廣西專版2024-2025學(xué)年新教材高中物理第3章交變電流習(xí)題課四理想變壓器的綜合課后訓(xùn)練新人教版選擇性必修第二冊(cè)

習(xí)題課四志向變壓器的綜合問(wèn)題課后·訓(xùn)練提升基礎(chǔ)鞏固選擇題(第1~3題為單選題,第4~5題為多選題)1.右圖為物理試驗(yàn)室某風(fēng)扇的風(fēng)速擋位變換器電路圖,它是一個(gè)可調(diào)壓的志向變壓器,其中接入交變電流的電壓有效值U0=220V,線圈匝數(shù)n0=2200,擋位1、2、3、4對(duì)應(yīng)的線圈匝數(shù)分別為220、500、1100、2200。電動(dòng)機(jī)M的內(nèi)阻r=4Ω,額定電壓為U=220V,額定功率P=110W。下列推斷正確的是()A.當(dāng)選擇擋位3時(shí),電動(dòng)機(jī)兩端電壓為110VB.當(dāng)擋位由3變換到2時(shí),電動(dòng)機(jī)的功率增大C.當(dāng)選擇擋位2時(shí),電動(dòng)機(jī)的熱功率為1WD.當(dāng)選擇擋位4時(shí),電動(dòng)機(jī)的輸出功率為110W答案A解析由電壓與匝數(shù)的關(guān)系U0∶U3=n0∶n3,解得U3=110V,選項(xiàng)A正確;當(dāng)擋位由3變換到2時(shí),輸出電壓減小,電動(dòng)機(jī)的功率減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在額定功率的狀況下,電動(dòng)機(jī)的額定電流為I=PU=0.5A,熱功率Pr=I2r=1W,輸出功率為P-Pr=(110-1)W=2.(2024·北京西城高二期末)下圖是街頭變壓器通過(guò)降壓給用戶供電的示意圖。設(shè)變壓器為志向變壓器,輸入電壓恒定,R0表示輸電線的總電阻。假設(shè)用戶端為純電阻用電器,總電阻為R,當(dāng)R阻值減小時(shí),圖中各志向電表示數(shù)減小的是()A.V2 B.V3C.A1 D.A2答案B解析志向變壓器輸入電壓確定輸出電壓,輸入電壓恒定,所以輸出電壓恒定不變,即V2不變,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;V2不變,表示副線圈總電壓不變,R0阻值不變,當(dāng)R阻值減小時(shí),依據(jù)串聯(lián)分壓原理,V3會(huì)變小,選項(xiàng)B正確;當(dāng)副線圈總電壓不變,R阻值減小時(shí),副線圈的電流變大,即A2變大,由公式P2=U2I2可知,志向變壓器輸出功率變大,輸入功率等于輸出功率,則輸入功率變大,因?yàn)檩斎腚妷汉愣?所以原線圈電流變大,即A1變大,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。3.(2024·湖北高三期末)在如圖所示的電路中,志向變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為2∶1,四個(gè)完全相同的燈泡額定電壓為U,若已知燈泡L3和L4恰能正常工作,那么()A.L1和L2不能正常工作B.輸入端電壓U0=4UC.若減小輸入端電壓U0,則L1和L2變得更亮D.因原線圈連接有燈泡,所以原線圈輸入功率不等于副線圈輸出功率答案B解析設(shè)燈泡的額定電流為I,由于L3和L4恰能正常工作,所以副線圈的電流為2I,由變壓器電流與匝數(shù)成反比可知,原線圈的電流為I,L1和L2與原線圈串聯(lián),所以L1和L2能正常工作,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;設(shè)燈泡的額定電壓為U,變壓器電壓與匝數(shù)成正比,可知原線圈兩端電壓為2U,L1和L2正常工作,兩端的電壓均為U,故輸入端電壓為U0=4U,選項(xiàng)B正確;若減小輸入端電壓U0,則變壓器原線圈兩端電壓減小,副線圈兩端電壓減小,副線圈電流減小,導(dǎo)致原線圈電流減小,故L1和L2變得更暗,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;志向變壓器原線圈輸入功率等于副線圈輸出功率,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。4.如圖所示,志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為2∶1,在原、副線圈的回路中分別接有阻值相同的電阻,原線圈一側(cè)接在電壓為220V的正弦交變電流上,則()A.