新教材高中物理選擇性課時作業(yè)3-素養(yǎng)培優(yōu)課2變壓器問題

課時分層作業(yè)(十一)變壓器綜合問題(建議用時：25分鐘)1．(多選)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()甲乙A．線圈匝數(shù)n1＜n2，n3＜n4B．線圈匝數(shù)n1＞n2，n3＞n4C．甲圖中的電表是電壓表，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CD[題圖甲中的原線圈并聯(lián)在電路中，為電壓互感器，是降壓變壓器，n1＞n2，其中的電表為電壓表，副線圈電流較大，輸出端不可以短路；題圖乙中的原線圈串聯(lián)在電路中，為電流互感器，是升壓變壓器，n3＜n4，其中的電表為電流表，副線圈電壓較大，輸出端不可以斷路，故選項C、D正確。]2．理想升壓變壓器的原線圈接電流表A1和電阻R1后，接6V恒定直流電流，如圖所示，當(dāng)副線圈的負(fù)載電阻R2變大時，以下說法正確的是()A．輸出功率減小B．A2讀數(shù)減小C．A1讀數(shù)減小D．A1讀數(shù)不為零，且保持不變D[根據(jù)變壓器的工作原理，變壓器不能用來改變恒定直流電壓，因此副線圈上無電壓，無輸出功率，由于原線圈構(gòu)成直流通路，故電流表A1有恒定讀數(shù)，本題選項D正確。]3．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A[對副線圈，當(dāng)滑動觸頭下移時，R3變小，R總變小，I＝eq\f(U,R總)，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。]4．鉗形電流表的外形和結(jié)構(gòu)如圖甲所示。圖甲中電流表的讀數(shù)為1.2A。圖乙中用同一電纜線繞了3匝，則()甲乙A．這種電流表能測直流電流，圖乙的讀數(shù)為2.4AB．這種電流表能測交流電流，圖乙的讀數(shù)為0.4AC．這種電流表能測交流電流，圖乙的讀數(shù)為3.6AD．這種電流表既能測直流電流，又能測交流電流，圖乙的讀數(shù)為3.6AC[鉗形電流表實際上是一個變壓器，電流表接在副線圈上，圖甲中原線圈的匝數(shù)為1匝，電流表的讀數(shù)為1.2A；圖乙中用同一電纜線繞了3匝，根據(jù)變壓器的電流關(guān)系eq\f(I2,I1)＝eq\f(n1,n2)，可知電流表的讀數(shù)為3.6A。]5．(多選)調(diào)壓變壓器是一種自耦變壓器，它的構(gòu)造如圖所示。線圈AB繞在一個圓環(huán)形的鐵芯上。AB間加上正弦交流電壓U，移動滑動觸頭P的位置，就可以調(diào)節(jié)輸出電壓。在輸出端連接了滑動變阻器R和理想交流電流表，變阻器的滑動觸頭為Q，則()A．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變大B．保持P的位置不動，將Q向下移動時，電流表的讀數(shù)變小C．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變大D．保持Q的位置不動，將P沿逆時針方向移動時，電流表的讀數(shù)變小BC[當(dāng)P的位置不動時，U2＝eq\f(n2,n1)U1不變，將Q向下移動，R就變大，由I2＝eq\f(U2,R)知I2減小，故選項B正確；保持Q的位置不變，R就不變，將P逆時針旋轉(zhuǎn)，則n2增大，U2必增大，所以I2也增大，故選項C正確。故應(yīng)選BC。]6．(多選)一個理想變壓器副線圈上接一個電阻，欲使此電阻的電功率增大，可以采取的措施是(每次只改變一個因素)()A．增加原線圈的匝數(shù)n1B．減少原線圈的匝數(shù)n1C．增大電阻值D．減小電阻值BD[電阻消耗的功率P＝eq\f(U\o\al(2,2),R)，而eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，所以P＝eq\f(U\o\al(2,1)n\o\al(2,2),n\o\al(2,1)R)，P要增大，減小n1或R即可。]7.如圖所示，接在家庭電路上的理想降壓變壓器給小燈泡L供電，如果將原、副線圈減少相同匝數(shù)，其他條件不變，則()A．小燈泡變亮B．小燈泡變暗C．原、副線圈兩端電壓的比值不變D．通過原、副線圈電流的比值不變B[由于家庭電路上理想變壓器為降壓變壓器，故n1>n2，當(dāng)原、副線圈減少相同的匝數(shù)時，其變壓比eq\f(n′1,n′2)變大，根據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n′1,n′2)，因U1一定，U2變小，故小燈泡變暗，選項A錯誤，選項B正確；由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n′1,n′2)知，原、副線圈電壓的比值變大，選項C錯誤；根據(jù)eq\f(I1,I2)＝eq\f(n′2,n′1)，則通過原、副線圈電流的比值變小，選項D錯誤。]8.如圖所示為物理實驗室某風(fēng)扇的風(fēng)速擋位變換器電路圖，它是一個可調(diào)壓的理想變壓器，其中接入交流電的電壓有效值U0＝220V，n0＝2200匝，擋位1、2、3、4對應(yīng)的線圈匝數(shù)分別為220匝、500匝、1100匝、2200匝。