新教材2024高中物理第三章交變電流3.3變壓器同步測試新人教版選擇性必修第二冊

第三章交變電流3變壓器【基礎(chǔ)鞏固】1.關(guān)于志向變壓器的特點(diǎn),下列說法正確的是()A.志向變壓器能夠使電壓上升,同時(shí)使電流變大B.原、副線圈具有相同的磁通量及變更率,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢也相同C.原、副線圈沒有電阻,鐵芯中不會產(chǎn)生渦流D.原線圈往往匝數(shù)少,繞線粗,電流大解析:志向變壓器原、副線圈功率相等,即U1I1=U2I2,不行能同時(shí)使電壓上升,電流增大,選項(xiàng)A錯誤.原、副線圈匝數(shù)不同,感應(yīng)電動勢不同,選項(xiàng)B錯誤.志向變壓器鐵芯不產(chǎn)生渦流,選項(xiàng)C正確.原、副線圈中匝數(shù)少的線圈,電流大,繞線粗,但不肯定作為原線圈運(yùn)用,選項(xiàng)D錯誤.答案:C2.(多選)志向變壓器原、副線圈匝數(shù)比為10∶1,下列說法正確的是 ()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更率相等C.原、副線圈每一匝產(chǎn)生的電動勢瞬時(shí)值之比為10∶1D.正常工作時(shí)原、副線圈的輸入、輸出功率之比為1∶1解析:對于志向變壓器,認(rèn)為無磁通量損失,因而穿過兩個線圈每一匝的磁通量相同,磁通量的變更率相同,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.志向變壓器沒有能量損失,故輸入功率等于輸出功率.答案:BD3.志向變壓器的原、副線圈匝數(shù)分別為n1和n2,電流分別為I1和I2,電壓分別為U1和U2,功率分別為P1和P2,下列關(guān)系正確的是 ()A.U1U2=n1n2 B.I1I2=解析:志向變壓器中原、副線圈的電壓滿意U1U2=n1n2,志向變壓器的輸入功率等于輸出功率,即P1=P2,則U1I1=U2I2答案:A4.如圖所示,甲圖中兩導(dǎo)軌不平行,而乙圖中兩導(dǎo)軌平行,其余條件都相同,金屬棒MN正在導(dǎo)軌上向右勻速運(yùn)動,在金屬棒運(yùn)動過程中,將視察到()甲乙A.L1發(fā)光,L2不發(fā)光B.L1、L2都不發(fā)光C.L2發(fā)光,L1不發(fā)光D.L1、L2都發(fā)光,只是亮度不同解析:金屬棒MN在軌道上向右勻速運(yùn)動,甲圖中導(dǎo)軌間的金屬棒長度增大,由E=Blv可知,產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢增大,回路中的感應(yīng)電流也增大;乙圖中導(dǎo)軌間的金屬棒長度恒定,產(chǎn)生的是恒定感應(yīng)電動勢,感應(yīng)電流恒定.依據(jù)變壓器的原理可知,甲的副線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流,乙的副線圈沒有產(chǎn)生感應(yīng)電流,所以L1發(fā)光,L2不發(fā)光,選項(xiàng)A正確.答案:A5.(多選)對于志向變壓器,下列說法正確的是 ()A.原線圈的輸入功率隨副線圈輸出功率的增大而增大B.原線圈的輸入電流隨副線圈輸出電流的增大而增大C.原線圈的電流不隨副線圈輸出電流的變更而變更D.當(dāng)副線圈的電流為0時(shí),原線圈的電壓也為0解析:志向變壓器的原線圈的輸入功率等于副線圈的輸出功率,且隨副線圈輸出功率的變更而變更.原線圈的輸入電流取決于副線圈的輸出電流和原、副線圈匝數(shù)比,當(dāng)副線圈的電流為0時(shí),原線圈電壓并不肯定為0.選項(xiàng)A、B正確,選項(xiàng)C、D錯誤.答案:AB6.一臺志向降壓變壓器從10kV的線路中降壓并供應(yīng)200A的負(fù)載電流.已知兩個線圈的匝數(shù)比為40∶1,則變壓器的原線圈中的電流、輸出電壓及輸出功率分別是()A.5A,250V,50kWB.5A,10kV,50kWC.200A,250V,50kWD.200A,10kV,2×103kW解析:由I1I2=n2n1得I1=140×200A=5A;由U1U2P出=U2I2=250×200W=50kW.故正確選項(xiàng)為A.答案:A7.(2024廣東卷)某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個充電裝置,如圖所示.假設(shè)永磁體的往復(fù)運(yùn)動在螺線管中產(chǎn)生近似正弦式交變電流,周期為0.2s,電壓最大值為0.05V.