原、副線圈兩端的電壓之比為2∶1B.原、副線圈中的電流之比為2∶1C.原線圈兩端的電壓為88VD.副線圈兩端的電壓為88V答案AD解析依據(jù)變壓器電壓與匝數(shù)的關(guān)系得U1U2=n1n2=21,選項(xiàng)A正確;依據(jù)變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系得I1I2=n2n1=12,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)原線圈兩端的電壓為5.如圖所示,一志向自耦變壓器的原線圈與溝通發(fā)電機(jī)的輸出端K、L相連,副線圈接有可調(diào)電阻R,滑動(dòng)觸頭P與線圈始終接觸良好。發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U0保持恒定,線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,t=0時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,則下列說(shuō)法正確的是()A.變壓器原線圈兩端的電壓U=2U0sinωtB.t=π4ω時(shí),發(fā)電機(jī)輸出電壓的瞬時(shí)值為C.若僅將滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng),則溝通電流表的示數(shù)減小D.若使電阻R增大的同時(shí),將滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng),則原線圈的輸入功率增大答案BC解析因?yàn)閠=0時(shí)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行,所以變壓器原線圈兩端的電壓為U=2U0cosωt,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因?yàn)樽儔浩髟€圈兩端的電壓為U=2U0cosωt,當(dāng)t=π4ω時(shí),發(fā)電機(jī)輸出電壓的瞬時(shí)值為U0,選項(xiàng)B正確;若僅將滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng),副線圈的匝數(shù)減小,輸出電壓減小,電阻R上的電流減小,則原線圈中的電流即溝通電流表的示數(shù)減小,選項(xiàng)C正確;若使電阻R增大的同時(shí),將滑動(dòng)觸頭P向下滑動(dòng),由P=實(shí)力提升一、選擇題(第1~4題為單選題,第5~6題為多選題)1.(2024·安徽蕪湖高二期中)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,CD間加上正弦溝通電壓,移動(dòng)滑動(dòng)觸頭P的位置,就可以調(diào)整輸出電壓。在輸出端MN連接了定值電阻R1、R2,滑動(dòng)變阻器R3,志向溝通電流表和電壓表,則下列推斷正確的是()A.當(dāng)P不動(dòng),滑動(dòng)變阻器滑片向上滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)不變B.當(dāng)P不動(dòng),滑動(dòng)變阻器滑片向下滑動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變大,電壓表讀數(shù)變大C.當(dāng)R3不變,滑動(dòng)觸頭P順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小D.當(dāng)R3不變,滑動(dòng)觸頭P逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電流表讀數(shù)變小,電壓表讀數(shù)變小答案C解析當(dāng)P不動(dòng),即保持變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比不變,則MN兩端的電壓不變,當(dāng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向上滑動(dòng)時(shí),連入電路的電阻的阻值變大,因而副線圈上的總電流變小,R1兩端的電壓變小,并聯(lián)支路的電壓變大,即電壓表的讀數(shù)