高中物理人教版2第五章交變電流 第5章第4節(jié)

第五章第四節(jié)基礎(chǔ)夯實(shí)一、選擇題(1～4題為單選題，5、6題為多選題)1．理想變壓器正常工作時(shí)，原、副線圈中不相同的物理量為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152289)(D)A．每匝線圈中磁通量的變化率B．交變電流的頻率C．原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率D．原線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和副線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)解析：理想變壓器是沒有能量損失的變壓器，鐵芯中無磁漏，所以每匝線圈中磁通量相等，其變化率相等，故A、C不符合題意；根據(jù)變壓器的工作原理及用途可知，B不符合題意，選D。2．(北京市朝陽區(qū)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期末)學(xué)習(xí)了變壓器后，同學(xué)們想利用變壓器把電壓升高后給某一電燈供電，以下設(shè)計(jì)的電路中正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152290)(C)解析：A、B圖中原線圈接入恒定電流，變壓器不能工作，故AB錯(cuò)誤；C圖中，原線圈匝數(shù)比副線圈匝數(shù)少，所以是升壓變壓器，故C正確；D圖中，原線圈匝數(shù)比副線圈匝數(shù)多，所以是降壓變壓器，故D錯(cuò)誤；故選C。3．如圖所示，為四種亮度可調(diào)的臺(tái)燈的電路示意圖，它們所用白熾燈泡相同，且都是“220V,40W”，當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)于20W時(shí)，哪種臺(tái)燈消耗的功率最小eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152291)(C)解析：C圖為理想變壓器調(diào)節(jié)，而理想變壓器不消耗能量，A、B、D三圖中均利用電阻來調(diào)節(jié)燈泡上的電壓，故一定要消耗能量。4.有一電子線路中使用的小變壓器，變壓比為220V/6V，由于使用時(shí)間長(zhǎng)了分不清原、副線圈，其外形如圖所示，現(xiàn)要作為降壓變壓器使用，則電源(220V)應(yīng)接在eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152292)(B)A．a(chǎn)b兩端 B．cd兩端C．a(chǎn)c兩端 D．bd兩端解析：本題考查變壓器的電流關(guān)系。由變壓器結(jié)構(gòu)原理可知，線圈中的電流越大，應(yīng)當(dāng)用越粗的導(dǎo)線，在降壓變壓器中，原線圈的匝數(shù)多于副線圈的匝數(shù)，即n1>n2，又eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，所以I2>I1，說明通過電流大的(I2)線圈應(yīng)是副線圈，導(dǎo)線相應(yīng)要粗些，由圖知，ab線較粗，故輸入電壓(220V)應(yīng)接cd兩端。故正確答案為B。5．(蘇州市2023～2023學(xué)年高二上學(xué)期期末)如圖所示為一理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)比為n，原線圈接電壓為u＝U0sinωt的正弦交流電，輸出端接有一個(gè)交流電流表和一個(gè)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為R，當(dāng)輸入端接通電源后，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一質(zhì)量為m的重物勻速上升，此時(shí)電流表的示數(shù)為I，重力加速度為g，下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152293)(ACD)A．電動(dòng)機(jī)兩端電壓大于IRB．原線圈中的電流為nIC．電動(dòng)機(jī)的輸入電功率為eq\f(U0I,\r(2)n)D．重物勻速上升的速度為eq\f(IU0－\r(2)nIR,\r(2)nmg)解析：IR為電動(dòng)機(jī)線圈電阻分擔(dān)的電壓，當(dāng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩端電壓大于IR，故選項(xiàng)A正確；原線圈中的電流I1＝eq\f(I2,n)＝eq\f(I,n)，故選項(xiàng)B錯(cuò)；電動(dòng)機(jī)的輸入功率P＝I2U2＝eq\f(IU0,\r(2)n)，故選項(xiàng)C正確；根據(jù)能量守恒有mgv＝P－Ieq\o\al(2,2)R＝eq\f(IU0,\r(2)n)－I2R，得v＝eq\f(IU0－\r(2)nIR,\r(2)nmg)，故選項(xiàng)D正確。6．(河北石家莊一中2023～2023學(xué)年高二上學(xué)期期末)如圖甲所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為41，電壓表和電流表均為理想電表，原線圈接如圖乙所示的正弦交流電，圖中Rt為NTC型熱敏電阻(阻值隨溫度的升高而減小)，R1為定值電阻，下列說法正確的是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152294)(AC)A．