2024-2025學(xué)年高中物理第五章交變電流第4節(jié)變壓器練習含解析新人教版選修3-2

PAGE9-第五章第4節(jié)變壓器「基礎(chǔ)達標練」1．志向變壓器正常工作時，原、副線圈中不相同的物理量為()A．每匝線圈中磁通量的變更率B．交變電流的頻率C．原線圈的輸入功率和副線圈的輸出功率D．原線圈中的感應(yīng)電動勢和副線圈中的感應(yīng)電動勢解析：選D志向變壓器是沒有能量損失的變壓器，鐵芯中無磁漏，所以每匝線圈中磁通量相等，其變更率相等，故A、C不符合題意；依據(jù)變壓器的工作原理及用途可知，B不符合題意，選D.2．將輸入電壓為220V，輸出電壓為6V的志向變壓器改繞成輸出電壓為30V的變壓器，副線圈原來是30匝，原線圈匝數(shù)不變，則副線圈新增匝數(shù)為()A．120匝 B．150匝C．180匝 D．220匝解析：選A由變壓比eq\f(n1,n2)＝eq\f(U1,U2)，則eq\f(n1,30)＝eq\f(220,6)，所以n1＝1100匝．當U2′＝30V時，eq\f(n1,n2′)＝eq\f(220,30)，所以n2′＝150匝，故Δn2＝n2′－n2＝120匝．3．在如圖所示的兩電路中，當a、b兩端與e、f兩端分別加上220V的溝通電壓時，測得c、d間與g、h間的電壓均為110V；若分別在c、d與g、h的兩端加上110V的溝通電壓，則a、b間與e、f間的電壓分別為()A．220V,220V B．220V,110VC．110V,110V D．220V,0解析：選B對變壓器，依據(jù)eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)可得Uab＝220V；對滑動變阻器來說，當gh間接上110V電壓時，ef間電壓Uef＝110V，故B選項正確．4．(多選)如圖所示，某志向變壓器的原、副線圈的匝數(shù)均可調(diào)整，原線圈兩端電壓為一最大值不變的正弦溝通電，在其他條件不變的狀況下，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．負載電阻R的阻值增大D．負載電阻R的阻值減小解析：選BD由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，P出＝eq\f(U22,R)可得P出＝eq\f(U12n22,n12R)，又因為P入＝P出，所以P入＝eq\f(U12n22,n12R)，分析可得選項B、D正確．5．(多選)如圖所示，志向變壓器的原線圈連接一只志向溝通電流表，副線圈匝數(shù)可以通過滑動觸頭Q來調(diào)整，在副線圈兩端連接了定值電阻R0和滑動變阻器R，P為滑動變阻器的滑動觸頭，在原線圈上加一電壓為U的正弦溝通電，則()A．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變大B．保持Q的位置不動，將P向上滑動時，電流表讀數(shù)變小C．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變大D．保持P的位置不動，將Q向上滑動時，電流表讀數(shù)變小解析：選BC保持Q的位置不動，將P向上滑動時，滑動變阻器R的有效電阻變大，輸出電壓不變，則輸出電流削減，電流表示數(shù)變小，故選項A錯誤，B正確；保持P的位置不動，將Q向上滑動時，輸出電壓變大，電流表示數(shù)變大，故選項C正確，D錯誤．6．如圖所示，匝數(shù)為100匝的矩形線圖abcd處于磁感應(yīng)強度B＝eq\f(6\r(2),25π)T的水平勻強磁場中，線圈面積S＝0.5m2，內(nèi)阻不計；線圈繞垂直于磁場的軸OO′以角速度ω＝10πrad/s勻速轉(zhuǎn)動；線圈通過金屬滑環(huán)與志向變壓器原線圈相連，變壓器的副線圈接一只“12V12W”的燈泡，燈泡正常發(fā)光，下列說法中正確的是()A．通過燈泡的交變電流的頻率是50HzB．矩形線圈中產(chǎn)生的電動勢的最大值為120VC．變壓器原、副線圈匝數(shù)之比為10∶1D．