高中物理第五章4變壓器訓(xùn)練（含解析）新人教版選修3-2

4變壓器課時(shí)過(guò)關(guān)·能力提升基礎(chǔ)鞏固1.(多選)理想變壓器的原、副線圈中一定相同的物理量有()A.交變電流的頻率 B.磁通量的變化率C.功率 D.交變電流的峰值解析:理想變壓器沒(méi)有漏磁,沒(méi)有能量損失,所以原、副線圈中磁通量變化率相同,原、副線圈中功率相同,B、C正確;變壓器的原理是互感現(xiàn)象,其作用是改變電壓峰值,不改變頻率,A正確,D錯(cuò)誤。答案:ABC2.(多選)下列關(guān)于理想變壓器的說(shuō)法正確的是()A.理想變壓器不考慮鐵芯漏磁與發(fā)熱B.C.在理想變壓器中,無(wú)論有幾個(gè)線圈,一定有輸入功率等于輸出功率,即P入=P出D.在理想變壓器中,即使有多個(gè)(大于等于3個(gè))線圈同時(shí)工作,解析:理想變壓器是不計(jì)一切損失的變壓器,A、C對(duì)。U1U答案:AC3.如圖所示,可以將電壓升高供給電燈的變壓器是圖()解析:變壓器應(yīng)該接在交流電路中,升壓變壓器中副線圈的匝數(shù)大于原線圈的匝數(shù)。答案:C4.下列關(guān)于理想變壓器的說(shuō)法,正確的是()A.高壓線圈匝數(shù)多、電流大、導(dǎo)線粗B.低壓線圈匝數(shù)少、電流小、導(dǎo)線細(xì)C.高壓線圈匝數(shù)多、電流大、導(dǎo)線細(xì)D.低壓線圈匝數(shù)少、電流大、導(dǎo)線粗解析:根據(jù)功率關(guān)系知U1I1=U2I2,高壓端電流小,低壓端電流就大,從節(jié)約的角度來(lái)看,小電流用細(xì)導(dǎo)線,大電流用粗導(dǎo)線。答案:D5.一含有理想變壓器的電路如圖所示,圖中電阻R1、R2和R3的阻值分別為3Ω、1Ω和4Ω,A為理想交流電流表,U為正弦式交流電壓,輸出電壓的有效值恒定。當(dāng)開關(guān)S斷開時(shí),電流表的示數(shù)為I;當(dāng)S閉合時(shí),電流表的示數(shù)為4I。該變壓器原、副線圈匝數(shù)比為()A.2 B.3 C.4 D.5解析:理想變壓器的輸入功率和輸出功率相等,當(dāng)開關(guān)斷開時(shí),有(UIR1)I=n1n2I2(R2+R3),即(U3Ω×I)I=n1n2I2×5Ω①;當(dāng)開關(guān)閉合時(shí),有(U4IR1)·4I=n答案:B6.(多選)如圖甲所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,b是原線圈的中心抽頭,圖中電表均為理想的交流電表,定值電阻R=10Ω,其余電阻均不計(jì),從某時(shí)刻開始在原線圈c、d兩端加上如圖乙所示的交流電壓,則下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí),電壓表的示數(shù)為55VB.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接且t=0.01s時(shí),電流表示數(shù)為零C.單刀雙擲開關(guān)由a撥向b后,原線圈的輸入功率增大D.單刀雙擲開關(guān)由a撥向b后,副線圈輸出電壓的頻率為25Hz解析:由題圖乙可知,交流電壓的最大值為311V,交變電流的周期為2×102s,所以交變電流的頻率為50Hz,交流電壓的有效值為220V,根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)成正比可知,當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時(shí),副線圈電壓為55V,所以副線圈電流為5.5A,電流表示數(shù)為電流的有效值,不隨時(shí)間變化,所以當(dāng)t=0.01s時(shí),電流表的示數(shù)為5.5A,選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;單刀雙擲開關(guān)由a撥向b后,原線圈的匝數(shù)變少,所以副線圈的電壓變大,電阻R上消耗的功率變大,原線圈的輸入功率也要變大,選項(xiàng)C正確;變壓器不會(huì)改變交變電流的頻率,所以副線圈輸出電壓的頻率為50Hz,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:AC7.(多選)如圖所示,理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1,電壓表和電流表均為理想交流電表,從某時(shí)刻開始在原線圈兩端加上瞬時(shí)值表達(dá)式為u=2202A.電壓表的示數(shù)為22B.在滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中,電流表A2的示數(shù)變小C.在滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中,電流表A1的示數(shù)變大D.在滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中,理想變壓器的輸入功率變小解析:電壓表的示數(shù)為有效值,應(yīng)為22V;在滑動(dòng)變阻器滑片P向上移動(dòng)的過(guò)程中,由于電壓不變,變阻器接入電路中的電阻變大,所以電流表A2的示數(shù)變小,電流表A1的示數(shù)也變小,輸入功率變小,選項(xiàng)B、D正確。答案:BD8.某住宅區(qū)的應(yīng)急供電系統(tǒng)由交流發(fā)電機(jī)和副線圈匝數(shù)可調(diào)的理想降壓變壓器組成。發(fā)電機(jī)中矩形線圈所圍的面積為S,匝數(shù)為N,電阻不計(jì)。它可繞水平軸OO'在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。矩形線圈通過(guò)滑環(huán)連接降壓變壓器,滑片P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓,R0表示輸電線的電阻。以線圈平面與磁場(chǎng)平行時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn),下列判斷正確的是()A.若發(fā)電機(jī)線圈某時(shí)刻處于圖示位置,變壓器原線圈的電流瞬時(shí)值最小B.發(fā)電機(jī)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcosωtC.當(dāng)用戶數(shù)目增多時(shí),為使用戶電壓保持不變,滑片P應(yīng)向下滑動(dòng)D.當(dāng)滑片P向下滑動(dòng)時(shí),變壓器原線圈兩端的電壓將升高解析:若發(fā)電機(jī)線圈某時(shí)刻處于圖示位置,磁通量變化最快,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,最大值為NBSω,變壓器原線圈的電流瞬時(shí)值最大,發(fā)電機(jī)線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=NBSωcosωt,選項(xiàng)B正確,A錯(cuò)誤;當(dāng)用戶數(shù)目增多時(shí),總電流增大,輸電線上的電勢(shì)降落得多,為使用戶電壓保持不變,滑片P應(yīng)向上滑動(dòng)才能增大變壓器的輸出電壓,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;滑片P向下或向上滑動(dòng),變壓器原線圈兩端的電壓都不變,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案:B9.一理想變壓器,原線圈匝數(shù)n1=1100,接在電壓為220V的交流電源上,當(dāng)它對(duì)11只并聯(lián)的“36V60W”燈泡供電時(shí),燈泡正常發(fā)光,由此可知,該變壓器副線圈的匝數(shù)n2是多少?通過(guò)原線圈的電流I1是多大?解析:因?yàn)?1只并聯(lián)的“36V60W”燈泡正常發(fā)光,所以副線圈輸出的電壓必為36V。由U1U每只燈泡正常發(fā)光時(shí)的電流由P2'=I2'U2'得I2'=P2'副線圈中的電流I2=11×I2'=55因I1I2=n答案:1803A能力提升1.(多選)如圖所示,理想變壓器有兩個(gè)副線圈,輸出電壓分別為5V和3V,要獲得8V輸出電壓(兩個(gè)副線圈的繞向和輸出端如圖所示),兩個(gè)副線圈連接方法是()A.b、c連接,a、d兩端輸出 B.a、d連接,b、c兩端輸出C.a、c連接,b、d兩端輸出 D.b、d連接,a、c兩端輸出解析:要使副線圈輸出8V的電壓,兩副線圈應(yīng)當(dāng)串聯(lián),相當(dāng)于兩電壓之和而不是二者之差,所以要求繞向一致的線圈首尾相接,因此選項(xiàng)A、B正確。答案:AB2.理想變壓器上接有三個(gè)完全相同的燈泡,其中一個(gè)與該變壓器的原線圈串聯(lián)后接入交流電源,另外兩個(gè)并聯(lián)后接在副線圈兩端。已知三個(gè)燈泡均正常發(fā)光。該變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為()A.1∶2B.2∶1C.2∶3D.3∶2解析:三個(gè)相同的燈泡都正常工作,則通過(guò)每個(gè)燈泡的電流相等,由此可知,變壓器的原、副線圈的電流比答案:B3.