2020学年高中物理 第5章 交变电流 4 变压器课时作业 新人教版选修3-2

2020学年高中物理 第5章 交变电流 4 变压器课时作业 新人教版选修3-2

变压器 ‎ 基础夯实 一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)‎ ‎1．理想变压器正常工作时，原、副线圈中不相同的物理量为(　　)‎ A．每匝线圈中磁通量的变化率 B．交变电流的频率 C．原线圈的输入功率和副线圈的输出功率 D．原线圈中感应电动势和副线圈中的感应电动势 答案：D 解析：理想变压器是没有能量损失的变压器，铁芯中无磁漏，所以每匝线圈中磁通量相等，其变化率相等，故A、C不符合题意；根据变压器的工作原理及用途可知，B不符合题意，选D。‎ ‎2．(北京市朝阳区2020～2020学年高二下学期期末)学习了变压器后，同学们想利用变压器把电压升高后给某一电灯供电，以下设计的电路中正确的是(　　)‎ 答案：C 解析：A、B图中原线圈接入恒定电流，变压器不能工作，故AB错误；C图中，原线圈匝数比副线圈匝数少，所以是升压变压器，故C正确；D图中，原线圈匝数比副线圈匝数多，所以是降压变压器，故D错误；故选C。‎ ‎3．如图所示，为四种亮度可调的台灯的电路示意图，它们所用白炽灯泡相同，且都是“220V,40W”，当灯泡所消耗的功率都调于20W时，哪种台灯消耗的功率最小(　　)‎ 答案：C 解析：C图为理想变压器调节，而理想变压器不消耗能量，A、B、D三图中均利用电阻来调节灯泡上的电压，故一定要消耗能量。‎ ‎4．如图所示，MN和PQ为两光滑的电阻不计的水平金属导轨，N、Q接理想变压器，理想变压器的输出端接电阻元件R、电容元件C，导轨上垂直放置一金属棒ab。今在水平导轨部分加一竖直向上的匀强磁场，则下列说法中正确的是(IR、IC均为有效值)(　　)‎ A．若ab棒匀速运动，则IR≠0，IC＝0‎ B．若ab棒匀速运动，则IR＝0，IC＝0‎ C．若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动，则IR≠0，IC≠0‎ D．若ab棒做匀加速运动，则IR≠0，IC＝0‎ 答案：BCD 解析：ab匀速切割时产生恒定电动势，原线圈中有稳恒电流，故副线圈电流为零，选项A错，选项B正确；若ab棒在某一中心位置两侧做往复运动，原线圈中产生周期性变化的电流，副线圈产生电磁感应现象，副线圈电流不为零。电容器进行充放电，故选项C正确；当ab匀加速运动时，产生的电动势均匀增加，原线圈中电流均匀增加，产生的磁场均匀增强，副线圈中产生稳定的感应电动势，副线圈两端电压不变，因而电容器不会充放电。故选项D也正确。‎ ‎5．如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20 ∶‎ ‎1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“200V　60W”灯泡一只，且灯泡正常发光。则(　　)‎ A．电流表的示数为‎0.015A B．电源输出功率为1200W C．电流表的示数为‎6A D．原线圈端电压为4000V 答案：AD 解析：从副线圈接入“200V　60W”灯泡一只，且灯泡正常发光这一条件可以看出，输出功率为60W，由公式＝得电流表读数是‎0.015A，由＝得原线圈端电压为4 000V。‎ ‎6．如图所示是通过变压器为一精密仪器供电的电路，仪器两端的电压可通过示波器显示出来，电路中的变压器可视为理想变压器，已知示波器显示的电压为U2＝31.1sin(100πt)V，变压器原线圈与副线圈的匝数比＝，若仪器可以看成纯电阻电路，其工作时的电阻R＝44Ω，下列判断正确的是(　　)‎ A．原线圈两端电压为311V，原线圈中的电流为70.7mA B．原线圈两端电压为220V，原线圈中的电流为50mA C．原线圈所接交流电源的频率为100Hz D．