新教材高中物理課時評價9變壓器含解析魯科版選擇性必修第二冊

PAGE9-變壓器(25分鐘·60分)一、選擇題(本題共6小題，每題6分，共36分)1.理想變壓器正常工作時，在其兩側(cè)的原、副線圈中不一定相同的物理量是 ()A.交流電的頻率 B.輸入、輸出功率C.磁通量的變化率 D.電壓的最大值【解析】選D。理想變壓器原、副線圈中交流電的頻率相同，磁通量的變化率相同，電壓不一定相同，功率相同，則D正確，A、B、C錯誤。2.如圖甲、乙是配電房中的互感器和電表的接線圖，下列說法中正確的是 ()A.線圈匝數(shù)n1<n2，n3<n4B.線圈匝數(shù)n1>n2，n3>n4C.甲圖中的電表是電流表，輸出端不可短路D.乙圖中的電表是電流表，輸出端不可斷路【解析】選D。甲并聯(lián)在電路中是電壓互感器，電路中是強(qiáng)電壓，通過變壓器變成弱電壓，用電壓表測量，因?yàn)殡妷褐鹊扔诰€圈匝數(shù)比，所以n1>n2，A錯誤；由圖可以知道，乙串聯(lián)在電路中是電流互感器，電路中是強(qiáng)電流，通過變壓器變成弱電流，用電流表測量，因?yàn)殡娏髦鹊扔诰€圈匝數(shù)的倒數(shù)比，所以n3<n4，故B錯誤；甲圖中的電表是電壓表，副線圈電流較大，輸出端不可以短路，故C錯誤；乙圖中的電表是電流表，輸出端不可以斷路，所以D項(xiàng)是正確的?！究偨Y(jié)提升】區(qū)分電壓互感器和電流互感器的方法(1)從原線圈的連接方式上看，電流互感器應(yīng)串聯(lián)在電路中，電壓互感器應(yīng)并聯(lián)在電路中。(2)從原、副線圈的匝數(shù)上看，電流互感器原線圈的匝數(shù)n1小于副線圈的匝數(shù)n2，電壓互感器原線圈的匝數(shù)n1大于副線圈的匝數(shù)n2。【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示，L1和L2是高壓輸電線，甲、乙是兩只互感器，若已知n1∶n2=1000∶1，n3∶n4=1∶100，圖中電壓表示數(shù)為220V，電流表示數(shù)為10A，A.2.2×103W B.2.2×10-2WC.2.2×108W D.2.2×104W【解析】選C。由電流互感器知高壓輸電線中電流I=1000A，由電壓互感器知高壓U=220×103V，則高壓輸電線功率P=UI=2.2×1083.自耦變壓器鐵芯上只繞有一個線圈，原、副線圈都只取該線圈的某部分。一升壓式自耦調(diào)壓變壓器的電路如圖所示，其副線圈匝數(shù)可調(diào)。已知變壓器線圈總匝數(shù)為1900匝，原線圈為1100匝，接在有效值為220V的交流電源上。當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，負(fù)載R上的功率為2.0kW。設(shè)此時原線圈中電流有效值為I1，負(fù)載兩端電壓的有效值為U2，且變壓器是理想的，則U2和I1分別為 ()A.380V和5.3A B.380VC.240V和5.3A D.240V【解析】選B。由理想變壓器原、副線圈中電壓、電流及功率關(guān)系可得：=，=，U1I1=P2。所以，當(dāng)變壓器輸出電壓調(diào)至最大時，副線圈的匝數(shù)也最大，為n2=1900匝，負(fù)載R上的功率也最大，為2.0kW，則U2=U1=×220V=380V，I1==A≈9.1A，故選項(xiàng)B正確。4.如圖所示，T為理想變壓器，A1、A2為交流電流表，R1、R2為定值電阻，R3為滑動變阻器，原線圈兩端接恒壓交流電源，當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向下滑動時 ()A.A1的讀數(shù)變大，A2的讀數(shù)變大B.A1的讀數(shù)變大，A2的讀數(shù)變小C.A1的讀數(shù)變小，A2的讀數(shù)變大D.A1的讀數(shù)變小，A2的讀數(shù)變小【解析】選A。當(dāng)滑動觸頭下移時，R3變小，R總變小，I=，U不變，I變大，由原、副線圈中電流與匝數(shù)成反比，可知A1的示數(shù)變大，U并=U-UR1變小，通過R2的電流變小，IA2=I-IR2變大，A2的示數(shù)變大。則A正確，B、C、D錯誤。5.如圖所示，兩個相同變壓器的副線圈接有相同的燈泡L1、L2，原線圈接有定值電阻R，導(dǎo)軌和金屬棒MN的電阻不計?