2019版物理人教版选修3-2训练：第五章　4　变压器 .docx

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1、4变压器课时过关能力提升基础巩固1.(多选)理想变压器的原、副线圈中一定相同的物理量有 ()A.交变电流的频率B.磁通量的变化率C.功率D.交变电流的峰值解析:理想变压器没有漏磁,没有能量损失,所以原、副线圈中磁通量变化率相同,原、副线圈中功率相同,B、C正确;变压器的原理是互感现象,其作用是改变电压峰值,不改变频率,A正确,D错误。答案:ABC2.(多选)下列关于理想变压器的说法正确的是()A.理想变压器不考虑铁芯漏磁与发热B.U1U2=n1n2只适用于一个原线圈和一个副线圈组成的变压器C.在理想变压器中,无论有几个线圈,一定有输入功率等于输出功率,即P入=P出D.在理想变压器中,即使有多个

2、(大于等于3个)线圈同时工作,I1I2=n2n1也同样适用解析:理想变压器是不计一切损失的变压器,A、C对。U1U2=n1n2可适用于多个线圈组成的变压器的任意两个线圈之间,B错。I1I2=n2n1只适用于一个原线圈、一个副线圈工作的变压器,D错。答案:AC3.如图所示,可以将电压升高供给电灯的变压器是图()解析:变压器应该接在交流电路中,升压变压器中副线圈的匝数大于原线圈的匝数。答案:C4.下列关于理想变压器的说法,正确的是()A.高压线圈匝数多、电流大、导线粗B.低压线圈匝数少、电流小、导线细C.高压线圈匝数多、电流大、导线细D.低压线圈匝数少、电流大、导线粗解析:根据功率关系知U1I1=

3、U2I2,高压端电流小,低压端电流就大,从节约的角度来看,小电流用细导线,大电流用粗导线。答案:D5.一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 、1 和4 ,A为理想交流电流表,U为正弦式交流电压,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.2B.3C.4D.5解析:理想变压器的输入功率和输出功率相等,当开关断开时,有(U-IR1)I=n1n2I2(R2+R3),即(U-3 I)I=n1n2I25 ;当开关闭合时,有(U-4IR1)4I=n1n24I2R2,即(U-12 I)4I=n1n

4、24I21 。得U=48 I,代入可解得n1n2=3,选项B正确。答案:B6.(多选)如图甲所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为41,b是原线圈的中心抽头,图中电表均为理想的交流电表,定值电阻R=10 ,其余电阻均不计,从某时刻开始在原线圈c、d两端加上如图乙所示的交流电压,则下列说法正确的是()A.当单刀双掷开关与a连接时,电压表的示数为55 VB.当单刀双掷开关与a连接且t=0.01 s时,电流表示数为零C.单刀双掷开关由a拨向b后,原线圈的输入功率增大D.单刀双掷开关由a拨向b后,副线圈输出电压的频率为25 Hz解析:由题图乙可知,交流电压的最大值为311 V,交变电流的周期为210-2

5、 s,所以交变电流的频率为50 Hz,交流电压的有效值为220 V,根据原、副线圈电压与匝数成正比可知,当单刀双掷开关与a连接时,副线圈电压为55 V,所以副线圈电流为5.5 A,电流表示数为电流的有效值,不随时间变化,所以当t=0.01 s时,电流表的示数为5.5 A,选项A正确,选项B错误;单刀双掷开关由a拨向b后,原线圈的匝数变少,所以副线圈的电压变大,电阻R上消耗的功率变大,原线圈的输入功率也要变大,选项C正确;变压器不会改变交变电流的频率,所以副线圈输出电压的频率为50 Hz,选项D错误。答案:AC7.(多选)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比为101,电压表和电流表均为理想交流