若將該燈泡更換為“12V24W”的燈泡且保證其正常發(fā)光，須要增大矩形線圈的轉(zhuǎn)速解析：選C依據(jù)角速度和頻率的關(guān)系可知，通過燈泡的交變電流的頻率f＝eq\f(ω,2π)＝5Hz，A選項錯誤；依據(jù)交變電流的產(chǎn)生原理可知，矩形線圈產(chǎn)生電動勢的最大值Um＝nBSω＝120eq\r(2)V，B選項錯誤；原線圈輸入電壓的有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))＝120V，依據(jù)志向變壓器電壓和匝數(shù)的關(guān)系可知，eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)＝10∶1，C選項正確；燈泡的額定電壓不變，不須要變更線圈的轉(zhuǎn)速，D選項錯誤．7．(多選)(2024·鄭州市一中模擬)如圖所示的電路中，在a、b之間接正弦溝通電，現(xiàn)將滑動變阻器R2的滑動觸頭向下移動，則()A．V1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)不變B．V1的示數(shù)減小，V2的示數(shù)減小C．A1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)減小D．A1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)增大解析：選AC將滑動變阻器R2的滑動觸頭向下移動，則副線圈總電阻減小，依據(jù)志向變壓器的規(guī)律可知，輸入電壓確定輸出電壓，輸出電流確定輸入電流，則電壓表V1的示數(shù)不變，V2的示數(shù)不變，A選項正確，B選項錯誤；變壓器的輸出電流增大，則輸入電流增大，電阻R3兩端電壓增大，則電阻R1兩端電壓減小，則A1的示數(shù)增大，A2的示數(shù)減小，C選項正確，D選項錯誤．8.一臺志向變壓器，其原線圈的匝數(shù)為2200匝，副線圈的匝數(shù)為440匝，副線圈中接入一個100Ω的負載電阻，如圖所示．當原線圈接在220V溝通電源上時，電壓表示數(shù)為多大？電流表示數(shù)為多大？此時輸入功率為多少？變壓器效率為多大？解析：由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)得：電壓表示數(shù)為U2＝eq\f(n2,n1)U1＝44V．電流表示數(shù)為I2＝eq\f(U2,R)＝0.44A．P入＝P出＝I2U2＝0.44×44W＝19.36W．效率η＝eq\f(P出,P入)×100%＝100%.答案：44V0.44A19.36W100%「實力提升練」1．有一志向的降壓變壓器，四個標稱均為“6V6W”的小燈泡a、b、c、d以及志向電壓表接在變壓器上，電路如圖所示．在1、2兩端接溝通電源(電壓有效值為U)時，四個小燈泡均能正常發(fā)光．則下列說法正確的是()A．電壓表的示數(shù)為24VB．電源電壓U＝24VC．變壓器原、副線圈的匝數(shù)比為4∶1D．變壓器原線圈的輸入功率為24W解析：選B燈泡的額定電流為I＝eq\f(P,U)＝eq\f(6,6)＝1A；四個燈泡均能正常發(fā)光，則副線圈的電流為I2＝3I＝3A此時原線圈上的電流為I1＝I＝1A則原副線圈的匝數(shù)比為eq\f(n1,n2)＝eq\f(I2,I1)＝eq\f(3,1)副線圈上三個燈泡并聯(lián)，則副線圈上的電壓等于燈泡的額定電壓，為6V，所以原線圈兩端的電壓為U1＝eq\f(n1,n2)·U2＝3×6＝18V所以電壓表的示數(shù)為18V而電路的輸入電壓為U入＝U1＋U＝18＋6＝24V，故A、C錯誤，B正確；變壓器的輸入功率等于輸出功率，即小燈泡b、c、d消耗的功率之和18W，故D錯誤．2．如圖甲所示的電路中，一志向變壓器原線圈兩端接電源，電壓按如圖乙所示的規(guī)律變更，已知原、副線圈匝數(shù)比為n1∶n2＝11∶1，變壓器副線圈所接的電路中R1為定值電阻，R3為光敏電阻(電阻隨光強度的增加而減小)，則下列說法中正確的是()A．當R2受光照時，電流表的示數(shù)變小B．當R2受光照時，電壓表V2的示數(shù)變大C．當R2受光照時，電壓表V1的示數(shù)不變D．電壓表V1示數(shù)為20eq\r(2)V解析：選C當R2受光照時電阻減小，副線圈的電流變大，所以原線圈的電流也要增大，電流表A的示數(shù)變大，故A錯誤；R1的電壓要增大，由于副線圈的總電壓不變，所以R2的電壓就要減小，電壓表V2的示數(shù)變小，則B錯誤，C正確；由題圖乙可知，輸入電壓的有效值為220V，變壓器線圈的電壓與匝數(shù)成正比，由此可得副線圈的電壓為20V，電壓表V1測的是副線圈的電壓，故D錯誤．