2020学年高中物理 第五章 交变电流 课时提升作业十 变压器

2020学年高中物理 第五章 交变电流 课时提升作业十 变压器

课时提升作业 十 变压器 ‎ ‎(40分钟　100分)‎ 一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分)‎ ‎1. (多选)(2020·锦州高二检测)如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比为2∶1。电池和交变电源的电动势都为6 V,内阻均不计。下列说法正确的是 (　　)‎ A.S与a接通的瞬间,R中无感应电流 B.S与a接通稳定后,R两端的电压为0‎ C.S与b接通稳定后,R两端的电压为3 V D.S与b接通稳定后,原、副线圈中电流的频率之比为2∶1‎ ‎【解析】选B、C。在S与a接通的瞬间,由于电流由零突然变大,所以线圈中的磁通量会发生变化,副线圈中的R会有感应电流,所以A错误;在S与a接通稳定后,电路中的电流稳定,磁通量不会发生变化,所以副线圈中不会有感应电流产生,电阻R两端的电压为0,所以B正确;在S与b接通稳定后,由于b是交流电源,根据电压与匝数成正比可知,副线圈的电压为3 V,所以C正确;变压器不会改变交流电源的频率,所以原、副线圈中电流的频率是相同的,所以D错误。‎ ‎2.(多选)(2020·衡水高二检测)如图所示,L1、L2是高压输电线,图中两电表示数分别是220 V和10 A,已知甲图中原、副线圈匝数比为 100∶1,乙图中原、副线圈匝数比为1∶10,则 (　　)‎ A.甲图中的电表是电压表,输电电压为22 000 V B.甲图是电流互感器,输电电流是100 A C.乙图中的电表是电压表,输电电压为22 000 V D.乙图是电流互感器,输电电流是100 A ‎【解析】选A、D。根据变压器电压比等于匝数比=,有U1=U2=×220 V=‎ ‎22 000 V,故A正确;甲图是电压互感器,故B错误;乙图是电流互感器,电表是电流表,故C错误;只有一个副线圈的变压器,电流比等于匝数的反比=,有I1=I2=×10 A=100 A,故D正确。‎ ‎3.如图所示,理想变压器原、副线圈匝数比n1∶n2=2∶1,和均为理想电表,灯泡电阻RL=6 Ω,AB端电压u1=12sin100πt(V)。下列说法正确的是(　　)‎ A.电流频率为100 Hz　　 B.的读数为24 V C.的读数为0.5 A D.变压器输入功率为6 W ‎【解析】选D。由AB端电压u1=12sin100πt(V)知ω=100π rad/s,又ω=2πf,得频率f=50 Hz,A错误;由理想变压器规律=,U2=6 V,B错误;又I2==1 A,C错误;P2=U2I2=6 W,P1=P2,D正确。‎ ‎4.(多选)(2020·海南高考)图甲中,理想变压器的原、副线圈的匝数比为4∶1,RT为阻值随温度升高而减小的热敏电阻,R1为定值电阻,‎ 电压表和电流表均为理想交流电表。原线圈所接电压u随时间t按正弦规律变化,如图乙所示。下列说法正确的是 (　　)‎ A.变压器输入、输出功率之比为4∶1‎ B.变压器原、副线圈中的电流强度之比为1∶4‎ C.u随t变化的规律为u=51sin(50πt) (国际单位制)‎ D.若热敏电阻RT的温度升高,则电压表的示数不变,电流表的示数变大 ‎【解析】选B、D。由题意知变压器是理想变压器,故输入、输出功率之比为1∶1,选项A错误;变压器原、副线圈中的电流之比与匝数成反比,即==,选项B正确;由图乙可知交流电压最大值Um=51 V,周期T=0.02 s,可由周期求出角速度的值为ω=100π rad/s,则可得交流电压u的表达式u=51sin(100πt) V,故选项C错误;RT的温度升高时,阻值减小,电流表的示数变大,电压表示数不变,故选项D正确。‎ ‎5.如图所示,理想变压器原、副线圈回路中的输电线的电阻忽略不计。当S闭合时 (　　)‎ A.电流表A1的读数变大,电流表A2的读数变小 B.电流表A1的读数变大,电流表A2的读数变大 C.电流表A1的读数变小,电流表A2的读数变小 D.电流表A1的读数变小,电流表A2的读数变大 ‎【解析】选B。当S闭合后,变压器副线圈中的输电回路的电阻减小,‎ 而输出电压不变。由I2=得I2增大,即电流表A2的读数增大,即输出功率变大。由U1I1=U2I2可知,I1变大,即电流表A1的读数也增大,选项B正确。‎ ‎6. 一自耦变压器如图所示,环形铁芯上只绕有一个线圈,将其接在a、b间作为原线圈。通过滑动触头取该线圈的一部分,接在c、d间作为副线圈。在a、b间输入电压为U1的交变电流时,c、d间的输出电压为U2。在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中 (　　)‎ A.U2>U1,U2降低　　　　　 B.U2>U1,U2升高 C.U2U2,在将滑动触头从M点顺时针旋转到N点的过程中,副线圈的匝数变少,U2降低。