6、电表,从某时刻开始在原线圈两端加上瞬时值表达式为u=2202sin 100t V的交流电压,则()A.电压表的示数为222 VB.在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,电流表A2的示数变小C.在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,电流表A1的示数变大D.在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,理想变压器的输入功率变小解析:电压表的示数为有效值,应为22 V;在滑动变阻器滑片P向上移动的过程中,由于电压不变,变阻器接入电路中的电阻变大,所以电流表A2的示数变小,电流表A1的示数也变小,输入功率变小,选项B、D正确。答案:BD8.某住宅区的应急供电系统由交流发电机和副线圈匝数可调的理想降压变压器组成。发电

7、机中矩形线圈所围的面积为S,匝数为N,电阻不计。它可绕水平轴OO在磁感应强度为B的水平匀强磁场中以角速度匀速转动。矩形线圈通过滑环连接降压变压器,滑片P上下移动时可改变输出电压,R0表示输电线的电阻。以线圈平面与磁场平行时为计时起点,下列判断正确的是()A.若发电机线圈某时刻处于图示位置,变压器原线圈的电流瞬时值最小B.发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBScos tC.当用户数目增多时,为使用户电压保持不变,滑片P应向下滑动D.当滑片P向下滑动时,变压器原线圈两端的电压将升高解析:若发电机线圈某时刻处于图示位置,磁通量变化最快,感应电动势最大,最大值为NBS,变压器原线圈的电流瞬时值

8、最大,发电机线圈感应电动势的瞬时值表达式为e=NBScos t,选项B正确,A错误;当用户数目增多时,总电流增大,输电线上的电势降落得多,为使用户电压保持不变,滑片P应向上滑动才能增大变压器的输出电压,选项C错误;滑片P向下或向上滑动,变压器原线圈两端的电压都不变,选项D错误。答案:B9.一理想变压器,原线圈匝数n1=1 100,接在电压为220 V的交流电源上,当它对11只并联的“36 V60 W”灯泡供电时,灯泡正常发光,由此可知,该变压器副线圈的匝数n2是多少?通过原线圈的电流I1是多大?解析:因为11只并联的“36 V60 W”灯泡正常发光,所以副线圈输出的电压必为36 V。由U1U2

9、=n1n2,得n2=U2U1n1=361 100220=180。每只灯泡正常发光时的电流由P2=I2U2得I2=P2U2=6036 A=53 A,副线圈中的电流I2=11I2=553 A,因I1I2=n2n1,故I1=n2n1I2=1801 100553 A=3 A。答案:1803 A能力提升1.(多选)如图所示,理想变压器有两个副线圈,输出电压分别为5 V和3 V,要获得8 V输出电压(两个副线圈的绕向和输出端如图所示),两个副线圈连接方法是()A.b、c连接,a、d两端输出B.a、d连接,b、c两端输出C.a、c连接,b、d两端输出D.b、d连接,a、c两端输出解析:要使副线圈输出8 V的

10、电压,两副线圈应当串联,相当于两电压之和而不是二者之差,所以要求绕向一致的线圈首尾相接,因此选项A、B正确。答案:AB2.理想变压器上接有三个完全相同的灯泡,其中一个与该变压器的原线圈串联后接入交流电源,另外两个并联后接在副线圈两端。已知三个灯泡均正常发光。该变压器原、副线圈的匝数之比为()A.12B.21C.23D.32解析:三个相同的灯泡都正常工作,则通过每个灯泡的电流相等,由此可知,变压器的原、副线圈的电流比I1I2=12,根据变压器的电流特点可得n1n2=I2I1=21,B项正确。答案:B3.普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器

11、ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则()A.ab接MN、cd接PQ,IabIcdC.ab接PQ、cd接MN,IabIcd解析:根据变压器的工作原理I1I2=n2n1解决问题。高压输电线上的电流较大,测量时需把电流变小,根据I1I2=n2n1,MN应接匝数少的线圈,故ab接MN,cd接PQ,且IabIcd,选项B正确。答案:B4.(多选)如图所示,理想变压器的原、副线圈匝数比为15,原线圈两端的交流电压为u=202sin 100t V,氖泡在两端电压达到100 V时开始发光,下列说法正确的有()A.开关闭合后,氖泡的发

