数比为 n :1 ,原线圈接电压为 U 的交流电源,输出端接有一只电阻为 R 的灯泡和风扇电动机 D ,电动机线圈电阻为 r .接通电源后,电风扇正常运转,测出通过风扇电动机的电流为 I ,则下列说法正确的是 ( )
A . 风扇电动机 D 两端的电压为 Ir
B . 理想变压器的输入功率为 +
C . 风扇电动机 D 输出的机械功率为 - I 2 r
D . 若电风扇由于机械故障被卡住,则通过原线圈的电流为
BCD
【解析】
电压比等于匝数之比,电动机为非纯电阻器件,风扇消耗的功率为内阻消耗 + 输出的机械功率,被卡住后相当于纯电阻.
【详解】
由变压器的原理可知,风扇电动机 D 两端的电压为 U/n ,因为电风扇中含有线圈,故不能利用欧姆定律求电压, A 错误;由变压器功率特点可知,理想变压器的输入功率等于输出功率为 , B 正确;风扇电动机 D 输出的机械功率为 , C 正确;因为副线圈两端的电压为 U/n ,若电风扇由于机械故障被卡住,则副线圈回路可视为纯电阻电路,该回路的等效电阻为 ,所以副线圈中的电流为 ,通过原线圈的电流为 , D 正确;故选 BCD。
如图所示,理想变压器原副线圈匝数之比为 1:2 ,正弦交流电源电压为 U=12V ,电阻 R 1 = lΩ , R 2 =2Ω ,滑动变阻器 R 3 最大阻值为 20Ω ,滑片 P 处于中间位置,则
A . R 1 与 R 2 消耗的电功率相等
B . 通过 R 1 的电流为 3A
C . 若向上移动 P ,电源输出功率将变大
D . 若向上移动 P ,电压表读数将变大
BC
【解析】
对理想变压器原副线圈的匝数比等于原副线圈的电压之比,等于电流的倒数之比,据此进行分析 .
【详解】
理想变压器原副线圈匝数之比为 1:2 ,可知原副线圈的电流之比为 2:1 ,根据 P=I 2 R 可知 R 1 与 R 2 消耗的电功率之比为 2 : 1 ,选项 A 错误;设通过 R 1 的电流为 I ,则副线圈电流为 0.5I ,初级电压: U-IR 1 =12-I ;根据匝数比可知次级电压为 2 ( 12-I ),则 ,解得 I=3A ,选项 B 正确;若向上移动 P ,则 R 3 电阻减小,次级电流变大,初级电流也变大,根据 P=IU 可知电源输出功率将变大,电阻 R 1 的电压变大,变压器输入电压变小,次级电压变小,电压表读数将变小,则选项 C 正确, D 错误;故选 BC.
如图所示, 、 、 为完全相同的标准电阻,甲、乙两种情况下电阻 、 的功率均为 P ,且匝数之比 均为 ,则 ( )
A . 图甲中 的功率为 16P B . 图乙中 的功率为
C . 图乙中 的功率为 16P D . 图甲中 的功率为
AB
【解析】
图甲中 , 设 R 2 两端电压为 U ,根据电压与匝数成正比,得线圈 n 1 两端的电压为 4U ,根据 P=U 2 /R,R 1 两端的电压是 R 2 两端电压的 4 倍, R 2 的功率为 P= U 2 /R,R 1 的功率为 ,故 A 正确 , D 错误;图乙中 , R 2 、 R 3 是完全相同的电阻,功率均为 P ,由 知,副线圈电流为 I ,副线圈电压均为 U ,根据电压与匝数成正比,有原线圈两端电压为 4U ,根据输入功率等于输出功率,有 4UI 1 = 2P=2UI ,解得 , R 1 的功率 ,故 B 正确, C 错误;故选 AB.
【点睛】
解决本题的关键是知道对于有多个副线圈的理想变压器,任意两个线圈的电压比等于这两个线圈的匝数比,电流比不满足匝数的反比规律,电流关系可通过功率关系得到.
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