交流電壓u的表達(dá)式u＝36eq\r(2)sin100πtVB．變壓器原、副線圈中的電流之比隨Rt處溫度的變化而變化C．Rt溫度升高時(shí)，變壓器原線圈的輸入功率變大D．Rt溫度升高時(shí)，電壓表和電流表的示數(shù)均變大解析：由圖乙可知Um＝36eq\r(2)V，T＝，所以交流電壓的表達(dá)式為U＝36eq\r(2)sin100πtV，故A正確；變壓器原、副線圈的電流比等于匝數(shù)的反比，故B錯(cuò)誤；溫度升高時(shí)Rt減小，電流表示數(shù)增大，電壓表示數(shù)不變，變壓器輸入功率變大，故C正確，D錯(cuò)誤。二、非選擇題7．(安徽銅陵一中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)如圖所示，一個(gè)變壓器(可視為理想變壓器)的原線圈接在220V的市電上，向額定電壓為×104V的霓虹燈供電，使它正常發(fā)光。為了安全，需在原線圈回路中接入熔斷器，使副線圈電路中電流超過12mA時(shí)，熔絲就熔斷。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152295)(1)熔絲的熔斷電流是多大？(2)當(dāng)副線圈電路中電流為10mA時(shí)，變壓器的輸入功率是多大？答案：(1)0.98A(2)180W解析：(1)設(shè)原、副線圈上的電壓、電流分別為U1、U2、I1、I2。根據(jù)理想變壓器的輸入功率等于輸出功率即P1＝P2，故有I1U1＝I2U2由于U1＝220V，U2＝×104V，當(dāng)I2＝12×10－3A，I1得I1＝eq\f(P1,U1)＝0.98A(2)設(shè)副線圈中電流為I2＝10mA＝10×10－3A變壓器的輸出功率P2＝U2I2＝××104＝180W由于輸入功率等于輸出功率，有P1＝P2＝180W。能力提升一、選擇題(1～3題為單選題，4、5題為多選題)1．(重慶市楊家坪中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期檢測(cè))如圖所示，理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比n1n2＝21，原線圈接正弦式交流電，副線圈接電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)線圈電阻為R，當(dāng)輸入端接通電源后，電流表讀數(shù)為I，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)一質(zhì)量為m的重物以速度v勻速上升，若電動(dòng)機(jī)因摩擦造成的能量損失不計(jì)，則圖中電壓表的讀數(shù)為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152296)(A)A．4IR＋eq\f(mgv,I) B．eq\f(mgv,I)C．4IR D．eq\f(1,4)IR＋eq\f(mgv,I)解析：電流與匝數(shù)成反比，副線圈的電流為2I，輸入功率等于副線圈消耗的功率：P＝(2I)2R＋mgv＝UI，所以電壓表的讀數(shù)U＝4IR＋eq\f(mgv,I)，故選A。2．(廣西桂林十八中2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期開學(xué)檢測(cè))如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為31,4個(gè)相同的燈泡如圖接入電路，已知副線圈一側(cè)的3個(gè)燈泡均正常發(fā)光，則原線圈電路中串聯(lián)的燈泡L的情況是eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152297)(C)A．L將要燒毀 B．L比另外3個(gè)燈泡要暗些C．L正常發(fā)光 D．不知輸入電壓，無法判斷解析：因三燈均正常發(fā)光，設(shè)每個(gè)燈泡的電流為I，則副線圈電流為3I；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，解得：I1＝I；故說明原線圈電路中串聯(lián)的燈泡L正常發(fā)光，故C正確，故選C。3．自耦變壓器鐵芯上只繞有一個(gè)線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分，一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝；原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時(shí)，負(fù)載R上的功率為。設(shè)此時(shí)原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別約為eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152298)(C)A．380V和5.3A B．380V和9.1AC．240V和5.3A D．240V和9.1A解析：因變壓器輸出電壓調(diào)至最大，故副線圈為1900匝，由變壓器兩端的電壓與匝數(shù)成正比，即eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，故副線圈的電壓有效值U2為380V；因變壓器為理想變壓器，故其輸入功率等于輸出功率，即P1＝P2，由P1＝U1I1得I1＝9.1A，B正確。4．