2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 交變電流 課時(shí)提升作業(yè)十 5.4 變壓器 新人教版選修3-2.doc

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課時(shí)提升作業(yè) 十 變壓器 (40分鐘　100分) 一、選擇題(本題共8小題,每小題7分,共56分) 1. (多選)(2018錦州高二檢測(cè))如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比為2∶1。電池和交變電源的電動(dòng)勢(shì)都為6 V,內(nèi)阻均不計(jì)。下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.S與a接通的瞬間,R中無(wú)感應(yīng)電流 B.S與a接通穩(wěn)定后,R兩端的電壓為0 C.S與b接通穩(wěn)定后,R兩端的電壓為3 V D.S與b接通穩(wěn)定后,原、副線圈中電流的頻率之比為2∶1 【解析】選B、C。在S與a接通的瞬間,由于電流由零突然變大,所以線圈中的磁通量會(huì)發(fā)生變化,副線圈中的R會(huì)有感應(yīng)電流,所以A錯(cuò)誤;在S與a接通穩(wěn)定后,電路中的電流穩(wěn)定,磁通量不會(huì)發(fā)生變化,所以副線圈中不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生,電阻R兩端的電壓為0,所以B正確;在S與b接通穩(wěn)定后,由于b是交流電源,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比可知,副線圈的電壓為3 V,所以C正確;變壓器不會(huì)改變交流電源的頻率,所以原、副線圈中電流的頻率是相同的,所以D錯(cuò)誤。 2.(多選)(2018衡水高二檢測(cè))如圖所示,L1、L2是高壓輸電線,圖中兩電表示數(shù)分別是220 V和10 A,已知甲圖中原、副線圈匝數(shù)比為 100∶1,乙圖中原、副線圈匝數(shù)比為1∶10,則 (　　) A.甲圖中的電表是電壓表,輸電電壓為22 000 V B.甲圖是電流互感器,輸電電流是100 A C.乙圖中的電表是電壓表,輸電電壓為22 000 V D.乙圖是電流互感器,輸電電流是100 A 【解析】選A、D。根據(jù)變壓器電壓比等于匝數(shù)比U1U2=n1n2,有U1=n1n2U2=1001220 V= 22 000 V,故A正確;甲圖是電壓互感器,故B錯(cuò)誤;乙圖是電流互感器,電表是電流表,故C錯(cuò)誤;只有一個(gè)副線圈的變壓器,電流比等于匝數(shù)的反比I1I2=n2n1,有I1=n2n1I2=10110 A=100 A,故D正確。 3.如圖所示,理想變壓器原、副線圈匝數(shù)比n1∶n2=2∶1,和均為理想電表,燈泡電阻RL=6 Ω,AB端電壓u1=122sin100πt(V)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A.電流頻率為100 Hz　　 B.的讀數(shù)為24 V C.的讀數(shù)為0.5 A D.變壓器輸入功率為6 W 【解析】選D。由AB端電壓u1=122sin100πt(V)知ω=100π rad/s,又ω=2πf,得頻率f=50 Hz,A錯(cuò)誤;由理想變壓器規(guī)律U1U2=n1n2,U2=6 V,B錯(cuò)誤;又I2=U2RL=1 A,C錯(cuò)誤;P2=U2I2=6 W,P1=P2,D正確。 4.(多選)(2018海南高考)圖甲中,理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1,RT為阻值隨溫度升高而減小的熱敏電阻,R1為定值電阻,電壓表和電流表均為理想交流電表。原線圈所接電壓u隨時(shí)間t按正弦規(guī)律變化,如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.變壓器輸入、輸出功率之比為4∶1 B.變壓器原、副線圈中的電流強(qiáng)度之比為1∶4 C.u隨t變化的規(guī)律為u=51sin(50πt) (國(guó)際單位制) D.若熱敏電阻RT的溫度升高,則電壓表的示數(shù)不變,電流表的示數(shù)變大 【解析】選B、D。