原线圈所接交流电源的频率为50Hz 答案：BD 解析：根据题目给出的副线圈输出电压的变化规律可知：副线圈两端的电压U2＝＝V＝22V，由＝得，U1＝220V；由U2＝I2R，得I2＝‎0.5A＝500mA.由＝得：I1＝50mA，B对A错，变压器原、副线圈中交变电流的频率相等，均为50Hz，D对C错。‎ 二、非选择题 ‎7．黑光灯是利用物理方法来灭蛾杀虫的一种环保型设备，它发出的紫色光能够引诱害虫飞近黑光灯，然后被黑光灯周围的交流高压电网“击毙”。 如图是高压电网的工作电路，高压电网是利用变压器将有效值为220V的交流电压变成高压，高压电网相邻两极间距离为‎0.5cm，已知空气在常温常压下的击穿电场为6 220V/cm，为防止空气被击穿而造成短路，变压器的次、初级线圈匝数比不得超过多少？‎ 答案：101‎ 解析：电网两极间电场可看作匀强电场Um＝Emd 由题意，空气被击穿时Em＝6 220V/cm 由理想变压器电压关系：＝ 由峰值与有效值关系U‎1m＝U1‎ 由以上各式：得＝ 所以次、初级线圈匝数比不得超过101‎ 能力提升 一、选择题(1～3题为单选题，4～6题为多选题)‎ ‎1.(辽宁锦州市2020～2020学年高二下学期期末)如图所示，理想变压器的原线圈接有交变电压U，副线圈接有光敏电阻R1(光照越强电阻越小)、定值电阻R2，则(　　)‎ A．仅增强光照时，原线圈的输入功率减小 B．仅向下滑动P时，原线圈中的电流增大 C．仅向下滑动P时，R2消耗的功率减小 D．仅增大U时，R2消耗的功率减小 答案：B 解析：A.光照增强，R1减小，副线圈电阻减小，因为原线圈交流电压不变，匝数比不变，所以副线圈电压不变，根据公式P＝可知，副线圈的功率应增大，原线圈的输入功率增大．故A错误；B.向下滑动P，原线圈的匝数减小，所以副线圈电压变大，所以R2两端电压变大，电功率变大．同时原线圈的输入功率增大，原线圈中的电流增大．故B正确，C错误；D.原线圈的U增大，副线圈电压增大，R2消耗功率应该增大，故D错误。‎ ‎2.有一电子线路中使用的小变压器，变压比为220V/6V，由于使用时间长了分不清原、副线圈，其外形如图所示，现要作为降压变压器使用，则电源(220V)应接在(　　)‎ A．ab两端　　　　　　　 B．cd两端 C．ac两端 D．bd两端 答案：B 解析：本题考查变压器的电流关系。由变压器结构原理可知，线圈中的电流越大，应当用越粗的导线，在降压变压器中，原线圈的匝数多于副线圈的匝数，即n1>n2，又＝，所以I2>I1，说明通过电流大的(I2)线圈应是副线圈，导线相应要粗些，由图知，ab线较粗，故输入电压(220V)应接cd两端。故正确答案为B。‎ ‎3．(黑龙江鹤岗一中2020～2020学年高二下学期期中)如图所示，50匝矩形闭合导线框ABCD处于磁感应强度大小B＝T的水平匀强磁场中，线框面积S＝‎‎0.5m2‎ ‎，线框电阻不计，线框绕垂直于磁场的轴OO′以角速度ω＝200rad/s匀速转动，并与理想变压器原线圈相连，副线圈接入一只“220V,60W”灯泡，且灯泡正常发光，熔断器允许通过的最大电流为‎10A，下列说法正确的是(　　)‎ A．线框中产生交变电压的有效值为500V B．图示位置穿过线框的磁通量为零，此时流过熔断器的瞬时电流为‎0.12‎A C．变压器原、副线圈匝数之比为2511‎ D．允许变压器输出的最大功率为5 000W 答案：C 解析：电动势的最大值Em＝NBSω＝500V，则交流电压的有效值为500V，故原副线圈的匝数比＝500220＝2511，A错误，C正确；图示位置穿过线框的磁通量最大，B错误；因为保险丝的最大电流为‎10A，交流电压的有效值500V，所以最大输出的功率是5 000W，故D错误。‎ ‎4．(唐山一中2020～2020学年高二下学期检测)如图甲所示，M是一小型理想变压器，原副线圈匝数之比n1n2＝101，接线柱a、b接上一个正弦交变电源，电压随时间变化规律如图乙所示。