2022-2023學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 5-4 變壓器練習(xí) 新人教版選修3-2

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1、2022-2023學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 5-4 變壓器練習(xí) 新人教版選修3-2 　　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，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比n1∶n2＝4∶1，當(dāng)導(dǎo)體棒l在勻強(qiáng)磁場中以速度v向左做勻速直線運(yùn)動切割磁感線時，電流表的示數(shù)是12 mA，則電流表的示數(shù)為(　　) A．3 mA B．0 mA C．48 mA D．與負(fù)載R的值有關(guān) 答案　B 解析　導(dǎo)體棒做勻速直線運(yùn)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

2、0 mA，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＜n4 B．線圈匝數(shù)n1＞n2，n3＞n4 C．甲圖中的電表是電流表，輸出端不可短路 D．乙圖中的電表是電流表，輸出端不可斷路 答案　D 解析　甲并聯(lián)在電路中是電壓互感器，電路中是強(qiáng)電壓，通過變壓器變成弱電壓，用電壓表測量，因?yàn)殡妷褐鹊扔诰€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(qiáng)電流，通過變壓器變成弱電流，用電流表示測量，因?yàn)殡娏髦鹊扔诰€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

3、圈電流較大，輸出端不可以短路，故C錯誤；乙圖中的電表是電流表，輸出端不可以斷路，所以D項(xiàng)是正確的。 3. 如圖所示，理想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＝6 Ω的導(dǎo)線，對“220 V　880 W”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∶1 B．交變電壓的頻率為100 Hz C．副線圈中電流的有效值為4 A D．變壓器的輸入功率為880 W 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＝＝ A＝4 A，則Ur＝4×6 V＝24 V，輸出電壓有效值U2＝220 V

4、＋24 V＝244 V，匝數(shù)比為∶244≈32∶1，故A錯誤，C正確。頻率f＝＝＝50 Hz，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880 W，所以變壓器的輸入功率大于880 W，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“220 V　40 W”。當(dāng)燈泡所消耗的功率都調(diào)至20 W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輔助器件的總功率。由A、B、C、D四選項(xiàng)分析可知：C中理想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20 W。而其他選項(xiàng)中，不論

5、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20 W。C正確。 5．如圖所示，左側(cè)的圓形導(dǎo)電環(huán)半徑為r＝1.0 cm，導(dǎo)電環(huán)與一個理想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＝100 pF的電容器相連，導(dǎo)電環(huán)的電阻不計(jì)，環(huán)中有垂直于圓環(huán)平面的變化磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為＝100πsinωt，若電容器C所帶電荷量的最大值為1.41×10－9 C，則所用理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)之比為(取π2＝10)(　　) A．1∶100 B．100∶1 C．1∶100 D．100∶1 答案　A 解析　原線圈兩端電壓最大值U1m＝m

6、S＝0.1 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＝，得：U2m＝＝14.1 V，所以＝≈。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(jì)。現(xiàn)使金屬棒沿軌道向右勻速運(yùn)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(yùn)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　變壓器只改變變化電流的電壓，不改變恒定電流的電壓，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)生變化，其

7、原線圈中的電流是變化的，故L1兩端會產(chǎn)生電壓，L1亮；而題圖乙中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動勢不變化，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．圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比為n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20 Ω，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的變化關(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(dá)式u＝20sin50πt(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

8、2后，R消耗的電功率為0.8 W 答案　D 解析　由題圖乙知周期為0.02 s，因此輸入電壓的表達(dá)式u＝20sin100πt(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(fù)載電阻變大，功率變小，C錯誤；S1換接到2后，據(jù)P＝和＝得R消耗的功率為0.8 W，D正確。 8. 如圖中B為理想變壓器，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、電流表都是理想電表。開始時開關(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

9、．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(fù)載減少，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，理想變壓器原、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理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為u1＝220sin100πt(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22 V B．當(dāng)t＝ s時，電壓表V0的

10、讀數(shù)為220 V C．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，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，副線圈輸出電壓為U2＝22 V，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220 V，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＝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

11、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，理想變壓器原、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，理想變壓器原線圈與一10 V的交流電源相連，副線圈并聯(lián)兩個小燈泡LA和LB，小燈泡LA的額定功率為0.3 W，正常發(fā)光時電阻為30 Ω，已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過原線圈的電流為0.09 A。 (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)0.2 A 解析　(1)U

12、1＝10 V，根據(jù)小燈泡正常發(fā)光，則 U2＝＝3 V，＝＝。 (2)＝，所以I2＝I1＝0.3 A， IA＝＝0.1 A，IB＝I2－IA＝0.2 A。 11．(21分)如圖甲所示為一理想變壓器，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uab-t圖象如圖乙所示。若只在ce間接一個Rce＝400 Ω的電阻，或只在de間接一個Rde＝225 Ω的電阻，兩種情況下電阻消耗的功率均為80 W。 (1)請寫出原線圈輸入電壓的瞬時值uab的表達(dá)式； (2)求只在ce間接400 Ω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。 答案　(1)uab＝400sin200πt(V)　(2)0.28 A　(3) 解析　(1)由題圖乙知周期T＝0.01 s，則 ω＝＝200π rad/s。 故原線圈輸入電壓的瞬時值表達(dá)式為 uab＝400sin200πt(V)。 (2)原線圈兩端的電壓U1＝200 V， 由理想變壓器的功率關(guān)系得P1＝P2， 原線圈中的電流I1＝，解得I1＝ A≈0.28 A。 (3)設(shè)ab間線圈的匝數(shù)為n1，則＝， 同理＝。 由題意知＝，解得＝ ， 代入數(shù)據(jù)得＝。