高中物理 第4章 遠距離輸電 第2節(jié) 變壓器學業(yè)分層測評 魯科版選修3-2

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變壓器 (建議用時：45分鐘) [學業(yè)達標] 1．(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、副線圈每一匝磁通量之比是10∶1 B．穿過原、副線圈每一匝磁通量的變化率相等 C．原、副線圈每一匝產生的電動勢瞬時值之比為10∶1 D．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，可以認為無磁通量損漏且忽略熱損耗，因而穿過任意兩個線圈的交變磁通量相同，磁通量變化率相同，因而每匝線圈產生的感應電動勢相等，所以電壓與匝數(shù)成正比．故A、C錯誤，B、D正確． 【答案】　BD 2．對理想變壓器可作出的判斷是(　　) A．高壓線圈匝數(shù)多、電流大、導線粗 B．低壓線圈匝數(shù)少、電流小、導線細 C．高壓線圈匝數(shù)多、電流大、導線細 D．低壓線圈匝數(shù)少、電流大、導線粗 【解析】　由變壓規(guī)律＝高壓線圈匝數(shù)多，由變流規(guī)律＝，匝數(shù)多的電流小，導線細；匝數(shù)少的電流大，導線粗，故選D. 【答案】　D 3．用理想變壓器給負載電阻R供電，變壓器輸入電壓一定時，在下列四個辦法中，哪種可以使變壓器輸入功率增加(　　) A．增加變壓器原線圈匝數(shù)，而副線圈匝數(shù)及負載電阻R保持不變 B．減小負載電阻的阻值，而變壓器原、副線圈匝數(shù)不變 C．增加負載電阻的阻值，而變壓器原、副線圈匝數(shù)不變 D．減少變壓器副線圈匝數(shù)，而原線圈匝數(shù)和負載電阻保持不變 【解析】　由＝，當n1增加時，U2減小，P2＝，P2減小，A錯誤；U1、n1、n2不變，則U2不變，R減小時，P2＝.P2增大，B正確；C與B相反，故C錯誤；當n1、U1不變，n2減小時，則U2減小，由P2＝(R不變)，P2會減小，D錯誤． 【答案】　B 4．如圖428所示為一臺理想變壓器，原、副線圈的匝數(shù)分別為n1＝400匝，n2＝800 匝，如果連接導線的電阻忽略不計，那么可以確定(　　) 【導學號：78870074】 圖428 ①這是一臺升壓變壓器 ②副線圈兩端電壓是原線圈兩端電壓的一半 ③通過副線圈的電流是通過原線圈電流的一半 ④變壓器輸出電功率是輸入電功率的一半 A．①②　　B．②③　　C．③④　　D．①③ 【解析】　由于n1＜n2，故為升壓變壓器，①正確；＝＝，故③式正確；由＝＝，②錯誤；變壓器輸出電功率等于輸入電功率，④錯誤． 【答案】　D 5．(多選)用理想變壓器給電阻負載供電時，用下列哪些方法可以增大變壓器的輸入電流(　　) A．增加原線圈的匝數(shù) B．增加副線圈的匝數(shù) C．在副線圈上多并聯(lián)些電阻 D．增加副線圈的負載 【解析】　原線圈的電壓U1是不變的，所以當增加原線圈的匝數(shù)n1時，副線圈兩端的電壓U2一定減小，I2也一定減小，兩線圈功率關系是P1＝P2，即U1I1＝U2I2，那么I1一定減小，所以A是錯誤的．根據(jù)U1、n1不變，增大n2，則U2增大，對副線圈電路來說，U2相當于電源電動勢，外電阻R不變，所以副線圈電流I2增大，而I2U2＝I1U1，U1不變，所以I1必增大，B對，當U1、U2、n1、n2不變，并聯(lián)電阻增多，R減小，根據(jù)閉合電路歐姆定律，I2增大，同上面推導，I1必增大，C對，負載增多時，要知道是副線圈上所接的總電阻變小，從而副線圈中的電流增大，此時原線圈中電流也增大，D對． 【答案】　BCD 6．如圖429所示，與理想變壓器相連的四只燈泡相同，變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為3∶1，接在副線圈上的三只燈泡正常發(fā)光，則對于串聯(lián)在原線圈上的燈泡L(　　) 【導學號：78870075】 圖429 A．比正常發(fā)光時的亮度更亮 B．也能正常發(fā)光 C．比正常發(fā)光時的亮度更暗 D．無法判斷其亮度情況 【解析】　燈泡L的亮度如何，主要看燈泡L的功率多大，在本題中就是看通過燈泡L的電流如何變化．設每只燈的額定電流為I0，因并聯(lián)在副線圈兩端的三只燈泡正常發(fā)光，所以副線圈中的電流I2＝3I0，由＝得原線圈的電流I1＝I2＝I0，恰為燈泡L的額定電流，因此燈泡L也正常發(fā)光． 【答案】　B 7. (多選)如圖4210所示，理想變壓器初級線圈的匝數(shù)為n1，次級線圈的匝數(shù)為n2，初級線圈的兩端a、b接正弦交流電源，電壓表V的示數(shù)為220 V，負載電阻R＝44 Ω，電流表A1的示數(shù)是0.20 A．下列判斷中正確的是(　　) 【導學號：78870076】 圖4210 A．初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為2∶1 B．初級線圈和次級線圈的匝數(shù)比為5∶1 C．電流表A2的示數(shù)為1.0 A D．電流表A2的示數(shù)為0.4 A 【解析】　設電流表A1示數(shù)為I1，電流表A2示數(shù)為I2，由變壓器電壓、電流與匝數(shù)關系得＝＝，即＝＝，解得I2＝1.0 A，n1∶n2＝ 5∶1，B、C對，A、D錯． 