12、光频率为100 HzB.开关闭合后,电压表的示数为100 VC.开关断开后,电压表的示数变大D.开关断开后,变压器的输出功率不变解析:本题主要考查变压器的知识,要能对变压器的最大值、有效值、瞬时值以及变压器变压原理、功率等问题彻底理解。由交流电压的瞬时值表达式知,原线圈两端电压的有效值为U1=2022 V=20 V,由n1n2=U1U2得副线圈两端的电压为U2=100 V,电压表的示数为交流电压的有效值,B项正确;交流电压的频率为f=1002 Hz=50 Hz,一个周期内电压两次大于100 V,即一个周期内氖泡能两次发光,所以其发光频率为100 Hz,A项正确;开关断开前后,输入电压不变,变压

13、器的变压比不变,故输出电压不变,C项错误;断开后,电路消耗的功率减小,输出功率决定输入功率,D项错误。答案:AB5.一理想变压器的原、副线圈的匝数比为31,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦式交变电流的电源上,如图所示。设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则()A.U=66 V,k=19B.U=22 V,k=19C.U=66 V,k=13D.U=22 V,k=13解析:设原线圈两端电压为U1,与原线圈串联的电阻两端电压为UR,副线圈中电流I2=UR。由U1U=n1n2知U1=3U,由I1I2=n2n1知I1=

14、13I2=U3R,则UR=I1R=U3,又220 V=U1+UR,得U=66 V;原线圈回路中电阻消耗的功率P1=I12R=U29R,副线圈电路中电阻消耗的功率P2=U2R,故P1P2=19,即k=19,选项A正确。答案:A6.一输入电压为220 V、输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏,为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图所示,然后将原线圈接到220 V交流电源上,测得新绕线圈的端电压为 1 V。按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为()A.1 100,360B.1 100,180C.2 200,180D.2 200,3

15、60解析:由U1U2=n1n2得220V36V=n1n2,220V1V=n15,解得n1=1 100,n2=180,选项B正确。答案:B7.在如图所示的电路中,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位置,观察到电流表A1的示数增大了0.2 A,电流表A2的示数增大了0.8 A,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的方向滑动解析:根据题意,原、副线圈中电流增大,可知滑动变阻器的阻值减小,滑片应沿cd方向滑动,选项D正确;电源电

16、压不变,则电压表V1的示数不变,选项A错误;原、副线圈匝数不变,则副线圈两端电压不变,电压表V2示数不变,R0两端电压变大,则电压表V3示数减小,选项B错误;由I1I2=I1+0.2AI2+0.8A=n2n1,得n1n2=41,变压器起到降压作用,选项C错误。答案:D8.如图所示,变压器副线圈电路中有电阻R=7.26 ,消耗功率为 6 W。另有一匝线圈接有电压表,读数U0=50 mV。原线圈两端电压为u=311sin 100t V。求原、副线圈的匝数和铁芯内的磁通量变化率的表达式。解析:由题中条件可知该变压器每匝线圈感应电压有效值为50 mV。由P2=U22R可得U2=6.6 V,即可得n2=

17、6.6V0.05V1=132。由原线圈上电压表达式可知交流电压U1的有效值为U1=220 V,再由U1U2=n1n2得原线圈匝数n1=4 400。铁芯内磁通量的变化率即单匝线圈的感应电动势,其最大值为220 V,表达式为t=220sin 100t Wb/s。答案:原线圈匝数为4 400副线圈匝数为132t=220sin 100t Wb/s9.如图所示,一台有两个副线圈的变压器,原线圈匝数 n1=1 100,接入电压U1=220 V的电路中。(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2=6 V,U3=110 V,它们的匝数n2、n3分别为多少?(2)若在两副线圈上分别接上“6 V 20 W”“110 V 60 W”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?解析:(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系,由U1U2=n1n2,U1U3=n1n3,得n2=U2U1n1=62201 100=30n3=U3U1n1=1102201 100=550。(2)设原线圈输入电流为I1,由P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3=P2+P3所以I1=P2+P3U1=20+60220 A0.36 A。答案:(1)n2=30n3=550(2)0.36 A