高中物理人教版2第五章交變電流第5章4

第五章4知能綜合訓(xùn)練(本欄目?jī)?nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊(cè)裝訂！)eq\x(◎必做部分)1．關(guān)于理想變壓器的工作原理，以下說(shuō)法正確的是()A．通有正弦交變電流的原線圈產(chǎn)生的磁通量不變B．穿過(guò)原、副線圈的磁通量在任何時(shí)候都相等C．穿過(guò)副線圈磁通量的變化使得副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D．原線圈中的電流通過(guò)鐵芯流到了副線圈解析：對(duì)各個(gè)選項(xiàng)分析如下：選項(xiàng)個(gè)性分析綜合點(diǎn)評(píng)A錯(cuò)誤正弦交變電流的大小時(shí)刻改變，在原線圈中產(chǎn)生的磁通量也時(shí)刻變化互感現(xiàn)象是變壓器的工作基礎(chǔ)，因此前面所學(xué)互感現(xiàn)象的有關(guān)規(guī)律在這里也適用B正確理想變壓器鐵芯無(wú)漏磁現(xiàn)象C正確變壓器的工作原理是互感現(xiàn)象，原線圈中變化的電流引起鐵芯中磁通量的改變，從而在副線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，鐵芯中沒(méi)有電流D錯(cuò)誤答案：BC2．如圖所示為一理想變壓器和負(fù)載電阻R，下列哪些做法可增加變壓器的輸入功率()A．只減少副線圈匝數(shù)B．只減少原線圈匝數(shù)C．只增加副線圈匝數(shù)D．只減小R的阻礙解析：根據(jù)P＝eq\f(U2,R)得，保持R不變時(shí)，可增加U來(lái)使功率增加，方法是減少原線圈匝數(shù)或增加副線圈匝數(shù)，故選項(xiàng)A錯(cuò)B、C對(duì)．增加功率的另一種方法是保持U不變，減小R的阻值，故選項(xiàng)D對(duì)．答案：BCD3．如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，原線圈兩端連接光滑導(dǎo)軌，副線圈與電阻R相連組成閉合回路．當(dāng)直導(dǎo)線AB在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中沿導(dǎo)軌勻速地向右做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí)，安培表A1的讀數(shù)為12mA，那么安培表A2的讀數(shù)為()A．0 B．3mAC．48mA D．與R大小有關(guān)解析：導(dǎo)線AB切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E感＝Blv.由于B、l、v三個(gè)量均不變，故感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為一定值，原線圈中電流恒為12mA，變壓器原、副線圈中無(wú)法發(fā)生互感現(xiàn)象，副線圈輸出電壓應(yīng)為零，故安培表A2的讀數(shù)為0.答案：A4．如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為20∶1，原線圈接正弦交流電源，副線圈接入“220V,60W”燈泡一只，且燈泡正常發(fā)光，則()A．電流表的示數(shù)為eq\f(3\r(2),220)A B．電源輸出功率為1200WC．電流表的示數(shù)為eq\f(3,220)A D．原線圈端電壓為11V解析：由燈泡正常發(fā)光，可知副線圈電壓為220V，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，原線圈電壓U1＝20×220V＝4400V，D錯(cuò)．又因輸入功率等于輸出功率，P1＝P2＝60W，故B錯(cuò)．電流表讀數(shù)為有效值，原線圈中電流I1＝eq\f(P1,U1)＝eq\f(60,4400)A＝eq\f(3,220)A，故A錯(cuò)，C正確．答案：C5．如圖所示的理想變壓器，原副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝1∶2，U1＝220eq\r(2)sinωtV，n1＝1100匝，以下說(shuō)法中正確的是()A．穿過(guò)原、副線圈磁通量的變化率之比為1∶2B．穿過(guò)原、副線圈磁通量的變化率的最大值相等，均為\r(2)VC．原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)有效值相等，均為VD．原、副線圈電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值之比為1∶2解析：對(duì)于理想變壓器，由于沒(méi)有磁通量損耗，所以穿過(guò)兩個(gè)線圈的磁通量相同，磁通量的變化率相同．根據(jù)E1＝n1eq\f(ΔΦ,Δt)得磁通量的變化率的最大值即為每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的最大值：eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ΔΦ,Δt)))m＝eq\f(220\r(2),1100)V＝\r(2)V．所以每一匝產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)的有效值為V．瞬時(shí)值不滿足eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)的關(guān)系．