2020學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 課時(shí)提升作業(yè)十 5.4 變壓器 新人教版選修3-2

1、課時(shí)提升作業(yè) 十 變壓器 (40分鐘100分)一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分)1. (多選)(2020錦州高二檢測(cè))如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為21。電池和交變電源的電動(dòng)勢(shì)都為6 V,內(nèi)阻均不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是()A.S與a接通的瞬間,R中無(wú)感應(yīng)電流B.S與a接通穩(wěn)定后,R兩端的電壓為0C.S與b接通穩(wěn)定后,R兩端的電壓為3 VD.S與b接通穩(wěn)定后,原、副線圈中電流的頻率之比為21【解析】選B、C。在S與a接通的瞬間,由于電流由零突然變大,所以線圈中的磁通量會(huì)發(fā)生變化,副線圈中的R會(huì)有感應(yīng)電流,所以A錯(cuò)誤;在S與a接通穩(wěn)定后,電路中的電流穩(wěn)定,磁通量不會(huì)發(fā)生變化,所

2、以副線圈中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電阻R兩端的電壓為0,所以B正確;在S與b接通穩(wěn)定后,由于b是交流電源,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,副線圈的電壓為3 V,所以C正確;變壓器不會(huì)改變交流電源的頻率,所以原、副線圈中電流的頻率是相同的,所以D錯(cuò)誤。2.(多選)(2020衡水高二檢測(cè))如圖所示,L1、L2是高壓輸電線,圖中兩電表示數(shù)分別是220 V和10 A,已知甲圖中原、副線圈匝數(shù)比為 1001,乙圖中原、副線圈匝數(shù)比為110,則()A.甲圖中的電表是電壓表,輸電電壓為22 000 VB.甲圖是電流互感器,輸電電流是100 AC.乙圖中的電表是電壓表,輸電電壓為22 000 VD.乙圖是電流互感器,輸

3、電電流是100 A【解析】選A、D。根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比U1U2=n1n2,有U1=n1n2U2=1001220 V=22 000 V,故A正確;甲圖是電壓互感器,故B錯(cuò)誤;乙圖是電流互感器,電表是電流表,故C錯(cuò)誤;只有一個(gè)副線圈的變壓器,電流比等于匝數(shù)的反比I1I2=n2n1,有I1=I2=10 A=100 A,故D正確。3.如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1n2=21,和均為理想電表,燈泡電阻RL=6 ,AB端電壓u1=12sin100t(V)。下列說(shuō)法正確的是()A.電流頻率為100 HzB.的讀數(shù)為24 VC.的讀數(shù)為0.5 AD.變壓器輸入功率為6 W【解析】選D。由AB

4、端電壓u1=12sin100t(V)知=100 rad/s,又=2f,得頻率f=50 Hz,A錯(cuò)誤;由理想變壓器規(guī)律U1U2=n1n2,U2=6 V,B錯(cuò)誤;又I2=1 A,C錯(cuò)誤;P2=U2I2=6 W,P1=P2,D正確。4.(多選)(2020海南高考)圖甲中,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為41,RT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻,R1為定值電阻,電壓表和電流表均為理想交流電表。原線圈所接電壓u隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化,如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是()A.變壓器輸入、輸出功率之比為41B.變壓器原、副線圈中的電流強(qiáng)度之比為14C.u隨t變化的規(guī)律為u=51sin(50t) (國(guó)際單位制)

5、D.若熱敏電阻RT的溫度升高,則電壓表的示數(shù)不變,電流表的示數(shù)變大【解析】選B、D。由題意知變壓器是理想變壓器,故輸入、輸出功率之比為11,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;變壓器原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比,即I1I2=n2n1=14,選項(xiàng)B正確;由圖乙可知交流電壓最大值Um=51 V,周期T=0.02 s,可由周期求出角速度的值為=100 rad/s,則可得交流電壓u的表達(dá)式u=51sin(100t) V,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;RT的溫度升高時(shí),阻值減小,電流表的示數(shù)變大,電壓表示數(shù)不變,故選項(xiàng)D正確。5.如圖所示,理想變壓器原、副線圈回路中的輸電線的電阻忽略不計(jì)。當(dāng)S閉合時(shí)()A.電流表A1的讀數(shù)變大,電流表A

6、2的讀數(shù)變小B.電流表A1的讀數(shù)變大,電流表A2的讀數(shù)變大C.電流表A1的讀數(shù)變小,電流表A2的讀數(shù)變小D.電流表A1的讀數(shù)變小,電流表A2的讀數(shù)變大【解析】選B。當(dāng)S閉合后,變壓器副線圈中的輸電回路的電阻減小,而輸出電壓不變。由I2=U2R1+R2R3R2+R3得I2增大,即電流表A2的讀數(shù)增大,即輸出功率變大。由U1I1=U2I2可知,I1變大,即電流表A1的讀數(shù)也增大,選項(xiàng)B正確。6. 一自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈,將其接在a、b間作為原線圈。通過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分,接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí),c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動(dòng)觸

