2024-2025學(xué)年高中物理第5章交變電流4變壓器課后課時精練含解析新人教版選修3-2

PAGE7-變壓器時間：40分鐘滿分：100分一、選擇題(每小題7分，共63分)1．如圖所示，志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，當(dāng)導(dǎo)體棒l在勻強磁場中以速度v向左做勻速直線運動切割磁感線時，電流表的示數(shù)是12mA，則電流表eq\a\vs4\al\co1()的示數(shù)為()A．3mA B．0mAC．48mA D．與負載R的值有關(guān)答案B解析導(dǎo)體棒做勻速直線運動，產(chǎn)生的電動勢：E＝Blv是定值，穿過副線圈的磁通量不變，是定值，副線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，副線圈電流為零，電流表A2的示數(shù)為0mA，B正確。2．如圖甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是()A．線圈匝數(shù)n1＜n2，n3＜n4B．線圈匝數(shù)n1＞n2，n3＞n4C．甲圖中的電表是電流表，輸出端不行短路D．乙圖中的電表是電流表，輸出端不行斷路答案D解析甲并聯(lián)在電路中是電壓互感器，電路中是強電壓，通過變壓器變成弱電壓，用電壓表測量，因為電壓之比等于線圈匝數(shù)比，所以n1＞n2，A錯誤；由圖可以知道，乙串聯(lián)在電路中是電流互感器，電路中是強電流，通過變壓器變成弱電流，用電流表示測量，因為電流之比等于線圈匝數(shù)的倒數(shù)比，所以n3＜n4，故B錯誤；甲圖中的電表是電壓表，副線圈電流較大，輸出端不行以短路，故C錯誤；乙圖中的電表是電流表，輸出端不行以斷路，所以D項是正確的。3.如圖所示，志向變壓器的原線圈接入u＝11000sin100πt(V)的交變電壓，副線圈通過電阻r＝6Ω的導(dǎo)線，對“220V880W”的電器RL供電，該電器正常工作。由此可知()A．原、副線圈的匝數(shù)比為50∶1B．交變電壓的頻率為100HzC．副線圈中電流的有效值為4AD．變壓器的輸入功率為880W答案C解析該用電器正常工作，電器參數(shù)均為有效值，則副線圈電流有效值I＝eq\f(P,U)＝eq\f(880,220)A＝4A，則Ur＝4×6V＝24V，輸出電壓有效值U2＝220V＋24V＝244V，匝數(shù)比為eq\f(11000,\r(2))∶244≈32∶1，故A錯誤，C正確。頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(1,\f(2π,100π))＝50Hz，故B錯誤；變壓器的輸出功率為用電器的功率和導(dǎo)線電阻損耗的功率之和，大于880W，所以變壓器的輸入功率大于880W，故D錯誤。4．如圖所示是4種亮度可調(diào)的臺燈的電路示意圖，它們所用的白熾燈泡相同，且都是“220V40W”。當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)至20W時，臺燈消耗的功率最小的是()答案C解析臺燈的消耗功率包含燈泡和其他協(xié)助器件的總功率。由A、B、C、D四選項分析可知：C中志向變壓器功率損耗為零，電源輸出的總功率(臺燈消耗功率)等于燈泡的功率20W。而其他選項中，不論滑動變阻器是分壓接法還是限流接法，滑動變阻器上總有功率損耗，臺燈的消耗功率都大于20W。C正確。5．如圖所示，左側(cè)的圓形導(dǎo)電環(huán)半徑為r＝1.0cm，導(dǎo)電環(huán)與一個志向變壓器的原線圈相連，變壓器的副線圈兩端與一個電容為C＝100pF的電容器相連，導(dǎo)電環(huán)的電阻不計，環(huán)中有垂直于圓環(huán)平面的變更磁場，磁感應(yīng)強度B的變更率為eq\f(ΔB,Δt)＝100eq\r(2)πsinωt，若電容器C所帶電荷量的最大值為1.41×10－9C，則所用志向變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為(取π2＝10)()A．1∶100 B．100∶1C．1∶100eq\r(2) D．100eq\r(2)∶1答案A解析原線圈兩端電壓最大值U1m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(ΔB,Δt)))mS＝0.1eq\r(2)V。副線圈兩端電壓的最大值即電容器兩端電壓的最大值，由C＝eq\f(Q,U)，得：U2m＝eq\f(Qm,C)＝14.1V，所以eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1m,U2m)≈eq\f(1,100)。故A正確。6．如圖所示，兩個相同變壓器的副線圈接有相同的燈泡L1、L2，原線圈接有定值電阻R，導(dǎo)軌和金屬棒MN的電阻不計?，F(xiàn)使金屬棒沿軌道向右勻速運動，圖乙中金屬棒移動速度大于圖甲中金屬棒的移動速度，則在棒運動的過程中()A．L1、L2都發(fā)光，L2比L1亮B．L1、L2都不發(fā)光C．L2發(fā)光，L1不發(fā)光D．L1發(fā)光，L2不發(fā)光答案D解析變壓器只變更變更電流的電壓，不變更恒定電流的電壓，在金屬棒MN移動的過程中，題圖甲中金屬棒產(chǎn)生的電動勢發(fā)生變更，其原線圈中的電流是變更的，故L1兩端會產(chǎn)生電壓，L1亮；而題圖乙中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動勢不變更，其原線圈中的電流是不變的，故L2兩端沒有電壓，L2不亮，故D正確，A、B、C錯誤。7．