由題意知變壓器是理想變壓器,故輸入、輸出功率之比為1∶1,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;變壓器原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比,即I1I2=n2n1=14,選項(xiàng)B正確;由圖乙可知交流電壓最大值Um=51 V,周期T=0.02 s,可由周期求出角速度的值為ω=100π rad/s,則可得交流電壓u的表達(dá)式u=51sin(100πt) V,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;RT的溫度升高時(shí),阻值減小,電流表的示數(shù)變大,電壓表示數(shù)不變,故選項(xiàng)D正確。 5.如圖所示,理想變壓器原、副線圈回路中的輸電線的電阻忽略不計(jì)。當(dāng)S閉合時(shí) (　　) A.電流表A1的讀數(shù)變大,電流表A2的讀數(shù)變小 B.電流表A1的讀數(shù)變大,電流表A2的讀數(shù)變大 C.電流表A1的讀數(shù)變小,電流表A2的讀數(shù)變小 D.電流表A1的讀數(shù)變小,電流表A2的讀數(shù)變大 【解析】選B。當(dāng)S閉合后,變壓器副線圈中的輸電回路的電阻減小,而輸出電壓不變。由I2=U2R1+R2R3R2+R3得I2增大,即電流表A2的讀數(shù)增大,即輸出功率變大。由U1I1=U2I2可知,I1變大,即電流表A1的讀數(shù)也增大,選項(xiàng)B正確。 6. 一自耦變壓器如圖所示,環(huán)形鐵芯上只繞有一個(gè)線圈,將其接在a、b間作為原線圈。通過(guò)滑動(dòng)觸頭取該線圈的一部分,接在c、d間作為副線圈。在a、b間輸入電壓為U1的交變電流時(shí),c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中 (　　) A.U2>U1,U2降低　　　　　 B.U2>U1,U2升高 C.U2U2,在將滑動(dòng)觸頭從M點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到N點(diǎn)的過(guò)程中,副線圈的匝數(shù)變少,U2降低。 7. (多選)如圖所示,變壓器初級(jí)線圈接電壓一定的交流電,在下列措施中,能使原線圈所接電流表的示數(shù)變小的是 (　　) A.只將S1從2撥向1 B.只將S2從4撥向3 C.只將S3從閉合改為斷開(kāi) D.只將變阻器R3的滑動(dòng)觸頭下移 【解析】選B、C。S1從2撥向1,輸出電壓變大,電流、功率均變大,則輸入電流變大,電流表示數(shù)變大,A錯(cuò)誤。S2從4撥向3,輸出電壓變小,電流、功率均變小,則輸入電流變小,電流表示數(shù)變小,B正確。S3斷開(kāi),輸出電路總電阻變大,功率變小,電流變小,輸入電流變小,電流表示數(shù)減小,C正確。R3觸頭下移,輸出電路總電阻減小,功率變大,電流變大,輸入電流變大,電流表示數(shù)變大,D錯(cuò)誤。 8.如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓u=Umsinωt,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動(dòng)變阻器。和是理想交流電壓表,示數(shù)分別用U1和U2表示;和是理想交流電流表,示數(shù)分別用I1和I2表示。下列說(shuō)法正確的是 (　　) A.I1和I2表示電流的平均值 B.U1和U2表示電壓的最大值 C.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中,U2不變、I1變大 D.滑片P向下滑動(dòng)過(guò)程中,U2變小、I2變大 【解析】選C。電路中的電壓表和電流表表示的都是有效值,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤?；琍向下滑動(dòng)過(guò)程中,接入電路中的電阻變小,U2不變、I1變大,故C正確、D錯(cuò)誤。 二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 9. (22分)一臺(tái)理想變壓器,其原線圈的匝數(shù)為2 200匝,副線圈的匝數(shù)為440匝,副線圈中接入一個(gè)100 Ω的負(fù)載電阻,如圖所示。當(dāng)原線圈接在220 V交流電源上時(shí),電壓表示數(shù)為多大?電流表示數(shù)為多大?