變大,則通過(guò)R2的電流變大,所以流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流變小,即電流表的讀數(shù)變小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;當(dāng)P不動(dòng),即保持變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比不變,則MN兩端的電壓不變,當(dāng)將滑動(dòng)變阻器的滑片向下滑動(dòng)時(shí),連入電路的電阻的阻值變小,因而副線圈上的總電流變大,R1的電壓變大,并聯(lián)支路的電壓變小,即電壓表的讀數(shù)變小,則通過(guò)R2的電流變小,流過(guò)滑動(dòng)變阻器的電流變大,即電流表的讀數(shù)變大,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)R3不變,即保持滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不變,將P沿順時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí),變壓器的原線圈的匝數(shù)不變,副線圈的匝數(shù)減小,則MN兩端的電壓減小,副線圈上的總電流減小,滑動(dòng)變阻器兩端的電壓將變小,電壓表的讀數(shù)變小,電流表的讀數(shù)變小,選項(xiàng)C正確;當(dāng)R3不變,即保持滑動(dòng)變阻器連入電路的阻值不變,將P沿逆時(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)時(shí),變壓器的原線圈的匝數(shù)不變,副線圈的匝數(shù)增大,則MN兩端的電壓增大,副線圈上的總電流增大,滑動(dòng)變阻器兩端的電壓將變大,電壓表的讀數(shù)變大,電流表的讀數(shù)變大,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.(2024·山西晉城第一中學(xué)高二期末)如圖所示,志向變壓器原線圈c、d兩端接入穩(wěn)定的溝通電壓,b是原線圈的中心抽頭,S為單刀雙擲開(kāi)關(guān),滑動(dòng)變阻器R的滑片處于變阻器正中間,電表均為志向電表,下列說(shuō)法正確的是 ()A.只將S從a撥到b,電流表的示數(shù)將減半B.只將S從a撥到b,電壓表的示數(shù)將減半C.只將滑動(dòng)變阻器R的滑片從中點(diǎn)移到最上端,電流表的示數(shù)將減半D.只將滑動(dòng)變阻器R的滑片從中點(diǎn)移到最上端,c、d兩端輸入的功率將為原來(lái)的2倍答案C解析只將S從a撥到b,原線圈的匝數(shù)n1減半,輸入電壓不變,依據(jù)U1U2=n1n2可知,副線圈的輸出電壓U2增大到原來(lái)的2倍,即電壓表的示數(shù)增大到原來(lái)的2倍,依據(jù)歐姆定律可知,副線圈的輸出電流I2增大到原來(lái)的2倍,依據(jù)變壓器電流與匝數(shù)的關(guān)系可知,原線圈的輸入電流I1增大到原來(lái)的4倍,即電流表的示數(shù)將增大到原來(lái)的4倍,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;只將滑動(dòng)變阻器R的滑片從中點(diǎn)移到最上端,負(fù)載增大到原來(lái)的2倍,因副線圈的輸出電壓U2不變,依據(jù)歐姆定律可知,副線圈的輸出電流I3.圖甲是家用臺(tái)燈亮度調(diào)整原理圖,志向自耦變壓器的a、b間接入如圖乙所示的正弦溝通電壓。溝通電流表A為志向電表,燈泡額定電壓為15V、額定功率為30W(設(shè)燈泡的阻值保持不變),當(dāng)P在c處時(shí)燈泡正常發(fā)光。下列說(shuō)法正確的是()A.燈泡正常發(fā)光時(shí)變壓器線圈的總匝數(shù)與c點(diǎn)下方的匝數(shù)之比為44∶3B.當(dāng)燈泡正常發(fā)光時(shí)電流表的讀數(shù)為2AC.將調(diào)壓端的滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí),變壓器的輸入功率變大D.