，F(xiàn)使金屬棒沿軌道向右勻速運(yùn)動，圖乙中金屬棒移動速度大于圖甲中金屬棒的移動速度，則在棒運(yùn)動的過程中 ()A.L1、L2都發(fā)光，L2比L1亮B.L1、L2都不發(fā)光C.L2發(fā)光，L1不發(fā)光D.L1發(fā)光，L2不發(fā)光【解析】選D。變壓器只改變交變電流的電壓，不改變恒定電流的電壓，在金屬棒MN移動的過程中，題圖甲中金屬棒產(chǎn)生的電動勢發(fā)生變化，其原線圈中的電流是變化的，故L1兩端會產(chǎn)生電壓，L1亮；而題圖乙中導(dǎo)體棒產(chǎn)生的電動勢不變化，其原線圈中的電流是不變的，故L2兩端沒有電壓，L2不亮，故D正確，A、B、C錯誤。6.如圖中B為理想變壓器，接在交變電壓有效值保持不變的電源上，指示燈泡L1和L2完全相同(其阻值均恒定不變)，R是一個定值電阻，電壓表、電流表都是理想電表。開始時開關(guān)S是閉合的，當(dāng)S斷開后，下列說法正確的是 ()A.電流表A2的示數(shù)變大 B.電壓表的示數(shù)變大C.電流表A1的示數(shù)變小 D.燈泡L1的亮度變暗【解析】選C。S斷開后相當(dāng)于負(fù)載減少，總電阻增大，副線圈中電流減小，原線圈中的電流也減小，故A錯誤、C正確；副線圈電流減小，因此定值電阻的分壓減小，但副線圈兩端的電壓不變，所以燈泡L1的兩端電壓變大，亮度變亮，故B、D錯誤。二、計算題(本題共2小題，共24分。要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計算的要標(biāo)明單位)7.(10分)如圖，理想變壓器原線圈與一10V的交流電源相連，副線圈并聯(lián)兩個小燈泡LA和LB，小燈泡LA的額定功率為0.3W，正常發(fā)光時電阻為30Ω，已知兩燈泡均正常發(fā)光，流過原線圈的電流為0.09A(1)原、副線圈的匝數(shù)比為多少？(2)流過燈泡LB的電流為多少？【解析】(1)U1=10V，根據(jù)小燈泡正常發(fā)光，則U2==3V，==。(2)=，所以I2=I1=0.3A，IA==0.1A，IB=I2-IA=0.2A。答案：(1)10∶3(2)0.2A8.(14分)如圖所示，理想變壓器的交流輸入電壓U1=220V，有兩組副線圈，其中n2=36匝，標(biāo)有“6V9W”“12V12W”的燈泡分別接在兩副線圈上，均正常發(fā)光。求：(1)原線圈的匝數(shù)n1和另一副線圈的匝數(shù)n3；(2)原線圈中電流I1。【解析】(1)由于兩燈泡均正常發(fā)光，所以有U2=6V，U3=12V。根據(jù)原、副線圈電壓與匝數(shù)的關(guān)系，由=、=，得n1=n2=×36匝=1320匝，n3=n2=×36匝=72匝。(2)由于P入=P出，P出=P2+P3，所以P入=P2+P3。即I1U1=P2+P3，則I1==A≈0.095A。答案：(1)1320匝72匝(2)0.095A(15分鐘·40分)9.(7分)(多選)如圖所示，某理想變壓器的原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)節(jié)，原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦交流電，在其他條件不變的情況下，為了使變壓器輸入功率增大，可使 ()A.原線圈匝數(shù)n1增加B.副線圈匝數(shù)n2增加C.負(fù)載電阻R的阻值增大D.負(fù)載電阻R的阻值減小【解析】選B、D。由=，P出=可得P出=，又因?yàn)镻入=P出，所以P入=，分析可得B、D正確，A、C錯誤。10.(7分)(多選)如圖所示，理想變壓器原線圈接入電壓有效值恒定的正弦交流電，副線圈接一定值電阻R。調(diào)節(jié)觸頭P，使副線圈匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?，則調(diào)節(jié)前后 ()A.原線圈中的電流之比為4∶1B.副線圈中的電流之比為2∶1C.變壓器的輸入功率之比為4∶1D.變壓器的輸出功率之比為1∶2【解析】選A、B、C。使副線圈匝數(shù)變?yōu)樵瓉淼囊话?，即n′2=，根據(jù)公式=及=，可得副線圈兩端的電壓變?yōu)樵瓉淼模愿本€圈中的電流變?yōu)樵瓉淼?