此時(shí)輸入功率為多少?變壓器效率為多大? 【解析】由U1U2=n1n2得:電壓表示數(shù)為U2=n2n1U1=44 V。電流表示數(shù)為I2=U2R=0.44 A。P入=P出=I2U2=0.4444 W=19.36 W。效率 η=P出P入100%=100%。 答案:44 V　0.44 A　19.36 W　100% 【互動(dòng)探究】當(dāng)原線圈接在44 V的直流電源上時(shí),電壓表示數(shù)為多大?電流表示數(shù)為多大? 提示:原線圈接在直流電源上時(shí),由于原線圈中的電流恒定,所以穿過(guò)原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化,副線圈兩端不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),故電壓表示數(shù)為零,電流表示數(shù)也為零。 10. (22分)如圖所示,一臺(tái)有兩個(gè)副線圈的變壓器,原線圈匝數(shù)n1=1 100匝,接入電壓U1=220 V的電路中。 (1)要求在兩個(gè)副線圈上分別得到電壓U2=6 V,U3=110 V,它們的匝數(shù)n2、n3分別為多少? (2)若在兩副線圈上分別接上“6 V　20 W”“110 V　60 W”的兩個(gè)用電器,原線圈的輸入電流為多少? 【解析】(1)根據(jù)原、副線圈間電壓與匝數(shù)的關(guān)系,由 U1U2=n1n2,U1U3=n1n3, 得n2=U2U1n1=62201 100匝=30匝, n3=U3U1n1=1102201 100匝=550匝。 (2)設(shè)原線圈輸入電流為I1,由P入=P出,即 I1U1=I2U2+I3U3=P2+P3, 所以I1=P2+P3U1=20+60220 A=0.36 A。 答案:(1)30匝　550匝　(2)0.36 A 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1.某同學(xué)自制變壓器,原線圈為n1匝,在做副線圈時(shí),將導(dǎo)線ab對(duì)折后并在一起,在鐵芯上繞n2圈,從導(dǎo)線對(duì)折處引出一個(gè)接頭c,連成如圖所示電路。S為單刀雙擲開(kāi)關(guān),線圈電阻不計(jì),原線圈接u1=Umsinωt的交流電源。下列說(shuō)法正確的 是 (　　) A.S接b時(shí),電壓表示數(shù)為2n2Umn1 B.S接c時(shí),電壓表示數(shù)為2n2Umn1 C.S接c時(shí),滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng),變壓器輸入功率變大 D.S接c時(shí),滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng),變壓器輸入電流變大 【解析】選D。S接b時(shí),變化的磁場(chǎng)在兩條副線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小相等,方向相反,a、b電勢(shì)相等,a、b間無(wú)電壓,電壓表示數(shù)為零,故A錯(cuò)誤;由表達(dá)式知輸入電壓有效值為U=Um2,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知電壓表的讀數(shù)為U2=n2n1U=2n2Um2n1,故B錯(cuò)誤;S接c時(shí),滑動(dòng)觸頭P向下移動(dòng),電阻增大,電壓不變,變壓器輸入功率等于輸出功率變小,故C錯(cuò)誤; S接c時(shí),滑動(dòng)觸頭P向上移動(dòng),電阻減小,電壓不變,副線圈電流增大,變壓器輸入電流變大,D正確。 2.圖甲左側(cè)的調(diào)壓裝置可視為理想變壓器,負(fù)載電路中R=55 Ω,兩電表為理想電流表和電壓表,變壓器原副線圈匝數(shù)比為n1∶n2=2∶1,若原線圈接入如圖乙所示的正弦交變電壓。求: (1)交流電壓的函數(shù)表達(dá)式。 (2)電流表的示數(shù)I。 【解析】(1)由交流電規(guī)律可知u=umsinωt ① ω=2πT ② 聯(lián)立①②可得u=2202sin100πt V ③ (2)根據(jù)理想變壓器特點(diǎn)和歐姆定律有:U1U2=n1n2 ④ I=U2R ⑤ 聯(lián)解④⑤代入圖乙中數(shù)據(jù)得:I=2 A 答案:(1)u=2202sin100πt V　(2)2 A