7、頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中()A.U2U1,U2降低B.U2U1,U2升高C.U2U1,U2降低D.U2U2,在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中,副線圈的匝數(shù)變少,U2降低。7. (多選)如圖所示,變壓器初級(jí)線圈接電壓一定的交流電,在下列措施中,能使原線圈所接電流表的示數(shù)變小的是()A.只將S1從2撥向1B.只將S2從4撥向3C.只將S3從閉合改為斷開D.只將變阻器R3的滑動(dòng)觸頭下移【解析】選B、C。S1從2撥向1,輸出電壓變大,電流、功率均變大,則輸入電流變大,電流表示數(shù)變大,A錯(cuò)誤。S2從4撥向3,輸出電壓變小,電流、功率均變小,則輸入電流變小,電流表示數(shù)變小,B正確。S3斷

8、開,輸出電路總電阻變大,功率變小,電流變小,輸入電流變小,電流表示數(shù)減小,C正確。R3觸頭下移,輸出電路總電阻減小,功率變大,電流變大,輸入電流變大,電流表示數(shù)變大,D錯(cuò)誤。8.如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsint,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器。和是理想交流電壓表,示數(shù)分別用U1和U2表示;和是理想交流電流表,示數(shù)分別用I1和I2表示。下列說(shuō)法正確的是()A.I1和I2表示電流的平均值B.U1和U2表示電壓的最大值C.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中,U2不變、I1變大D.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中,U2變小、I2變大【解析】選C。電路中的電壓表和電流表表示的都是有效值,選項(xiàng)A、B錯(cuò)

9、誤?；琍向下滑動(dòng)過(guò)程中,接入電路中的電阻變小,U2不變、I1變大,故C正確、D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)9. (22分)一臺(tái)理想變壓器,其原線圈的匝數(shù)為2 200匝,副線圈的匝數(shù)為440匝,副線圈中接入一個(gè)100 的負(fù)載電阻,如圖所示。當(dāng)原線圈接在220 V交流電源上時(shí),電壓表示數(shù)為多大?電流表示數(shù)為多大?此時(shí)輸入功率為多少?變壓器效率為多大?【解析】由U1U2=n1n2得:電壓表示數(shù)為U2=n2n1U1=44 V。電流表示數(shù)為I2=U2R=0.44 A。P入=P出=I2U2=0.4444 W=19.36 W。效率 =P

10、出P入100%=100%。答案:44 V0.44 A19.36 W100%【互動(dòng)探究】當(dāng)原線圈接在44 V的直流電源上時(shí),電壓表示數(shù)為多大?電流表示數(shù)為多大?提示:原線圈接在直流電源上時(shí),由于原線圈中的電流恒定,所以穿過(guò)原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化,副線圈兩端不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故電壓表示數(shù)為零,電流表示數(shù)也為零。10. (22分)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=1 100匝,接入電壓U1=220 V的電路中。(1)要求在兩個(gè)副線圈上分別得到電壓U2=6 V,U3=110 V,它們的匝數(shù)n2、n3分別為多少?(2)若在兩副線圈上分別接上“6 V20 W”“110 V60 W”

11、的兩個(gè)用電器,原線圈的輸入電流為多少?【解析】(1)根據(jù)原、副線圈間電壓與匝數(shù)的關(guān)系,由U1U2=n1n2,U1U3=n1n3,得n2=U2U1n1=62201 100匝=30匝,n3=U3U1n1=1102201 100匝=550匝。(2)設(shè)原線圈輸入電流為I1,由P入=P出,即I1U1=I2U2+I3U3=P2+P3,所以I1=20+60220 A=0.36 A。答案:(1)30匝550匝(2)0.36 A【能力挑戰(zhàn)區(qū)】1.某同學(xué)自制變壓器,原線圈為n1匝,在做副線圈時(shí),將導(dǎo)線ab對(duì)折后并在一起,在鐵芯上繞n2圈,從導(dǎo)線對(duì)折處引出一個(gè)接頭c,連成如圖所示電路。S為單刀雙擲開關(guān),線圈電阻不計(jì)

12、,原線圈接u1=Umsint的交流電源。下列說(shuō)法正確的是 ()A.S接b時(shí),電壓表示數(shù)為B.S接c時(shí),電壓表示數(shù)為C.S接c時(shí),滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng),變壓器輸入功率變大D.S接c時(shí),滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng),變壓器輸入電流變大【解析】選D。S接b時(shí),變化的磁場(chǎng)在兩條副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等,方向相反,a、b電勢(shì)相等,a、b間無(wú)電壓,電壓表示數(shù)為零,故A錯(cuò)誤;由表達(dá)式知輸入電壓有效值為U=,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知電壓表的讀數(shù)為U2=n2n1U=,故B錯(cuò)誤;S接c時(shí),滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng),電阻增大,電壓不變,變壓器輸入功率等于輸出功率變小,故C錯(cuò)誤; S接c時(shí),滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng),電阻減小,電壓不變,副線圈電流增大,變壓器輸入電流變大,D正確。2.圖甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器,負(fù)載電路中R=55 ,兩電表為理