《2025年资源库高中物理人教版》

例540 [全国甲2024·19]
如图1-20-37,理想变压器的副线圈接入电路的匝数可通过滑动触头T调节,副线圈回路接有滑动变阻器R、定值电阻R₀和$R_1、$开关S.S处于闭合状态,在原线圈电压U₀不变的情况下,为提高$R_1$的热功率,可以( )

A.保持T不动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动
B.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片位置不变
C.将T向a端移动,滑动变阻器R的滑片向f端滑动
D.将T向b端移动,滑动变阻器R的滑片向e端滑动
【解析】保持T不动,变压器的输出电压不变,并联电路两端电压不变,滑动变阻器R的滑片向f端滑动时,接入电路的电阻减小,由串联电路分压原理可知$R_1$两端的电压增大$,R_1$的热功率增大,A正确；T向b端移动时,变压器副线圈接入电路的匝数减少,变压器的输出电压减小,各电阻两端的电压减小$,R_1$的热功率减小,B错误；T向a端移动时,变压器的输出电压增大,并联电路两端电压增大,滑动变阻器R的滑片向f端滑动,滑动变阻器接入电路的电阻减小,则$R_1$两端的电压增大$,R_1$的热功率增大,C正确；T向b端移动时,变压器副线圈接入电路的匝数减少,变压器的输出电压减小,滑动变阻器R的滑片向e端滑动,滑动变阻器接入电路的电阻变大,则$R_1$两端的电压减小$,R_1$的热功率减小,D错误。
【答案】AC

答案： AC

例541 [湖北新高考]
如图1-20-38所示,理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电,副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻.在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中(两电流表均为理想电表)(A)

A.电流表$A_1$示数减小
B.电流表$A_2$示数增大
C.原线圈输入功率先增大后减小
D.定值电阻R消耗的功率先减小后增大
【解析】在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中,通过取特殊点分析可知,负载的总电阻增大,由于理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电,所以理想变压器输出电压恒定,根据闭合电路欧姆定律可知,理想变压器副线圈中的电流减小,即电流表A_2示数减小,B错误；根据$\frac{I_1}{I_2}= \frac{n_2}{n_1}$可知,理想变压器原线圈中的电流减小,即电流表A_1示数减小,A正确；根据P= UI可知,原线圈的输入功率减小,C错误；定值电阻R两端的电压减小,所以定值电阻R消耗的功率减小,D错误.
【答案】A

答案： A

例542 [湖南新高考]
如图1-20-39,理想变压器原、副线圈总匝数相同,滑动触头$P_1$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$R_1$的阻值为R,滑动变阻器$R_2$的最大阻值为9R,滑片$P_2$初始位置在最右端.理想电压表Ⓥ的示数为U,理想电流表Ⓐ的示数为I.下列说法正确的是(B)


A.保持$P_1$位置不变$,P_2$向左缓慢滑动的过程中,I减小,U不变
B.保持$P_1$位置不变$,P_2$向左缓慢滑动的过程中$,R_1$消耗的功率增大
C.保持$P_2$位置不变$,P_1$向下缓慢滑动的过程中,I减小,U增大

D.保持P_2位置不变,P_1向下缓慢滑动的过程中,R_1消耗的功率减小
【解析】由题意可知,初始时原、副线圈的匝数比为2:1,则副线圈的电流为2I,根据欧姆定律可得副线圈的电压有效值为U_2= 2IR_1,则变压器原线圈的电压有效值为U_1= 2U_2= 4IR_1,设输入交流电的电压有效值为U₀,则U₀= 4IR_1+IR_2,可得$I= \frac{U_0}{4R_1+R_2}$,保持P_1位置不变,P_2向左缓慢滑动的过程中,R_2不断减小,I不断变大,根据U_1= 4IR_1,可知变压器原线圈的电压有效值变大,输入电压有效值不变,则R_2两端的电压不断变小,则电压表示数U变小,原线圈的电压和电流都变大,则功率变大,根据原、副线圈的功率相等,可知R_1消耗的功率增大,B正确,A错误；设原、副线圈的匝数比为n:1,同理可得$U_1'= n^2IR_1$,则U₀= n^2IR_1+IR_2,整理可得$I= \frac{U_0}{n^2R_1+R_2}$,保持P_2位置不变,P_1向下缓慢滑动的过程中,n不断变大,则I变小,对R_2由欧姆定律可知U= IR_2,可知U不断变小,根据原、副线圈的功率相等可知R_1消耗的功率$P_0= IU_1'= \frac{U_0}{n^2R_1+R_2}\cdot(U_0-\frac{U_0R_2}{n^2R_1+R_2})$,整理可得$P_0= \frac{U_0^2}{n^2R_1+\frac{R_2^2}{n^2R_1}+2R_2}$,可知n= 3时,R_1消耗的功率有最大值,可知R_1消耗的功率先增大后减小,C、D错误.
【答案】B

答案： 【解析】设输入电压有效值为$U_0$，原、副线圈匝数比为$k$（原:副），原线圈电流为$I$（即电流表示数），副线圈电流$I_2=kI$，副线圈电压$U_2=I_2R_1=kIR_1$，原线圈电压$U_1=kU_2=k^2IR_1$。原线圈回路电压关系：$U_0=U_1+IR_2=k^2IR_1+IR_2$，故$I=\frac{U_0}{k^2R_1+R_2}$，电压表示数$U=IR_2$。
选项A、B：保持$P_1$不变，$k$不变。$P_2$向左滑动，$R_2$减小，分母$k^2R_1+R_2$减小，$I$增大；$U=IR_2$，$R_2$减小、$I$增大，$U$减小（A错误）。$R_1$消耗功率$P=I_2^2R_1=(kI)^2R_1$，$I$增大则$P$增大（B正确）。
选项C、D：保持$P_2$不变，$R_2$不变。$P_1$向下滑动，副线圈匝数减小，$k$增大，分母$k^2R_1+R_2$增大，$I$减小；$U=IR_2$，$I$减小则$U$减小（C错误）。$R_1$消耗功率$P=\frac{U_0^2k^2R_1}{(k^2R_1+R_2)^2}$，$k$增大时$P$先增后减（D错误）。
【答案】B