普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測(cè)量電流,通常要通過(guò)電流互感器來(lái)連接,圖中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少,工作時(shí)電流為Iab,cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多,工作時(shí)電流為Icd,為了使電流表能正常工作,則()A.ab接MN、cd接PQ,Iab<IcdB.ab接MN、cd接PQ,Iab>IcdC.ab接PQ、cd接MN,Iab<IcdD.ab接PQ、cd接MN,Iab>Icd解析:根據(jù)變壓器的工作原理I1I2=n2n1解決問(wèn)題。高壓輸電線上的電流較大,測(cè)量時(shí)需把電流變小,根據(jù)I1I2答案:B4.(多選)如圖所示,理想變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為1∶5,原線圈兩端的交流電壓為u=202A.開關(guān)閉合后,氖泡的發(fā)光頻率為100HzB.開關(guān)閉合后,電壓表的示數(shù)為100VC.開關(guān)斷開后,電壓表的示數(shù)變大D.開關(guān)斷開后,變壓器的輸出功率不變解析:本題主要考查變壓器的知識(shí),要能對(duì)變壓器的最大值、有效值、瞬時(shí)值以及變壓器變壓原理、功率等問(wèn)題徹底理解。由交流電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式知,原線圈兩端電壓的有效值為U1=2022V=20V,由n1n2=答案:AB5.一理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻,原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦式交變電流的電源上,如圖所示。設(shè)副線圈回路中電阻兩端的電壓為U,原、副線圈回路中電阻消耗的功率的比值為k,則()A.U=66V,k=B.C.U=66V,k=D.解析:設(shè)原線圈兩端電壓為U1,與原線圈串聯(lián)的電阻兩端電壓為UR,副線圈中電流I2=UR。由U1U=n1n2知U1=3U,由I1I2=n2n1知I1=1答案:A6.一輸入電壓為220V、輸出電壓為36V的變壓器副線圈燒壞,為獲知此變壓器原、副線圈匝數(shù),某同學(xué)拆下燒壞的副線圈,用絕緣導(dǎo)線在鐵芯上新繞了5匝線圈,如圖所示,然后將原線圈接到220V交流電源上,測(cè)得新繞線圈的端電壓為1V。按理想變壓器分析,該變壓器燒壞前的原、副線圈匝數(shù)分別為()A.1100,360 B.1100,180C.2200,180 D.2200,360解析:由U1U2=n1n答案:B7.在如圖所示的電路中,變壓器為理想變壓器,a、b接在電壓有效值不變的交流電源兩端,R0為定值電阻,R為滑動(dòng)變阻器?，F(xiàn)將變阻器的滑片從一個(gè)位置滑動(dòng)到另一位置,觀察到電流表A1的示數(shù)增大了0.2A,電流表A2的示數(shù)增大了0.8A,則下列說(shuō)法正確的是()A.電壓表V1示數(shù)增大B.電壓表V2、V3示數(shù)均增大C.該變壓器起升壓作用D.變阻器滑片是沿c→d的方向滑動(dòng)解析:根據(jù)題意,原、副線圈中電流增大,可知滑動(dòng)變阻器的阻值減小,滑片應(yīng)沿c→d方向滑動(dòng),選項(xiàng)D正確;電源電壓不變,則電壓表V1的示數(shù)不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;原、副線圈匝數(shù)不變,則副線圈兩端電壓不變,電壓表V2示數(shù)不變,R0兩端電壓變大,則電壓表V3示數(shù)減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由I答案:D8.如圖所示,變壓器副線圈電路中有電阻R=7.26Ω,消耗功率為6W。另有一匝線圈接有電壓表,讀數(shù)U0=50mV。原線圈兩端電壓為u=311sin100πtV。求原、副線圈的匝數(shù)和鐵芯內(nèi)的磁通量變化率的表達(dá)式。解析:由題中條件可知該變壓器每匝線圈感應(yīng)電壓有效值為50mV。由P2=U22R可得U2=6.6V,即可得n2=6.6V0.05V×鐵芯內(nèi)磁通量的變化率即單匝線圈的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),其最大值為220V,表達(dá)式為Δ答案:原線圈匝數(shù)為4400副線圈匝數(shù)為132Δ9.★如圖所示,一臺(tái)有兩個(gè)副線圈的變壓器,原線圈匝數(shù)n1=1100,接入電壓U1=220V的電路中。