，B正確；根據(jù)公式=及=，可得=，原線圈中的電流將變?yōu)樵瓉淼?，所以A正確；根據(jù)P=I2R，副線圈中消耗的電功率變?yōu)樵瓉淼?，所以調(diào)節(jié)前后變壓器的輸出功率之比為4∶1，理想變壓器的輸出功率和輸入功率相等，所以C正確，D錯誤。11.(7分)(多選)如圖所示，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，b是原線圈中心的接頭，電壓表和電流表均為理想電表，從某時刻開始在原線圈c、d兩端加上交變電壓，其瞬時值表達(dá)式為u1=220sin100πt(V)，則()A.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，電壓表V1的示數(shù)為22VB.當(dāng)t=s時，電壓表V0的讀數(shù)為220VC.單刀雙擲開關(guān)與a連接，當(dāng)滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，電壓表V1的示數(shù)增大，電流表示數(shù)變小D.當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，電壓表V1和電流表的示數(shù)均變小【解析】選B、C。當(dāng)單刀雙擲開關(guān)與a連接時，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為10∶1，副線圈輸出電壓為U2=22V，但電壓表V1的示數(shù)小于U2，故A錯誤；因電壓表V0在任何時刻的讀數(shù)皆為有效值，此線圈兩端電壓有效值是220V，故B正確；單刀雙擲開關(guān)與a連接，在滑動變阻器滑片P向上移動的過程中，由于副線圈的輸出電壓U2=U1不變，滑動變阻器的電阻變大，電路的總電阻變大，所以電流表示數(shù)變小，定值電阻兩端電壓變小，由于副線圈輸出電壓不變，則R兩端電壓變大，即電壓表V1示數(shù)增大，故C正確；當(dāng)單刀雙擲開關(guān)由a扳向b時，理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)比變?yōu)?∶1，副線圈輸出電壓U2變大，電流表和電壓表V1的示數(shù)均變大，故D錯誤。12.(19分)如圖所示，理想變壓器原線圈中輸入電壓U1=3300V，副線圈兩端電壓U2為220V，輸出端連有完全相同的兩個燈泡L1和L2，繞過鐵芯的導(dǎo)線所接的電壓表V的示數(shù)U=2V。求：(1)原線圈n1等于多少匝？(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時，電流表A2的示數(shù)I2=5A，則電流表A1的示數(shù)I1(3)當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表A1的示數(shù)I1′為多少？【解析】(1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得：==U，則n1=1650(匝)。(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時，有：U1I1=U2I2，I1==A。(3)當(dāng)開關(guān)S斷開時，有：RL==44Ω。當(dāng)開關(guān)S閉合時，設(shè)副線圈總電阻為R′，有R′==22Ω，副線圈中的總電流為I2′，則I2′==10A。由U1I1′=U2I2′可知，I1′==A。答案：(1)1650匝(2)A(3)A【補(bǔ)償訓(xùn)練】如圖所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數(shù)n1=1100，接入電壓U1=220V的電路中。(1)要求在兩組副線圈上分別得到電壓U2=6V，U3=110V，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“6V，20W”“110V，60W”的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少？【解析】(1)變壓器電壓比等于匝數(shù)比==，有==，所以n2=