高中物理教科版2第二章交變電流 學(xué)業(yè)分層測評11變壓器

學(xué)業(yè)分層測評(十一)(建議用時：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1．(多選)關(guān)于理想變壓器，下列說法正確的是()A．變壓器只能改變交變電流的電壓，不能改變直流電的電壓B．實際生活中，不存在原線圈與副線圈匝數(shù)相等的變壓器C．理想變壓器不僅可以改變交變電流的電壓和電流，還可以改變交變電流的頻率D．輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場能，再轉(zhuǎn)化為電能【解析】易知A、B正確；理想變壓器無能量損耗，改變交變電流的電壓，不改變交變電流的周期和頻率，C錯誤；變壓器工作的原理是互感現(xiàn)象，輸送的電能經(jīng)變壓器先轉(zhuǎn)化為磁場能，再轉(zhuǎn)化為電能，D正確．【答案】ABD2．對理想變壓器可作出的判斷是()【導(dǎo)學(xué)號：31310112】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】理想變壓器中有U1I1＝U2I2且有eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)，變壓器電壓較高的一邊電流小，匝數(shù)多，導(dǎo)線細(xì)，則電壓較低的一邊電流大，匝數(shù)少、導(dǎo)線粗．【答案】D3．理想升壓變壓器的原線圈接電流表A1和電阻R1后，接6V恒定直流電流，如圖2-6-8所示，當(dāng)副線圈的負(fù)載電阻R2變大時，以下說法正確的是()圖2-6-8A．輸出功率減小B．A2讀數(shù)減小C．A1讀數(shù)減小D．A1讀數(shù)不為零，且保持不變【解析】根據(jù)變壓器的工作原理，變壓器不能用來改變恒定直流電壓，因此副線圈上無電壓，無輸出功率，由于原線圈構(gòu)成直流通路，故電流表A1有恒定讀數(shù)，本題選項D正確．【答案】D4.如圖2-6-9所示，理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為20∶1，兩個標(biāo)有“12V6W”的小燈泡并聯(lián)在副線圈的兩端．當(dāng)兩燈泡都正常工作時，原線圈電路中電壓表和電流表(可視為理想電表)的示數(shù)分別是()圖2-6-9【導(dǎo)學(xué)號：31310113】A．120V,0.10A B．240V,0.025AC．120V,0.05A D．240V,0.05A【解析】燈泡正常工作，副線圈電壓U2＝12V，副線圈電流I2＝2×eq\f(6,12)A＝1A，根據(jù)匝數(shù)比得原線圈電流I1＝eq\f(1,20)I2＝A，原線圈電壓U1＝20U2＝240V，選項D正確，其他選項錯誤．【答案】D5．(多選)理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1，以下說法中正確的是()A．穿過原、副線圈每一匝的磁通量之比是10∶1B．穿過原、副線圈每一匝的磁通量的變化率相等C．原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時值之比為1∶1D．正常工作時原、副線圈的輸入、輸出功率之比為1∶1【解析】對理想變壓器，無磁通量損失，因而穿過兩個線圈的交變磁通量相同，磁通量變化率相同，每匝線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相等，電壓與匝數(shù)成正比；理想變壓器可以忽略熱損耗，故輸入功率等于輸出功率，故正確選項是B、C、D.【答案】BCD6．電阻為R的負(fù)載接到20V直流電壓上消耗的電功率是P；用一個變壓器，原線圈接最大值為200V的正弦交流電壓，副線圈接電阻為R的負(fù)載，要使負(fù)載上消耗的電功率為eq\f(P,2)，則變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為()【導(dǎo)學(xué)號：31310114】A．20∶1 B．10eq\r(2)∶1C．10∶1 D．1∶10【解析】原線圈輸入電壓U1＝100eq\r(2)V．根據(jù)題意，P＝eq\f(20V2,R)，eq\f(P,2)＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，解得U2＝10eq\r(2)V，由變壓器變壓公式得變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝U1∶U2＝10∶1，選項C正確．【答案】C7．普通的交流電流表不能直接接在高壓輸電線路上測量電流，通常要通過電流互感器來連接，圖2-6-10中電流互感器ab一側(cè)線圈的匝數(shù)較少，工作時電流為Iab，cd一側(cè)線圈的匝數(shù)較多，工作時電流為Icd，為了使電流表能正常工作，則()圖2-6-10A．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab<IcdB．a(chǎn)b接MN、cd接PQ，Iab>IcdC．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab<IcdD．a(chǎn)b接PQ、cd接MN，Iab>Icd【解析】電流互感器ab一側(cè)線圈匝數(shù)比cd一側(cè)線圈匝數(shù)少，根據(jù)電流關(guān)系得I1n1＝I2n2，所以Iab>Icd，電流表應(yīng)接在電流較小的一側(cè)，故選項B正確．【答案】B8．(多選)一個理想變壓器副線圈上接一個電阻，欲使此電阻的電功率增大，可以采取的措施是(每次只改變一個因素)()【導(dǎo)學(xué)號：31310115】A．增加原線圈的匝數(shù)n1 B．減少原線圈的匝數(shù)n1C．增大電阻值 D．減少電阻值【解析】電阻消耗的功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，而eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以P＝eq\f(U\o\al(2,1)n\o\al(2,2),n\o\al(2,1)R)，P要增大，減小n1或R即可．【答案】BD[能力提升]9．