圖甲中志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為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流，輸入電壓u隨時間t的變更關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光。下列說法正確的是()A．輸入電壓u的表達式u＝20eq\r(2)sin50πt(V)B．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0.8W答案D解析由題圖乙知周期為0.02s，因此輸入電壓的表達式u＝20eq\r(2)sin100πt(V)，A錯誤；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錯誤；只斷開S2，負載電阻變大，功率變小，C錯誤；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0.8W，D正確。8.如圖中B為志向變壓器，接在交變電壓有效值保持不變的電源上，指示燈泡L1和L2完全相同(其阻值均恒定不變)，R是一個定值電阻，電壓表、電流表都是志向電表。起先時開關(guān)S是閉合的，當(dāng)S斷開后，下列說法正確的是()A．電流表A2的示數(shù)變大B．電壓表的示數(shù)變大C．電流表A1的示數(shù)變小D．燈泡L1的亮度變暗答案C解析S斷開后相當(dāng)于負載削減，總電阻增大，副線圈中電流減小，原線圈中的電流也減小，故A錯誤、C正確；副線圈電流減小，因此定值電阻的分壓減小，但副線圈兩端的電壓不變，所以燈泡L1的兩端電壓變大，亮度變亮，故B、D錯誤。9.(多選)如圖所示，志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈中心的抽頭，電壓表和電流表均為志向電表，從某時刻起先在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達式為u1＝220eq\r(2)sin100πt(V)，則()A．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22VB．當(dāng)t＝eq\f(1,600)s時，電壓表V0的讀數(shù)為220VC．單刀雙擲開關(guān)與a連接，當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)變小D．當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變小答案BC解析當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，副線圈輸出電壓為U2＝22V，但電壓表V1的示數(shù)小于U2，故A錯誤；因電壓表V0在任何時刻的讀數(shù)皆為有效值，此線圈兩端電壓有效值是220V，故B正確；單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器觸頭P向上移動的過程中，由于副線圈的輸出電壓U2＝eq\f(n2,n1)U1不變，滑動變阻器的電阻變大，電路的總電阻變大，所以電流表示數(shù)變小，定值電阻兩端電壓變小，由于副線圈輸出電壓不變，則R兩端電壓變大，即電壓表V1示數(shù)增大，故C正確；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，志向變壓器原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?∶1，副線圈輸出電壓U2變大，電流表和電壓表V1的示數(shù)均變大，故D錯誤。二、非選擇題(共2小題，37分)10．(16分)如圖，志向變壓器原線圈與一10V的溝通電源相連，副線圈并聯(lián)兩個小燈泡LA和LB，小燈泡LA的額定功率為0.3W，正常發(fā)光時電阻為30Ω，已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過原線圈的電流為0.09A。(1)原、副線圈的匝數(shù)比為多少？(2)流過燈泡LB的電流為多少？答案(1)10∶3(2)0.2A解析(1)U1＝10V，依據(jù)小燈泡正常發(fā)光，則U2＝eq\r(PARA)＝3V，eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)＝eq\f(10,3)。(2)eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，所以I2＝eq\f(n1,n2)I1＝0.3A，IA＝eq\f(U2,RA)＝0.1A，IB＝I2－IA＝0.2A。11．(21分)如圖甲所示為一志向變壓器，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uab-t圖象如圖乙所示。若只在ce間接一個Rce＝400Ω的電阻，或只在de間接一個Rde＝225Ω的電阻，兩種狀況下電阻消耗的功率均為80W。(1)請寫出原線圈輸入電壓的瞬時值uab的表達式；(2)求只在ce間接400Ω的電阻時，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)。答案(1)uab＝400sin200πt(V)(2)0.28A(3)eq\f(4,3)解析(1)由題圖乙知周期T＝0.01s，則ω＝eq\f(2π,T)＝200πrad/s。故原線圈輸入電壓的瞬時值表達式為uab＝400sin200πt(V)。(2)原線圈兩端的電壓U1＝200eq\r(2)V，由志向變壓器的功率關(guān)系得P1＝P2，原線圈中的電流I1＝eq\f(P1,U1)，解得I1＝eq\f(80,2