將調(diào)壓端的滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng)時(shí),變壓器的輸入電壓變小答案A解析由題圖乙可知,變壓器的輸入電壓的有效值為U1=3112V=220V,燈泡正常發(fā)光,變壓器的輸出電壓為U2=15V,故變壓器的原、副線圈匝數(shù)比為n1n2=U1U2=22015=443,選項(xiàng)A正確;燈泡正常發(fā)光時(shí)通過(guò)的電流為I2=PU2=2A,故流過(guò)電流表的電流為I4.如圖所示,接入志向變壓器中的四個(gè)規(guī)格相同的燈泡均正常發(fā)光,那么,志向變壓器的匝數(shù)比n1∶n2∶n3為()A.1∶1∶1 B.3∶2∶1C.6∶2∶1 D.2∶2∶1答案B解析燈泡均正常發(fā)光,可得UA=UB=UC=UD,所以U2=2U3,所以n2n3=U2U3=2U3U3=21,同理,燈泡正常發(fā)光,功率相等,即PA=PB=PC=PD,由P=I2R得IA=IB=IC=ID,即I1=I2=I3,由U1I1=U2I2+U3I3得n1I1=n2I2+n3I3,即n1=n2+n3=2n3+n3=35.如圖所示,兩志向變壓器間接有電阻R,電表均為志向溝通電表,a、b接入電壓有效值不變的正弦式交變電流。閉合開(kāi)關(guān)S后()A.R的發(fā)熱功率不變B.電壓表的示數(shù)不變C.電流表A1的示數(shù)變大D.電流表A2的示數(shù)變小答案BC解析閉合開(kāi)關(guān)S后,負(fù)載電阻減小,匝數(shù)為n4的線圈輸出功率變大,匝數(shù)為n1的線圈輸入功率也變大,a、b兩端電壓有效值不變,由P1=U1I1可知,電流表A1的示數(shù)變大,依據(jù)I1I2=n2n1可知,因n2n1比值不變,I1變大,則I2變大,因此,R的發(fā)熱功率變大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確;依據(jù)志向變壓器電壓比等于匝數(shù)比U1U2=n16.(2024·湖北高二期末)如圖所示,志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為n1∶n2=2∶1,輸入端接在u=302sin100πt(V)的溝通電源上,R1為電阻箱,副線圈電路中的電阻R2=10Ω,電表均為志向電表。下列說(shuō)法正確的是()A.當(dāng)R1=0時(shí),若將電流表?yè)Q成規(guī)格為“5V5W”的燈泡,燈泡能夠正常發(fā)光B.當(dāng)R1=10Ω時(shí),電流表的讀數(shù)為1.2AC.當(dāng)R1=10Ω時(shí),電壓表的讀數(shù)為6VD.當(dāng)R1=20Ω時(shí),R2的功率為2.5W答案AB解析當(dāng)R1=0時(shí),原線圈兩端電壓的有效值為U1=30V。依據(jù)志向變壓器原、副線圈電壓關(guān)系可得副線圈兩端電壓的有效值(即電壓表的示數(shù))為U2=n2n1U1=15V,燈泡電阻為RL=UL2P=5Ω,燈泡額定電流為IL=PUL=1A,將電流表?yè)Q成燈泡L后,副線圈中的電流為I2=U2RL+R2=1A=IL,所以燈泡可以正常發(fā)光,選項(xiàng)A正確。當(dāng)R1=10Ω時(shí),設(shè)電流表和電壓表的示數(shù)分別為I2'和U2',此時(shí)原線圈中的電流為I1'=12I2',原線圈兩端電壓為U1'=U-I1'R1=2U2',上式中U=30V,并且U2'I2'=R2,聯(lián)立解得I2'=1.2A,U2'=12V,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤。當(dāng)R1=20Ω時(shí),設(shè)電流表和電壓表的示數(shù)分別為I2″和U2″,此時(shí)原線圈中的電流為I1″=12I2″,原線圈兩端電壓為U1″=U-I1″R1=2U2″,并且U2二、非選擇題7.(2024·內(nèi)蒙古通遼高二期末)如圖所示,面積為S=0.02m2,線圈匝數(shù)為n=100,總電阻r=10Ω的矩形線圈ABCD繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO'勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω=100rad/s,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=22T。矩形線圈通過(guò)滑環(huán)與志向變壓器相連,副線圈接電阻R,電表均為志向溝通電表。當(dāng)線圈平面與磁場(chǎng)方向平行時(shí)起先計(jì)時(shí),電流