電動機M的內(nèi)阻r＝4Ω，額定電壓為U＝220V，額定功率P＝110W。下列判斷正確的是()A．當(dāng)選擇擋位3時，電動機兩端電壓為110VB．當(dāng)擋位由3變換到2時，電動機的功率增大C．當(dāng)選擇擋位2時，電動機的熱功率為1WD．當(dāng)選擇擋位4時，電動機的輸出功率為110WA[由電壓與匝數(shù)的關(guān)系U0∶U3＝n0∶n3，解得U3＝110V，A正確；當(dāng)擋位由3變換到2時，輸出電壓減小，電動機的功率減小，B錯誤；在額定功率的情況下，電動機的額定電流為I＝eq\f(P,U)＝0.5A，熱功率Pr＝I2r＝1W，輸出功率為P－Pr＝(110－1)W＝109W，D錯誤；當(dāng)沒有達(dá)到額定功率時，熱功率小于1W，C錯誤。]9．如圖所示，理想變壓器有三個線圈A、B、C，其中B、C的匝數(shù)分別為n2、n3，電壓表的示數(shù)為U，電流表的示數(shù)為I，L1、L2是完全相同的燈泡，根據(jù)以上條件不能計算出的物理量是(忽略溫度對電阻的影響)()A．線圈A的匝數(shù) B．燈L2兩端的電壓C．變壓器的輸入功率 D．通過燈L1的電流A[由題意知線圈B兩端的電壓為U，設(shè)線圈C兩端的電壓為UC，則eq\f(UC,U)＝eq\f(n3,n2)，所以UC＝eq\f(n3,n2)U；通過L2的電流為I，則可以求出L2的電阻，L2與L1的電阻相同，所以可求出通過L1的電流；根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以求出L1、L2的功率，可得變壓器總的輸出功率，它也等于變壓器的輸入功率；根據(jù)題意無法求出線圈A的匝數(shù)，故選項A正確。](建議用時：15分鐘)10．如圖甲、乙所示電路中，當(dāng)A、B接10V交變電壓時，C、D間電壓為4V，M、N接10V直流電壓時，P、Q間電壓也為4V。現(xiàn)把C、D間接4V交流電，P、Q間接4V直流D電，下面哪個選項可表示A、B間和M、N間的電壓()甲乙A．10V10V B．10V4VC．4V10V D．10V0B[對于題圖甲，當(dāng)A、B作為輸入端，C、D作為輸出端時，相當(dāng)于一個降壓變壓器，兩邊電壓之比等于兩邊線圈的匝數(shù)之比，當(dāng)C、D作為輸入端，A、B作為輸出端時，相當(dāng)于一個升壓變壓器，電壓比也等于匝數(shù)比，所以C、D接4V交流時，A、B間將得到10V交流。題圖乙是一個分壓電路，當(dāng)M、N作為輸入端時，上、下兩個電阻上的電壓跟它們的電阻的大小成正比。但是當(dāng)把電壓加在P、Q兩端時，電流只經(jīng)過下面那個電阻，上面的電阻中沒有電流，兩端也就沒有電勢差，即M、P兩點的電勢相等。所以當(dāng)P、Q接4V直流時，M、N兩端的電壓也是4V。]11．圖甲中理想變壓器原、副線圈的匝數(shù)之比n1∶n2＝5∶1，電阻R＝20Ω，L1、L2為規(guī)格相同的兩只小燈泡，S1為單刀雙擲開關(guān)。原線圈接正弦交變電源，輸入電壓u隨時間t的變化關(guān)系如圖乙所示?，F(xiàn)將S1接1、S2閉合，此時L2正常發(fā)光。下列說法正確的是()甲乙A．輸入電壓u的表達(dá)式u＝20eq\r(2)sin(50πt)VB．只斷開S2后，L1、L2均正常發(fā)光C．只斷開S2后，原線圈的輸入功率增大D．若S1換接到2后，R消耗的電功率為0.8WD[由圖乙知周期為0.02s，因此輸入電壓的表達(dá)式u＝20eq\r(2)sin(100πt)V，A錯；只斷開S2，L1、L2兩端的電壓小于額定電壓，都不能正常發(fā)光，B錯；只斷開S2，負(fù)載電阻變大，功率變小，C錯；S1換接到2后，據(jù)P＝eq\f(U\o\al(2,出),R)和eq\f(U入,U出)＝eq\f(n1,n2)得R消耗的功率為0.8W，D對。故選D。]12．如圖所示，一理想變壓器原線圈匝數(shù)n1＝1000匝，有兩個副線圈，匝數(shù)分別為n2＝200匝，n3＝500匝，分別接阻值為R＝55Ω的相同兩電阻。若在原線圈上接入220V的交流電，求：(1)兩個副線圈上的電流之比I2∶I3為多少？(2)原線圈中的電流I1為多少？[解析](1)由變壓比公式eq\f(U2,U1)＝eq\f(n2,n1)及eq\f(U3,U1)＝eq\f(n3,n1)可得U2＝eq\f(n2,n1)U1＝44V，U3＝eq\f(n3,n1)U1＝110V根據(jù)歐姆定律I＝eq\f(U,R)，得I2＝eq\f(U2,R)＝0.8A，I3＝eq\f(U3,R)＝2A故I2∶I3＝2∶5。(2)由電流關(guān)系式n1I1＝n2I2＋n3I3可得I1＝eq\f(n2I2＋n3I3,n1)＝1.16A。[答案](1)2∶5(2)1.16A13．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為多少？(3)當(dāng)開關(guān)S閉合時，電流表A1的示數(shù)I1′等于多少？[解析](1)由電壓與變壓器匝數(shù)的關(guān)系可得：eq\f(U1,n1)＝eq\f(U2,n2)＝U，則n1＝1650匝。(2)當(dāng)開關(guān)S斷開時，有：U1I1＝U2I2，I1＝eq