志向變壓器原線圈接螺線管,副線圈接充電電路,原、副線圈匝數(shù)比為1∶60.下列說法正確的是 ()A.交變電流的頻率為10HzB.副線圈兩端電壓最大值為3VC.變壓器輸入電壓與永磁體磁場強(qiáng)弱無關(guān)D.充電電路的輸入功率大于變壓器的輸入功率解析:正弦式交變電流的周期為0.2s,故頻率為5Hz,選項(xiàng)A錯誤.螺線管中的電壓為原線圈的電壓,由變壓器的工作原理得U2U1=n2n1,故副線圈的電壓最大值U2=n2n答案:B8.一志向變壓器工作電路圖如圖所示,今欲使變壓器的輸入功率增大到原來的2倍,在其他條件不變的狀況下,可行的方法是 ()A.原線圈的匝數(shù)n1增大到原來的2倍B.副線圈的匝數(shù)n2增大到原來的2倍C.負(fù)載電阻的阻值R變?yōu)樵瓉淼?倍D.n2和R都變?yōu)樵瓉淼?倍解析:原線圈匝數(shù)增加會使副線圈電壓減小,輸出功率減小,輸入功率也減小,故選項(xiàng)A錯誤.副線圈匝數(shù)增大到原來的2倍,副線圈電壓增大到原來的2倍,依據(jù)P=U2R可知輸出功率增大到原來的4倍,故選項(xiàng)B錯誤.負(fù)載電阻增大,而電壓不變,輸出功率和輸入功率都減小,故選項(xiàng)C錯誤.副線圈匝數(shù)和負(fù)載電阻都增大到原來的2倍,副線圈電壓增大到原來的2倍,依據(jù)P=U答案:D9.(2024·山東卷)如圖所示的變壓器,輸入電壓為220V,可輸出12V、18V、30V的電壓,匝數(shù)為n1的原線圈中電壓隨時(shí)間的變更為u=Umcos100πt.單匝線圈繞過鐵芯連接溝通電壓表,電壓表的示數(shù)為0.1V.將阻值為12Ω的電阻R接在BC兩端時(shí),功率為12W.下列說法正確的是 ()A.n1為1100匝,Um為220VB.BC間線圈匝數(shù)為120,流過R的電流為1.4AC.若將R接在AB兩端,R兩端的電壓為18V,頻率為100HzD.若將R接在AC兩端,流過R的電流為2.5A,周期為0.02s解析:變壓器的輸入電壓為220V,依據(jù)志向變壓器原線圈與單匝線圈的匝數(shù)比U1U2=n1n2,將U1=220V,n2=1,U2=0.1V代入,解得原線圈匝數(shù)為n1=2200,由題給數(shù)據(jù)可知,原線圈中輸入溝通電壓的最大值為Um=2202V,故選項(xiàng)A錯誤;當(dāng)在BC間接入12Ω的電阻時(shí),電功率為12W,則UBC=PR=12×12V=12V,故流過R的電流大小為I=UBCR=1212A=1A,再由U1UBC=n1nBC,解得BC間線圈的匝數(shù)為nBC=120,故選項(xiàng)B錯誤;BC間的輸出電壓為12V,AC間的輸出電壓應(yīng)為30V,故AB間的輸出電壓應(yīng)為18V.所以當(dāng)R接在AB間時(shí),R兩端電壓大小為18V.因?yàn)樽儔浩鞑荒茏兏蛔冸娏鞯念l率,所以副線圈的頻率等于原線圈的頻率,依據(jù)原線圈的電壓表達(dá)式可求得輸入電壓的周期為T=2πω=2π100πs=0.02s,則頻率為f=1T=1答案:D【拓展提高】10.如圖甲所示,一志向變壓器給一個小燈泡供電.當(dāng)原線圈輸入如圖乙所示的溝通電壓時(shí),額定功率為10W的小燈泡恰好正常發(fā)光,已知燈泡的電阻為40Ω,圖中電壓表為志向溝通電壓表,下列說法正確的是 ()甲乙A.變壓器輸入電壓的瞬時(shí)值表達(dá)式為u=2202sinπt(V)B.電壓表的示數(shù)為220VC.變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為11∶1D.變壓器的輸入功率為110W解析:由題圖乙可知,ω=2πT=100πrad/s,故選項(xiàng)A錯誤.原線圈輸入電壓為220V,電壓表示數(shù)為小燈泡的額定電壓,U2=PR=20V,故選項(xiàng)B錯誤.由電壓與匝數(shù)的關(guān)系得n1n2=答案:C11.(2024·湖南卷)如圖所示,志向變壓器原、副線圈總匝數(shù)相同,滑動觸頭P1初始位置在副線圈正中間,輸入端接入電壓有效值恒定的交變電源.定值電阻R1的阻值為R,滑動變阻器R2的最大阻值為9R,滑片P2初始位置在最右端.志向電壓表的示數(shù)為U,志向電流表的示數(shù)為I.下列說法正確的是 ()A.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,I減小,U不變B.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,R1消耗的功率增大C.