3．志向變壓器原線圈接如圖甲所示的正弦交變電壓，變壓器原線圈匝數(shù)n1＝270匝，P是副線圈上的滑動觸頭，當P處于圖乙所示位置時，副線圈連入電路的匝數(shù)n2＝135匝，電容器C恰好不被擊穿，燈泡L恰能正常發(fā)光，R是滑動變阻器．以下推斷正確的是()A．若向下移動P，電容器的電荷量增加B．若保持P不動，向下移動R的滑片，燈泡變暗C．若保持R的滑片不動，向下移動P，燈泡變亮D．電容器的擊穿電壓為11eq\r(2)V解析：選D原線圈輸入電壓的有效值U1＝eq\f(Um,\r(2))＝22V，當P位移題圖乙所示位置，副線圈電壓的有效值為U2＝eq\f(n2,n1)U1＝11V，電容器C恰好不被擊穿，若向下移動P，電容器C兩端的電壓減小，有Q＝CU可知，電容器所帶的電荷量減小，故A錯誤；若保持P不動，向下移動R的滑片，R接入電路的電阻減小，流過燈泡的電流增大，燈泡變亮，故B錯誤；若保持R的滑片不動，向下移動P，則副線圈的電壓變小，燈泡變暗，故C錯誤；電容器擊穿電壓的最大值Um′＝eq\r(2)U1＝11eq\r(2)V，故D正確．4．如圖所示，為了浴室用電平安，某同學(xué)用志向變壓器給浴室降壓供電，志向變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，原線圈輸入交變電壓U＝311sin100πt(V)，已知照明燈額定功率為44W，排氣扇電動機內(nèi)阻為1Ω，電流表示數(shù)為2A，各用電器均正常工作，電表均為志向表．則()A．電壓表示數(shù)為62VB．變壓器的輸入功率為186WC．排氣扇輸出功率為43WD．保險絲熔斷電流不得低于2A解析：選C變壓器輸入交變電壓u＝311sin100πt(V)，有效值U＝220V，變壓器原、副線圈匝數(shù)比為5∶1，所以副線圈電壓U2＝44V，故A錯誤；電流表示數(shù)為2A，所以輸出功率P＝44×2W＝88W，所以變壓器的輸入功率為88W，故B錯誤；照明燈的電流IL＝eq\f(P2,U2)＝eq\f(44,44)A＝1A；則排氣扇的電流為I2＝2A－1A＝1A，則排氣扇輸出功率為P＝U2I2－I22r＝44×1－12×1W＝43W，故C正確；變壓器的初級電流為I1＝eq\f(1,5)I＝eq\f(2,5)A＝0.4A，故保險絲熔斷電流不得低于0.4A，故D錯誤．5．如圖所示，一臺有兩個副線圈的變壓器，原線圈匝數(shù)n1＝1100匝，接入電壓U1＝220V的電路中．(1)要求在兩個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“6V20W”“110V60W”的兩個用電器，原線圈的輸入電流為多少？解析：(1)依據(jù)原、副線圈間電壓與匝數(shù)的關(guān)系，由eq\f(U1,U2)＝eq\f(n1,n2)，eq\f(U1,U3)＝eq\f(n1,n3)，得n2＝eq\f(U2,U1)n1＝eq\f(6,220)×1100匝＝30匝，n3＝eq\f(U3,U1)n1＝eq\f(110,220)×1100匝＝550匝．(2)設(shè)原線圈輸入電流為I1，由P入＝P出，即I1U1＝I2U2＋I3U3＝P2＋P3，所以I1＝eq\f(P2＋P3,U1)＝eq\f(20＋60,220)A＝0.36A.答案：(1)30匝550匝(2)0.36A6．溝通發(fā)電機的發(fā)電原理是矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場的軸OO′勻速轉(zhuǎn)動．一小型發(fā)電機的線圈共220匝，線圈面積S＝0.05m2，線圈轉(zhuǎn)動的頻率為50Hz，線圈內(nèi)阻不計，磁場的磁感應(yīng)強度B＝eq\f(\r(2),π)T．假如用此發(fā)電機帶動兩個標有“220V11kW”的電機正常工作，需在發(fā)電機的輸出端a、b與電機之間接一個志向變壓器，電路如下圖．求：(1)發(fā)電機輸出電壓的有效值為多少？(2)變壓器原副線圈的匝數(shù)比為多少？(3)與變壓器原線圈串聯(lián)的溝通電流表的示數(shù)為多少？解析：(1)矩形線圈在勻強磁場中繞垂直于磁場