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

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1、課時提升作業(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)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勢都為6 V,內阻均不計。下列說法正確的是 (　　) A.S與a接通的瞬間,R中無感應電流 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發(fā)生變化,副線圈中的R會有感應電流,所以A錯誤;在S與a接

2、通穩(wěn)定后,電路中的電流穩(wěn)定,磁通量不會發(fā)生變化,所以副線圈中不會有感應電流產生,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錯誤。 2.(多選)(2018·衡水高二檢測)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

3、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=,有U1=U2=×220 V= 22 000 V,故A正確;甲圖是電壓互感器,故B錯誤;乙圖是電流互感器,電表是電流表,故C錯誤;只有一個副線圈的變壓器,電流比等于匝數(shù)的反比=,有I1=I2=×10 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=12sin100πt(V)。下列說法正確的是(　　) A.電流頻率為100 Hz　　 B.的讀

4、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=12sin100πt(V)知ω=100π rad/s,又ω=2πf,得頻率f=50 Hz,A錯誤;由理想變壓器規(guī)律=,U2=6 V,B錯誤;又I2==1 A,C錯誤;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隨時間t按正弦規(guī)律變化,如圖乙所示。下列說法正確的是 (　　) A.變壓器輸入、輸出功率之

5、比為4∶1 B.變壓器原、副線圈中的電流強度之比為1∶4 C.u隨t變化的規(guī)律為u=51sin(50πt) (國際單位制) 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A錯誤;變壓器原、副線圈中的電流之比與匝數(shù)成反比,即==,選項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的表達式u=51sin(100πt) V,故選項C錯誤;RT的溫度升高時,阻值減小,電流表的示數(shù)變大,電壓表示數(shù)不變,故選

6、項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。當S閉合時 (　　) 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=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線圈,將其接在a、b間作為原線

7、圈。通過滑動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,c、d間的輸出電壓為U2。在將滑動觸頭從M點順時針旋轉到N點的過程中 (　　) A.U2>U1,U2降低　　　　　 B.U2>U1,U2升高 C.U2U2,在將滑動觸頭從M點順時針旋轉到N點的過程中,副線圈的匝數(shù)變少,U2降低。 7. (多選)如圖所示,變壓器初級線圈接電壓一定的交流電,在下列

8、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 D.只將變阻器R3的滑動觸頭下移 【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,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錯誤。 8.如圖所示,理想變壓器原線圈輸入電壓u=U

9、msinωt,副線圈電路中R0為定值電阻,R是滑動變阻器。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向下滑動過程中,U2不變、I1變大 D.滑片P向下滑動過程中,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A、B錯誤?；琍向下滑動過程中,接入電路中的電阻變小,U2不變、I1變大,故C正確、D錯誤。 二、非選擇題(本題共2小題,共44分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位)

10、9. (22分)一臺理想變壓器,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100 Ω的負載電阻,如圖所示。當原線圈接在220 V交流電源上時,電壓表示數(shù)為多大?電流表示數(shù)為多大?此時輸入功率為多少?變壓器效率為多大? 【解析】由=得:電壓表示數(shù)為U2=U1=44 V。電流表示數(shù)為I2==0.44 A。P入=P出=I2U2=0.44×44 W=19.36 W。效率 η=×100%=100%。 答案:44 V　0.44 A　19.36 W　100% 【互動探究】當原線圈接在44 V的直流電源上時,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

11、上時,由于原線圈中的電流恒定,所以穿過原、副線圈的磁通量不發(fā)生變化,副線圈兩端不產生感應電動勢,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,一臺有兩個副線圈的變壓器,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)的關系,由 =,=, 得n2=n1=×1 100匝=30匝, n3=n1=

12、×1 100匝=550匝。 (2)設原線圈輸入電流為I1,由P入=P出,即 I1U1=I2U2+I3U3=P2+P3, 所以I1== A=0.36 A。 答案:(1)30匝　550匝　(2)0.36 A 【能力挑戰(zhàn)區(qū)】 1.某同學自制變壓器,原線圈為n1匝,在做副線圈時,將導線ab對折后并在一起,在鐵芯上繞n2圈,從導線對折處引出一個接頭c,連成如圖所示電路。S為單刀雙擲開關,線圈電阻不計,原線圈接u1=Umsinωt的交流電源。下列說法正確的 是 (　　) A.S接b時,電壓表示數(shù)為 B.S接c時,電壓表示數(shù)為 C.S接c時,滑動觸頭P向下移動,變壓器輸入功率變大

13、D.S接c時,滑動觸頭P向上移動,變壓器輸入電流變大 【解析】選D。S接b時,變化的磁場在兩條副線圈中產生的感應電動勢大小相等,方向相反,a、b電勢相等,a、b間無電壓,電壓表示數(shù)為零,故A錯誤;由表達式知輸入電壓有效值為U=,根據(jù)電壓與匝數(shù)成正比知電壓表的讀數(shù)為U2=U=,故B錯誤;S接c時,滑動觸頭P向下移動,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錯誤; S接c時,滑動觸頭P向上移動,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.圖甲左側的調壓裝置可視為理想變壓器,負載電路中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= ② 聯(lián)立①②可得u=220sin100πt V ③ (2)根據(jù)理想變壓器特點和歐姆定律有:= ④ I= ⑤ 聯(lián)解④⑤代入圖乙中數(shù)據(jù)得:I=2 A 答案:(1)u=220sin100πt V　(2)2 A 7