2020学年高中物理 第五章 章交变电流 课后提升作业十 变压器
课后提升作业 十 变压器
(40分钟 50分)
一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)
1.(多选)(2020·成都高二检测)如图所示理想变压器原线圈的匝数为n1,副线圈的匝数为n2,原线圈的两端a、b接正弦交流电源,电压表V的示数为220V,负载电阻R=44Ω,电流表A1的示数为0.20A。下列判断中正确的是 ( )
A.原线圈和副线圈的匝数比为2∶1
B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1
C.电流表A2的示数为1.0A
D.电流表A2的示数为0.4A
【解析】选B、C。变压器的输出功率等于输入功率,则U1I1=R,副线圈中的电流I2==1.0A,原线圈和副线圈的匝数比==5∶1,故B、C正确。
2.(2020·衡水高二检测)普通的交流电流表不能直接接在高压输电线路上测量电流,通常要通过电流互感器来连接,图中电流互感器ab一侧线圈的匝数较少,工作时电流为Iab,cd一侧线圈的匝数较多,工作时电流为Icd,为了使电流表能正常工作,则 ( )
A.ab接MN、cd接PQ,Iab
Icd
C.ab接PQ、cd接MN,IabIcd
【解析】选B。根据变压器原、副线圈中电流与匝数间的关系可知,Iab>Icd,所以ab接MN、cd接PQ,故B正确。
3.(多选)如图,一理想变压器原、副线圈匝数之比为4∶1,原线圈与一可变电阻串联后,接入一正弦交流电源;副线圈电路中固定电阻的阻值为R0,负载电阻的阻值R=11R0, 是理想电压表;现将负载电阻的阻值减小为R=5R0,保持变压器输入电流不变,此时电压表的读数为5.0V,则 ( )
A.此时原线圈两端电压的最大值约为34 V
B.此时原线圈两端电压的最大值约为24 V
C.原线圈两端原来的电压有效值约为68 V
D.原线圈两端原来的电压有效值约为48 V
【解题指南】解答本题时应注意理解以下两点:
(1)电压表显示的是交流电压的有效值。
(2)副线圈电路也符合欧姆定律。
【解析】选A、D。电压表测的是电阻R两端的电压,根据U2=I2(R0+R)得U2=6.0V。由=得U1=24V,由于电压表的读数为有效值,故变压器原线圈两端的电压的有效值为24V,其最大值Um=U1≈34V,A正确,B错误;由于变压器输入电流不变,所以副线圈电流也不变,负载电阻总阻值原为12R0,现为6R0,因此原电压应是现在的两倍,故原线圈两端原来的电压有效值约为48V,D正确,C错误。所以选A、D。
【补偿训练】
(多选)如图所示的电路中,P为滑动变阻器的滑片,保持理想变压器的输入电压U1不变,闭合电键S,下列说法正确的是 ( )
A.P向下滑动时,灯L变亮
B.P向下滑动时,变压器的输出电压不变
C.P向上滑动时,变压器的输入电流变小
D.P向上滑动时,变压器的输出功率变大
【解析】选B、D。理想变压器的输出电压由输入电压决定,与用电器无关,故无论P怎样滑动,变压器的输出电压不变,灯L的亮度不变,A项错误、B项正确;理想变压器的输入电流和功率由用电器决定,P向上滑动时,用电器的功率变大,变压器的输出功率和输入电流都变大,C项错误、D项正确。
4.如图为加热装置的示意图,使用电阻丝加热导气管,视变压器为理想变压器,原线圈接入电压有效值恒定的交流电并保持匝数不变,调节触头P,使输出电压有效值由220 V降至110 V。调节前后 ( )
A.副线圈中的电流比为1∶2
B.副线圈输出功率比为2∶1
C.副线圈的接入匝数比为2∶1
D.原线圈输入功率比为1∶2
【解析】选C。原线圈的输入电压和匝数不变,根据输出电压的有效值由220 V降到110 V,由理想变压器原理=,可得副线圈的匝数变为原来的,C选项正确;根据P=可得,副线圈的输出功率变为原来的,同样原线圈的输入功率也变为原来的,B、D错误;由P=UI可得副线圈的电流变为原来的,A错误。
5.(多选)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=51V,周期T=0.02s,可由周期求出角速度的值为ω=100πrad/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。
6.一含有理想变压器的电路如图所示,图中电阻R1、R2和R3的阻值分别为3Ω、1Ω和4Ω,为理想交流电流表,U为正弦交流电压源,输出电压的有效值恒定。当开关S断开时,电流表的示数为I;当S闭合时,电流表的示数为4I。该变压器原、副线圈匝数比为 ( )
A.2 B.3 C.4 D.5
【解析】选B。设变压器原、副线圈匝数分别为n1、n2,当开关S断开时,电流表的示数为I,副线圈电流为I,因此有(U-IR1)I=()2I2(R2+R3);当S闭合时,电流表的示数为4I,同理有(U-4IR1)×4I=()2(4I)2R2,联立解得原、副线圈匝数比为3,故选B。
二、非选择题(14分。需写出规范的解题步骤。)
7.如图所示,一理想变压器的原线圈匝数n1=1100匝、副线圈匝数n2=30匝,原线圈与电流表A1串联后接在电压u1=220sin100πt(V)的交流电源上,电阻R=
12Ω,电流表A1、A2和电压表V2均为理想的交流电表,求:
(1)三只电表A1、A2和V2的读数分别是多少?
(2)电阻R在t=30s时间内产生的热量是多少?
【解析】(1)由交流电压的瞬时表达式可知,原线圈电压U1=220V,根据=得:U2=220×V=6 V
所以V2的示数为6V。
根据I2=得:I2=A=0.5 A,所以A2的示数为0.5 A。
根据=得:I1=×0.5 A=A=0.014 A,所以A1的示数为0.014A。
(2)电阻R在t=30s时间内产生的热量Q=Rt=90J
答案:(1)0.014A 0.5 A 6 V
(2)90 J
【补偿训练】
一台理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,原线圈接u=100sin100πt(V)的交变电压,副线圈两端用导线接规格为“6V 12 W”的小灯。已知导线总电阻r=
0.5Ω,试求:副线圈应接几盏小灯?这些小灯应如何连接才能使这些小灯都正常发光?
【解析】由=,得副线圈两端电压的有效值
U2=U1=100×V=10V
导线上的电压U线=10V-6V=4V
副线圈中的输出电流I2=A=8 A
每个小灯的额定电流I==A=2 A
应接小灯的盏数:n==4(盏),连接方式为并联。
答案:4盏 并联