答案：BC6．理想變壓器的副線圈上通過(guò)輸電線接有兩個(gè)相同的燈泡L1和L2，輸電線的等效電阻為R.開始時(shí)，開關(guān)S斷開，當(dāng)S接通時(shí)，以下說(shuō)法中正確的是()A．副線圈兩端M、N的輸出電壓減小B．副線圈輸電線等效電阻R兩端的電壓將增大C．通過(guò)燈泡L1的電流減小D．原線圈中的電流增大解析：理想變壓器不計(jì)原、副線圈的直流電阻，副線圈兩端的電壓UMN不受負(fù)載電阻的影響，保持不變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤．S接通后，副線圈回路的總電阻減小，故副線圈回路中電流I2增大．因此，等效電阻R兩端的電壓增大，導(dǎo)致燈泡L1兩端的電壓減小，L1中電流減小，因此選項(xiàng)B、C正確．又因UMN不變，I2增大，變壓器的輸出功率增大，輸入功率也隨之增大．原線圈中電流I1增大，因此選項(xiàng)D也正確．答案：BCD7．調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示，線圈AB繞在一個(gè)圓環(huán)形的鐵芯上，A、B間加上正弦交流電壓U，移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓，在輸出端連接了滑動(dòng)變阻器R和理想交流電流表，變阻器的滑動(dòng)觸頭為Q，則()A．保持P的位置不動(dòng)，將Q向下移動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大B．保持P的位置不動(dòng)，將Q向下移動(dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小C．保持Q的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變大D．保持Q的位置不動(dòng)，將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，電流表的讀數(shù)變小解析：保持P的位置不動(dòng)，U2不變，將Q向下移動(dòng)時(shí)，R變大，故電流表讀數(shù)變?。槐３諵的位置不動(dòng)，R不變．將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí)，n2變大，U2變大，故電流表的讀數(shù)變大．答案：BC8．如圖所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為4∶1，原線圈接入一電壓為U＝U0sinωt的交流電源，副線圈接一個(gè)R＝Ω的負(fù)載電阻，若U0＝220eq\r(2)V，ω＝100πrad/s.則下述結(jié)論正確的是()A．副線圈中電壓表的讀數(shù)為55VB．副線圈中輸出交流電的周期為eq\f(1,100π)sC．原線圈中電流表的讀數(shù)為0.5D．原線圈中的輸入功率為110eq\r(2)W解析：因交流電的峰值U0＝220eq\r(2)V，則它的有效值U＝eq\f(U0,\r(2))＝220V，所以電壓表的讀數(shù)U2＝eq\f(n2,n1)U1＝55V，A正確；交流電的周期T＝eq\f(2π,ω)＝s，B錯(cuò)誤；副線圈中的電流I2＝eq\f(U2,R)＝2A，故電流表的讀數(shù)I1＝eq\f(n2,n1)I2＝0.5A，C正確；P入＝P出＝U2I2＝110W，D錯(cuò)誤．答案：AC9．如圖所示，理想變壓器的副線圈上通過(guò)輸電線接有三只燈泡L1、L2和L3，輸電線的等效電阻為R，原線圈接有一個(gè)理想的電流表，并接在有效值不變的交流電源上．開始時(shí)開關(guān)S接通，當(dāng)S斷開時(shí)，以下說(shuō)法正確的是()A．原線圈兩端P、Q間的輸入電壓減小B．等效電阻R上消耗的功率變大C．原線圈中電流表示數(shù)變大D．燈泡L1和L2變亮解析：原線圈兩端P、Q間的輸入電壓取決于電源，故不變，A錯(cuò)；因原線圈兩端的電壓不變，原、副線圈的匝數(shù)比不變，所以副線圈兩端的電壓不變，當(dāng)S斷開時(shí)，副線圈電路中的總電阻變大，電流減小，R兩端的電壓減小，故R的消耗功率減小，B錯(cuò)；副線圈兩端的電壓不變，R兩端的電壓減小，L1和L2兩端的電壓增大，L1和L2變亮，D對(duì)；副線圈電路中電流減小，原、副線圈的匝數(shù)比不變，故原線圈中的電流減小，C錯(cuò)．答案：D10．圖(a)左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中R＝55Ω，eq\a\vs4\al(○)A、eq\a\vs4\al(○)V為理想電流表和電壓表，若原線圈接入如圖(b)所示的正弦交變電壓，電壓表的示數(shù)為110V，下列表述正確的是()A．電流表的示數(shù)為2B．原、副線圈匝數(shù)比為1∶2C．電壓表的示數(shù)為電壓的有效值D．原線圈中交變電壓的頻率為100Hz解析：由I＝eq\f(U,R)得，I＝eq\f(110,55)A＝2A，A正確．理想變壓器中eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(\f(Um,\r(2)),U2)＝eq\f(220,110)＝eq\f(2,1)，B錯(cuò)誤．測(cè)量交流電時(shí)電表示數(shù)均為有效值，C正確．由題圖(b)知T＝s，由f＝eq\f(1,T)得，f＝50Hz，D錯(cuò)誤．答案：AC11．