(四川省資陽中學(xué)2023～2023學(xué)年高二下學(xué)期期中)圖甲中的變壓器為理想變壓器，原線圈匝數(shù)n1與副線圈匝數(shù)n2之比為101，變壓器的原線圈接如圖乙所示的正弦式交流電，電阻R1＝R2＝R3＝20Ω和電容器C連接成如圖甲所示的電路。其中，電容器擊穿電壓為8V，各電表均為理想交流電表，開關(guān)S處于斷開狀態(tài)，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152299)(CD)A．電壓表V的讀數(shù)為10VB．電流表A的讀數(shù)約為0.05AC．電阻R2上消耗的功率為D．若閉合開關(guān)S，電容器不會(huì)被擊穿解析：開關(guān)斷開時(shí)，副線圈為R1和R2串聯(lián)，電壓表測(cè)量R2的電壓，由圖可知原線圈電壓為100eq\r(2)V，所以副線圈電壓為10eq\r(2)V，則電壓表的讀數(shù)是R2的電壓為5eq\r(2)V≈，故A錯(cuò)誤；由A的分析可知，副線圈電流為I2＝eq\f(U2,R1＋R2)＝eq\f(10\r(2),20＋20)A＝0.25eq\r(2)A，所以原線圈電流為I1＝eq\f(n2,n1)I1＝0.025eq\r(2)A，故B錯(cuò)誤；電阻R1、R2上消耗的功率為P＝Ieq\o\al(2,2)R＝\r(2))2×20＝，故C正確；當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，R1與R3并聯(lián)后和R2串聯(lián)，電容器的電壓為并聯(lián)部分的電壓，并聯(lián)部分電阻為R并＝10Ω，所以并聯(lián)部分的電壓為UC＝eq\f(R并,R＋R并)U2＝eq\f(10,20＋10)×10eq\r(2)V＝eq\f(10\r(2),3)V，最大值為eq\f(10\r(2),3)×eq\r(2)＝eq\f(20,3)V＜8V，所以電容器不會(huì)被擊穿，故D正確，故選CD。5．(山東泰安2023～2023學(xué)年高二上學(xué)期檢測(cè))如圖所示，理想變壓器的原線圈連接一只理想交流電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動(dòng)觸頭Q來調(diào)節(jié)，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動(dòng)變阻器R，P為滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭。在原線圈上加一電壓為U的正弦交流電，則eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152300)(BC)A．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大B．保持Q的位置不動(dòng)，將P向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小C．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變大D．保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，電流表讀數(shù)變小解析：A、B項(xiàng)，保持Q的位置不動(dòng)，則原、副線圈匝數(shù)比不變，所以副線圈兩端電壓不變，P向上滑動(dòng)時(shí)，副線圈的電阻變大，則副線圈電流變小，原線圈電流隨之變小，所以電流表讀數(shù)變小，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確。C、D項(xiàng)，保持P的位置不動(dòng)，將Q向上滑動(dòng)時(shí)，原、副線圈匝數(shù)比變小，則副線圈兩端電壓變大，副線圈電阻不變，則副線圈電流變大，原線圈電流隨之變大，所以電流表讀數(shù)變大，故C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。綜上所述，本題正確答案為BC。二、非選擇題6．黑光燈是利用物理方法來滅蛾殺蟲的一種環(huán)保型設(shè)備，它發(fā)出的紫色光能夠引誘害蟲飛近黑光燈，然后被黑光燈周圍的交流高壓電網(wǎng)“擊斃”。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152301)如圖是高壓電網(wǎng)的工作電路，高壓電網(wǎng)是利用變壓器將有效值為220V的交流電壓變成高壓，高壓電網(wǎng)相鄰兩極間距離為0.5cm，已知空氣在常溫常壓下的擊穿電場(chǎng)為6220V/cm，為防止空氣被擊穿而造成短路，變壓器的次、初級(jí)線圈匝數(shù)比不得超過多少？答案：101解析：電網(wǎng)兩極間電場(chǎng)可看作勻強(qiáng)電場(chǎng)Um＝Emd由題意，空氣被擊穿時(shí)Em＝6220V/cm由理想變壓器電壓關(guān)系：eq\f(U1m,Um)＝eq\f(n1,n2)由峰值與有效值關(guān)系U1m＝eq\r(2)U1由以上各式：得eq\f(n1,n2)＝eq\f(1,10)所以次、初級(jí)線圈匝數(shù)比不得超過101。7．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匝。接入電壓U1＝220V的電路中。eq\x(導(dǎo)學(xué)號(hào)09152302)(1)要求在兩個(gè)副線圈上分別得到電壓U2＝6V，U3＝110V，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“6V,20W”“110V,60W”的兩個(gè)用電器，原線