变压器右侧部分为一火警报警系统原理图，其中R2为用半导体热敏材料(电阻随温度升高而减小)制成的传感器，R1为一定值的电阻，下列说法中正确的是(　　)‎ A．电压表V的示数为22V B．当传感器R2所在处出现火警时，电压表V的示数增大 C．当传感器R2所在处出现火警时，电流表A的示数增大 D．当传感器R2所在处出现火警时，电阻R1的功率变大 答案：CD 解析：A.由图象可知，输入的电压为220V，变压器的电压与匝数成正比， 由此可得副线圈的电压为22V，电压表测的是半导体热敏材料的电压，R1、R2的总电压为22V，所以电压表的示数小于22V，所以A错误；B.当出现火警时，温度升高，电阻R2减小，副线圈的电流变大，所以R1的电压要增大，由于副线圈的总电压不变，所以R2的电压就要减小，电压表V的示数减小，所以 B错误；C.由B的分析可知，副线圈的电阻减小，副线圈的电流变大，所以原线圈的电流也就要增大，所以C正确；D.由B的分析可知，副线圈的电阻减小，副线圈的电流变大，由于R1的电阻不变，由P＝I2R1可知， 电阻R1的功率变大，所以D正确，故选CD。‎ ‎5. (哈尔滨六中2020～2020学年高二下学期期中)如图是街头变压器给用户供电的示意图，此变压器视为理想变压器，输入端接入的电压u＝2200sin100πt(V)，输出电压通过输电线输送给用户，输电线的电阻用R表示，理想变压器原、副线圈的匝数比为101，题中电表均为理想交流表，则下列说法正确的是(　　)‎ A．V2表的读数为220V B．A1表的示数随A2表的示数的增大而增大 C．副线圈中交流电的频率为50Hz D．用户端闭合开关S，则V2表读数不变，A1表读数变大，变压器的输入功率增大 答案：BCD 解析：A.由电压表达式知原线圈电压有效值为2200V，电压与匝数成正比，所以V2表的读数为220V，A错误；B.电流与匝数成反比，所以A1表的示数随A2表的示数的增大而增大，B正确；C.由表达式知角速度为100π，所以频率为f＝ ‎＝50Hz，C正确；D.用户端闭合开关S，则副线圈的电阻减小，输出电压由输入电压和匝数比决定，所以V2表读数不变，A1和A2读数都变大，变压器的输入功率等于输出功率都增大，D正确。‎ ‎6. (海南省海南中学2020～2020学年高二上学期期末)如图所示，两个相同的灯泡，分别接在理想变压器的原副线圈上，(灯泡电阻不随温度变化)已知原、副线圈的匝数比n1n2＝21，电源电压为U，则(　　)‎ A．通过A、B灯的电流之比IAIB＝21‎ B．灯泡A、B两端的电压之比UAUB＝12‎ C．灯泡A、B两端的电压分别是UA＝U，UB＝U D．灯泡A、B消耗的功率之比PAPB＝11‎ 答案：BC 解析：通过电灯的电流分别为变压器原、副线圈的电流，IAIB＝n2n1＝12，故A错误；因为是相同的两只灯泡，所以两端的电压比等于电流比，故B正确；因为B灯电压为副线圈输出电压，则原线圈电压是U1＝UB＝2UB；而A灯电压UA＝UB；由于A灯跟原线圈串联在电源电压U上，即UB＋2UB＝U，所以UB＝U，UA＝U，故C正确；因为是相同的两只灯泡，消耗的功率等于电流的平方比PAPB＝14，故D错误，故选B、C。‎ 二、非选择题 ‎7.如图所示，一台有两个副线圈的变压器，原线圈匝数n1＝1 100匝。接入电压U1＝220V的电路中。 ‎(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2＝6V，U3＝110V，它们的匝数n2，n3分别为多少？‎ ‎(2)若在两副线圈上分别接上“6V,20W”“110V,60W”的两个用电器，原线圈的输入电流为多少？‎ 答案：(1)30匝　550匝　(2)‎‎0.36A 解析：(1)根据原、副线圈间电压与匝数的关系：‎ 由＝得n2＝·n1＝×1 100匝＝30匝 n3＝·n1＝×1 100匝＝550匝。‎ ‎(2)设原线圈输入电流为I1，由P入＝P出得 U1I1＝U2I2＋U3I3＝P1＋P3‎ 所以I1＝＝A＝‎0.36A。‎