‎ ‎7. (多选)如图所示,变压器初级线圈接电压一定的交流电,在下列措施中,能使原线圈所接电流表的示数变小的是 (　　)‎ A.只将S1从2拨向1‎ B.只将S2从4拨向3‎ C.只将S3从闭合改为断开 D.只将变阻器R3的滑动触头下移 ‎【解析】选B、C。S1从2拨向1,输出电压变大,电流、功率均变大,则输入电流变大,电流表示数变大,A错误。S2从4拨向3,输出电压变小,电流、功率均变小,则输入电流变小,电流表示数变小,B正确。S3断开,输出电路总电阻变大,功率变小,电流变小,输入电流变小,电流表示数减小,C正确。R3触头下移,输出电路总电阻减小,功率变大,电流变大,输入电流变大,电流表示数变大,D错误。‎ ‎8.如图所示,理想变压器原线圈输入电压u=Umsinωt,副线圈电路中R0为定值电阻,R是滑动变阻器。和是理想交流电压表,示数分别用U1和U2表示;和是理想交流电流表,示数分别用I1和I2表示。下列说法正确的是 (　　)‎ A.I1和I2表示电流的平均值 B.U1和U2表示电压的最大值 C.滑片P向下滑动过程中,U2不变、I1变大 D.滑片P向下滑动过程中,U2变小、I2变大 ‎【解析】选C。电路中的电压表和电流表表示的都是有效值,选项A、B错误。滑片P向下滑动过程中,接入电路中的电阻变小,U2不变、I1变大,故C正确、D错误。‎ 二、非选择题(本题共2小题,共44分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)‎ ‎9. (22分)一台理想变压器,其原线圈的匝数为2 200匝,副线圈的匝数为440匝,副线圈中接入一个100 Ω的负载电阻,如图所示。当原线圈接在220 V交流电源上时,电压表示数为多大?电流表示数为多大?此时输入功率为多少?变压器效率为多大?‎ ‎【解析】由=得:电压表示数为U2=U1=44 V。电流表示数为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%‎ ‎【互动探究】当原线圈接在44 V的直流电源上时,电压表示数为多大?电流表示数为多大?‎ 提示:原线圈接在直流电源上时,由于原线圈中的电流恒定,所以穿过原、副线圈的磁通量不发生变化,副线圈两端不产生感应电动势,故电压表示数为零,电流表示数也为零。‎ ‎10. (22分)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=220 V的电路中。‎ ‎(1)要求在两个副线圈上分别得到电压U2=6 V,U3=110 V,它们的匝数n2、n3分别为多少?‎ ‎(2)若在两副线圈上分别接上“6 V　20 W”“110 V　60 W”的两个用电器,原线圈的输入电流为多少?‎ ‎【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,即 I1U1=I2U2+I3U3=P2+P3,‎ 所以I1== A=0.36 A。‎ 答案:(1)30匝　550匝　(2)0.36 A ‎【能力挑战区】‎ ‎1.某同学自制变压器,原线圈为n1匝,在做副线圈时,将导线ab对折后并在一起,在铁芯上绕n2圈,从导线对折处引出一个接头c,连成如图所示电路。S为单刀双掷开关,线圈电阻不计,原线圈接u1=Umsinωt的交流电源。下列说法正确的 是 (　　)‎ A.S接b时,电压表示数为 B.S接c时,电压表示数为 C.S接c时,滑动触头P向下移动,变压器输入功率变大 D.S接c时,滑动触头P向上移动,变压器输入电流变大 ‎【解析】选D。S接b时,变化的磁场在两条副线圈中产生的感应电动势大小相等,方向相反,a、b电势相等,a、b间无电压,电压表示数为零,故A错误;由表达式知输入电压有效值为U=,根据电压与匝数成正比知电压表的读数为U2=U=,故B错误;S接c时,滑动触头P向下移动,电阻增大,电压不变,‎ 变压器输入功率等于输出功率变小,故C错误; S接c时,滑动触头P向上移动,电阻减小,电压不变,副线圈电流增大,变压器输入电流变大,D正确。‎ ‎2.图甲左侧的调压装置可视为理想变压器,负载电路中R=55 Ω,两电表为理想电流表和电压表,变压器原副线圈匝数比为n1∶n2=2∶1,若原线圈接入如图乙所示的正弦交变电压。求:‎ ‎(1)交流电压的函数表达式。‎ ‎(2)电流表的示数I。‎ ‎【解析】(1)由交流电规律可知u=umsinωt ①‎ ω= ②‎ 联立①②可得u=220sin100πt V ③‎ ‎(2)根据理想变压器特点和欧姆定律有:= ④‎ I= ⑤‎ 联解④⑤代入图乙中数据得:I=2 A 答案:(1)u=220sin100πt V　(2)2 A