為保證用戶電壓穩(wěn)定在220V，變電所需適時(shí)進(jìn)行調(diào)壓，圖甲為調(diào)壓變壓器示意圖．保持輸入電壓u1不變，當(dāng)滑動(dòng)接頭P上下移動(dòng)時(shí)可改變輸出電壓，某次檢測(cè)得到用戶電壓u2隨時(shí)間t變化的曲線如圖乙所示．以下正確的是()A．u1＝190eq\r(2)sin(50πt)VB．u2＝190eq\r(2)sin(100πt)VC．為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應(yīng)將P適當(dāng)下移D．為使用戶電壓穩(wěn)定在220V，應(yīng)將P適當(dāng)上移解析：由u2－t圖象知u2m＝190eq\r(2)V，T＝2×10－2s故ω＝eq\f(2π,T)＝100πrad/s，故u2＝190eq\r(2)sin(100πt)V．選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確．由變壓器電壓與匝數(shù)關(guān)系eq\f(u1,u2)＝eq\f(n1,n2)得u2＝eq\f(n2u1,n1)，可減小n1以使u2的有效值增大至220V，即將P適當(dāng)上移，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確．答案：BD12．如圖所示，50匝矩形閉合導(dǎo)線框ABCD處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B＝eq\f(\r(2),10)T的水平勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，線框面積S＝0.5m2，線框電阻不計(jì)．線框繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′以角速度ω＝200rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，并與理想變壓器原線圈相連，副線圈接入一只“220V60W”燈泡，且燈泡正常發(fā)光，熔斷器允許通過(guò)的最大電流為10A，A．圖示位置穿過(guò)線框的磁通量變化率不為零B．線框中產(chǎn)生交變電壓的表達(dá)式為u＝500eq\r(2)sin200tVC．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為50∶11D．允許變壓器輸出的最大功率為2200W解析：圖示位置穿過(guò)線框的磁通量最大，但由于沒(méi)有邊切割磁感線，所以無(wú)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)磁通量的變化率為零，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；線框中交變電壓u＝NBSωsinωt＝500eq\r(2)sin200tV，B選項(xiàng)正確；變壓器原、副線圈匝數(shù)之比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(500,220)＝eq\f(25,11)，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；變壓器輸出的最大功率等于輸入的最大功率P＝UI＝500×10W＝5000W，D選項(xiàng)錯(cuò)誤．答案：Deq\x(◎選做部分)13．圖甲是某燃?xì)鉅t點(diǎn)火裝置的原理圖．轉(zhuǎn)換器將直流電壓轉(zhuǎn)換為圖乙所示的正弦交變電壓，并加在一理想變壓器的原線圈上，變壓器原、副線圈的匝數(shù)分別為n1、n2，為交流電壓表．當(dāng)變壓器副線圈電壓的瞬時(shí)值大于5000V時(shí)，就會(huì)在鋼針和金屬板間引發(fā)電火花進(jìn)而點(diǎn)燃?xì)怏w．以下判斷正確的是()A．電壓表的示數(shù)等于5VB．電壓表的示數(shù)等于eq\f(5,\r(2))VC．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是eq\f(n2,n1)>1000D．實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火的條件是eq\f(n2,n1)<1000解析：由題u－t圖象知，交流電壓的最大值Um＝5V，所以電壓表的示數(shù)U＝eq\f(Um,\r(2))＝eq\f(5,\r(2))V，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n2,n1)＝eq\f(U2,U1)，變壓器副線圈電壓的最大值U2m＝5000V時(shí)，有效值U2＝eq\f(U2m,\r(2))＝eq\f(5000,\r(2))V，所以點(diǎn)火的條件eq\f(n2,n1)>eq\f(\f(5000,\r(2))V,\f(5,\r(2))V)＝1000，故選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案：BC14.如圖，理想變壓器原線圈與一10V的交流電源相連，副線圈并聯(lián)兩個(gè)小燈泡a和b.小燈泡a的額定功率為W，正常發(fā)光時(shí)電阻為30Ω.已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過(guò)原線圈的電流為0.09A，可計(jì)算出原、副線圈的匝數(shù)比為________，解析：根據(jù)P＝eq\f(U2,R)和P＝I2R得燈泡a兩端的電壓U2＝eq\r(PR)＝eq