(多選)用理想變壓器給負(fù)載電阻R供電，變壓器輸入電壓一定時，下列四個辦法中可以使變壓器輸入功率增加的是()A．減小變壓器原線圈匝數(shù)，而副線圈匝數(shù)及負(fù)載電阻R保持不變B．減小負(fù)載電阻的阻值，而變壓器原、副線圈匝數(shù)不變C．增大負(fù)載電阻的阻值，而變壓器原、副線圈匝數(shù)不變D．增大變壓器副線圈匝數(shù)，而原線圈匝數(shù)和負(fù)載電阻保持不變【解析】由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可知，當(dāng)n1減小時，U2增大，P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，P2增大，由變壓器輸入功率P1＝P2可知，A正確；U1、n1、n2不變，則U2不變，R減小時，P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，P2增大，由變壓器輸入功率P1＝P2可知，B正確；選項C與選項B相反，故C錯誤；當(dāng)n1、U1不變，n2增大時，則U2增大，由P2＝eq\f(U\o\al(2,2),R)(R不變)，可知P2增大，由變壓器輸入功率P1＝P2可知，D正確．【答案】ABD10．(多選)如圖2-6-11(a)左側(cè)調(diào)壓裝置可視為理想變壓器，負(fù)載電路中R＝55Ω，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()【導(dǎo)學(xué)號：31310116】(a)(b)圖2-6-11A．電流表的示數(shù)為2AB．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】電流表的示數(shù)為：I＝eq\f(U,R)＝eq\f(110,55)A＝2A，A正確；原、副線圈的電壓比等于匝數(shù)比，所以匝數(shù)比為2∶1，B錯誤；電壓表的示數(shù)指交變電壓的有效值，C正確；由(b)知交變電壓的周期為s，故頻率為50Hz，D錯誤．【答案】AC11．(2023·南京高二檢測)圖2-6-12甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示．現(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光．下列說法正確的是()甲乙圖2-6-12A．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20eq\r(2)sin(50πt)VB．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為W【解析】由圖乙知周期為s，因此輸入電壓的表達(dá)式u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，A錯；只斷開S2，L1、L2兩端的電壓小于額定電壓，都不能正常發(fā)光，B錯；只斷開S2，負(fù)載電阻變大，功率變小，C錯；S1換接到2后，據(jù)P＝eq\f(U\o\al(2,出),R)和eq\f(U入,U出)＝eq\f(n1,n2)得R消耗的功率為W，故選D.【答案】D12．有一電路連接如圖2-6-13所示，理想變壓器初級線圈接電壓一定的交流電源，電阻R1和R2阻值相等，則下列說法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號：31310117】圖2-6-13A．只將S1從2撥向1時，電流表示數(shù)變小B．只將S2從4撥向3時，電流表示數(shù)變小C．只將S3從斷開變?yōu)殚]合，變壓器的輸入功率減小D．只將變阻器R3的滑動觸頭下移，變壓器的輸入功率減小【解析】只將S1從2撥向1時，根據(jù)U1∶U2＝n1∶n2，可得副線圈的電壓要增大，輸出功率和輸入功率也要增大，電流表示數(shù)變大，A錯；只將S2從4撥向3時，副線圈的電壓要減小，輸出功率和輸入功率也要減小，電流表示數(shù)變小，B對；只將S3從斷開變?yōu)殚]合時，副電路的總電阻變小，輸出功率和輸入功率要增大，電流表示數(shù)變大，C錯；只將變阻器R3的滑動觸頭下移，副線圈電路的總電阻變小，輸出功率和輸入功率要增大，電流表示數(shù)變大，D錯．【答案】B13．(多選)(2023·山東高考)如圖2-6-14，將額定電壓為60V的用電器，通過一理想變圖2-6-14壓器接在正弦交變電源上．閉合開關(guān)S后，用電器正常工作，交流電壓表和交流電流表(均為理想電表)的示數(shù)分別為220V和A．以下判斷正確的是()A．變壓器輸入功率為484WB．通過原線圈的電流的有效值為0.6AC．通過副線圈的電流的最大值為2.2AD．變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2＝11∶3【解析】變壓器的輸入功率P1＝P2＝I2U2＝×60W＝132W，選項A錯誤；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(220,60)＝eq\f(11,3)，選項D正確；由eq\f(I1,I2)＝eq\f(n2,n1)得I1＝eq\f(n2,n1)I2＝eq\f(3,11)×A＝A，選項B正確；根據(jù)I＝eq\f(Im,\r(2))得副線圈上的電流的最大值I2m＝eq\r(2)I2＝eq\r(2)A，選項C錯誤．【答案】BD14．如圖2-6-15甲為一理想變壓器，ab為原線圈，ce為副線圈，d為副線圈引出的一個接頭，原線圈輸入正弦式交變電壓的u-t圖像如乙所示．若只在ce間接一只Rce＝400Ω的電阻，或只在de間接一只Rde＝225Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80W.【導(dǎo)學(xué)號：31310118】甲乙圖2-6-15(1)請寫出原線圈輸入電壓瞬時值uab的表達(dá)式；(2)求只在ce間接400Ω電阻時，原線圈中的電流I1；(3)求ce和de間線圈的匝數(shù)比eq\f(nce,nde).【解析】(1)由乙圖知ω＝200πrad/s電壓瞬時值uab＝400sin200πt(V)．(2)電壓有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))＝200eq\r(2)(V)理想變壓器P1＝P2原線圈中的電流