【答案】　BC 8．鉗形電流表的外形和結構如圖4211甲所示．圖4211甲中電流表的讀數(shù)為1.2 A．圖4211乙中用同一電纜線繞了3匝，則(　　) 圖4211 A．這種電流表能測直流，圖乙的讀數(shù)為2.4 A B．這種電流表能測交流，圖乙的讀數(shù)為0.4 A C．這種電流表能測交流，圖乙的讀數(shù)為3.6 A D．這種電流表既能測直流，又能測交流，圖乙的讀數(shù)為3.6 A 【解析】　鉗形電流表利用了變壓器的工作原理，因此鉗形電流表只能測交流．根據(jù)n1I1＝n2I2，可得圖乙的讀數(shù)應為3.6 A，故選項C正確． 【答案】　C [能力提升] 9．(多選)(2014湛江高二檢測)有一理想變壓器的原線圈連接一只交流電流表，副線圈接入電路的匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q調節(jié)，如圖4212所示，在副線圈兩輸出端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，在原線圈上加一電壓為U的交流電，則(　　) 圖4212 A．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大 B．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小 C．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變大 D．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表的讀數(shù)變小 【解析】　保持Q的位置不動，副線圈匝數(shù)不變，由＝知U2不變，當P向上滑動時，由I2＝知I2減小，故電流表的讀數(shù)變小，B正確，A錯誤．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，副線圈的匝數(shù)增多，由＝知，U2增大，由I2＝知I2增大，故I1增大，C正確，D錯誤． 【答案】　BC 10．圖4213甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比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．原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關系如圖乙所示．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(　　) 【導學號：78870077】 　　 圖4213 A．輸入電壓u的表達式u＝20sin(50πt) 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0.8 W 【解析】　由題圖知，Um＝20 V，T＝0.02 s，則ω＝＝100π rad/s，輸入電壓u＝20sin(100πt) V，故A錯；由變壓器的變壓規(guī)律知：＝，故U2＝＝ V＝4 V，由題中將S1接1、S2閉合時，燈泡L2正常發(fā)光可得，燈泡L2的額定電壓為4 V，當只斷開S2后，副線圈兩端電壓不變，此時副線圈的負載為L1、L2串聯(lián)，故L1、L2均不能正常發(fā)光，B錯；此時P出＝，副線圈負載R總增大，故P出減小，又P入＝P出，故原線圈的輸入功率減小，C錯誤；當S1換接到2后，副線圈的負載僅是電阻R，故P＝＝ W＝0.8 W，D正確． 【答案】　D 11.如圖4214所示，理想變壓器接在220 V的交流電源上，副線圈有A、B兩組，已知A組線圈的匝數(shù)為30匝，接“6 V 4 Ω”的燈泡LA，B組接一盞規(guī)格為“10 V 24 W”的燈泡LB，兩燈都正常發(fā)光，求原線圈的匝數(shù)及電流的大?。? 圖4214 【解析】　副線圈不是一組，每組線圈的電壓跟匝數(shù)成正比，但是每組線圈的電流跟匝數(shù)不成反比，有P1＝PA＋PB，即I1U1＝IAUA＋IBUB.由＝，得n1＝nA＝30匝＝1 100匝．又IA＝＝A＝1.5 A，即I1＝＝ A＝0.15 A. 【答案】　1 100匝　0.15 A 12．理想變壓器原線圈中輸入電壓U1＝3 300 V，副線圈兩端電壓U2為220 V，輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導線所接的電壓表V的示數(shù)U＝2 V．求： 圖4215 (1)原線圈n1等于多少匝？ (2)當開關S斷開時，電流表A2的示數(shù)I2＝5 A．則電流表A1的示數(shù)I1為多少？ (3)當開關S閉合時，電流表A1的示數(shù)I1′為多少？ 【導學號：78870078】 【解析】　(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關系可得： ＝＝U，則n1＝1 650(匝)． (2)當開關S斷開時，有： U1I1＝U2I2，I1＝＝ A. (3)當開關S斷開時，有：RL＝＝44 Ω.當開關S閉合時，設副線圈總電阻為R′，有R′＝＝22 Ω，副線圈中的總電流為I2′，則I2′＝＝10 A．由U1I1′＝U2I2′可知，I1′＝＝ A. 【答案】　(1)1 650匝　(2) A　(3) A