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,I減小,U增大D.保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,R1消耗的功率減小解析:依據(jù)原、副線圈兩端的電流和電壓的比值關(guān)系可知,變壓器和副電路的等效電阻R'=U原I原=n1n2U副n2n1I副=n1n22U副I副=n1n22R1.保持P1位置不變,P2向左緩慢滑動的過程中,R2接入電路的阻值減小,等效電阻保持不變,則電流I變大,U變小,而R1消耗的功率增大,故選項(xiàng)A錯誤,選項(xiàng)B正確;保持P2位置不變,P1向下緩慢滑動的過程中,n2減小,等效電阻R'增大,電流I減小,則電壓表的示數(shù)U減小,R1消耗的功率P1=I12·R1=U總R2+R'2·R1=U總R2+(n1答案:B12.(多選)某志向變壓器的工作電路示意圖如下圖所示,它的原線圈匝數(shù)n1=600,溝通電源電壓為U1=220V,原線圈串聯(lián)一個額定電流為0.2A的保險(xiǎn)絲,副線圈匝數(shù)n2=120,副線圈上接一個電阻R,為保證保險(xiǎn)絲不被燒斷,則 ()A.負(fù)載功率不能大于44WB.負(fù)載電阻不能大于44ΩC.副線圈中電流的有效值不能大于1AD.原線圈中電流的瞬時(shí)值不能大于0.2A解析:為保證保險(xiǎn)絲不被燒斷,通過原線圈的電流的有效值最大為0.2A,由輸入功率等于輸出功率知,負(fù)載功率不能大于Pm=U1I1=220V×0.2A=44W,選項(xiàng)A正確.由U1U2=n1n2得U2=n2n1U1=120600×220V=44V,由P=U2R得,負(fù)載電阻的最小值R=U224444A=1A,選項(xiàng)C正確.保險(xiǎn)絲的額定電流為有效值,故通過原線圈的電流的有效值不能大于0.答案:AC13.(2024·廣東模擬)如圖甲所示的電路中,在a、b間接入圖乙所示的正弦式交變電流,T為志向變壓器,A為志向溝通電流表,R為定值電阻,副線圈的中間抽頭將副線圈分為兩部分.開關(guān)S分別接通“1”“2”時(shí),電流表A的示數(shù)分別為I1、I2,則副線圈兩部分的匝數(shù)n1和n2之比為 ()甲乙A.I1I2 B.I2解析:設(shè)變壓器原線圈兩端的電壓為U0、匝數(shù)為n0,依據(jù)變壓器原理可知副線圈n1、n2的電壓分別為U1=n1n0U0和U2=n2n0U0.依據(jù)能量守恒有,II2U0=U22R,整理得I1I2=n答案:C14.(多選)如圖所示,志向變壓器原線圈的匝數(shù)n1=1100,副線圈的匝數(shù)n2=110,R0、R1、R2均為定值電阻,且R0=R1=R2,電流表、電壓表均為志向溝通電表.原線圈接u=2202sin314t(V)的溝通電源.一起先開關(guān)S處于斷開狀態(tài).下列說法正確的是 ()A.電壓表示數(shù)為22VB.當(dāng)開關(guān)S閉合后,電壓表示數(shù)變小C.當(dāng)開關(guān)S閉合后,電流表示數(shù)變大D.當(dāng)開關(guān)S閉合后,變壓器的輸出功率增大解析:原線圈接u=2202sin314t(V)的溝通電源,原線圈的匝數(shù)n1=1100,副線圈的匝數(shù)n2=110,所以副線圈兩端的電壓為22V;依據(jù)歐姆定律得電壓表示數(shù)為11V,故A錯誤.當(dāng)開關(guān)S閉合后,副線圈所在電路的總電阻減小,副線圈兩端的電壓不變,副線圈中的電流增大,電阻R0兩端的電壓變大,所以電壓表示數(shù)變小,故B正確.當(dāng)開關(guān)S閉合后,副線圈所在電路的總電阻減小,副線圈兩端的電壓不變,輸出功率增大,所以輸入功率增大,所以電流表示數(shù)變大,故C、D正確.答案:BCD15.如圖所示,志向變壓器原、副線圈接有三個完全相同的燈泡,其額定電壓均為U,且三個燈泡均正常發(fā)光.下列說法正確的是 ()A.原、副線圈匝數(shù)比為3∶1B.原、副線圈匝數(shù)比為1∶3C.A、B兩端的輸入電壓為3UD.A、B兩端的輸入電壓為4U解析:設(shè)燈泡正常發(fā)光時(shí),流過它的電流為I,則該變壓器原線圈電流I1=I,副線圈中電流I2=2I,則原、副線圈匝數(shù)比n1n2=I2I1=2∶1,所以原線圈兩端的電壓為U1=n1n2U2=2答案:C【挑戰(zhàn)創(chuàng)新】16.黑光燈是利用物理方法來殺蟲的一種設(shè)備,它發(fā)出的紫外光能夠引誘害蟲飛近黑光燈,然后被黑光燈四周的溝通高壓電網(wǎng)“擊斃”.下圖是高壓電網(wǎng)的