2021学年高中物理第三章交变电流3变压器课时练习含解析人教版选择性必修2.doc
人教版高中物理选择性必修第二册课后习题 第3章 交变电流 3 变压器
3 变压器课后·训练提升基础巩固一、选择题(第1~4题为单选题,第5~6题为多选题)1.一输入电压为220 V、输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了,为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图所示,然后将原来线圈接到220 V交流电源上,测得新绕线圈的电压为1 V。
按理想变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )A.1 100,360B.1 100,180C.2 200,180D.2 200,360,由U1U3=n1n3得n1=n3U1U3=5×2201=1100,变压器烧坏前,同理n2=n1U2U1=1100×36220=180,故选项B正确。
2.某物理兴趣小组对变压器进行研究,实验电路图如图所示。
接在学生电源交流挡位上的理想变压器给两个完全相同的小灯泡L1、L2供电,导线可视为超导体,电压表和电流表均为理想电表,开关处于断开状态。
现闭合开关,其他条件不变的情况下,则( )A.小灯泡L1变暗B.小灯泡L1变亮C.电压表示数变大D.电流表示数变大U1不变,匝数比不变,根据U1U2=n1n2可知,变压器的输出电压U2不变,而电压表测量的就是U2,故电压表的示数不变,选项C错误。
开关闭合前后,灯泡L1的电压一直等于U2,故灯泡L1的电压不变,亮度不变,选项A、B错误。
S闭合后,副线圈的总电阻减小,而电压不变,则副线圈的电流I2变大,根据I1I2=n2n1可知原线圈的电流变大,即电流表示数变大,选项D正确。
3.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接正弦式交流电源,电压表V的示数为220 V,负载电阻R=44 Ω,电流表A1的示数为0.2 A。
下列判断正确的是( )A.原线圈和副线圈的匝数比为2∶1B.原线圈和副线圈的匝数比为5∶1C.电流表A2的示数为0.1 AD.电流表A2的示数为0.4 AI1U1=I22R,可解得I2=1.0A,原线圈和副线圈的匝数比n1n2=I2I1=1.0A0.2A=51,故选项B正确,A、C、D错误。
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：交变电流的描述(课后习题)【含答案及解析】
第三章交变电流交变电流的描述课后篇素养形成必备知识基础练1.下列提到的电压或电流,不是指有效值的是()A.交流电压表的读数B.保险丝熔断电流C.电容器击穿电压D.220 V交流电压2.下列关于交变电流的说法正确的是()A.若交变电流的峰值为5 A,则它的最小值为-5 AB.用交流电流表测交变电流时,指针来回摆动C.我国工农业生产和生活用的交变电流频率为50 Hz,故电流方向每秒改变100次D.正弦式交变电流i=20sin 10πt(A)的峰值为20 A,频率为100 Hz,不表示大小,A项错误;交流电流表测交变电流时,指针不会来回摆动,B项错误;我国工农业生产和生活用的交变电流周期为0.02 s,交变电流方向一个周期改变两次,所以每秒改变100次,C项正确;由ω=2πf得正弦式交变电流i=20sin(10πt) A的频率为5 Hz,D项错误。
3.(2020海南卷)图甲、乙分别表示两种电流的波形,其中图乙所示电流按正弦规律变化,分别用I1和I2表示图甲和图乙表示的两电流的有效值,则()A.I1∶I2=2∶1B.I1∶I2=1∶2C.I1∶I2=1∶√2D.I1∶I2=√2∶1,大小不变,故图甲的电流有效值为I 1=I 0;图乙所示的电流为正弦式交变电流,其有效值为I 2=0√2,故I 1∶I 2=√2∶1,选项D 正确。
4.如图所示,两只阻值相同的电阻分别通以正弦波和方波电流,电流的最大值相等,则两只电阻产生的热功率的比是( )A.1∶4B.1∶2C.1∶1D.2∶1Q 正=(√2A)2RT ,则P 正=Q 正T =(√2A)2·R=12R (W)。
方波电流通过电阻在一个周期内产生的热量为Q 方=(1 A)2·RT ,则P 方=Q方T =(1 A)2·R=R (W)。
P 正P方=12,B 选项正确。
5.如图是一个正弦式交变电流的图像,下列说法正确的是( )A.周期是0.2 s,电流的峰值是10 AB.周期是0.15 s,电流的峰值是10 AC.频率是5 Hz,电流的有效值是10 AD.频率是0.2 Hz,电流的有效值是7.07 AT=0.2 s,I m =10 A,故频率f=1T =5 Hz,有效值I=m √2=5√2 A =7.07 A,故A 正确,B 、C 、D错误。
人教版高中物理选择性必修第2册 第三章 交变电流 第3节 变压器 (2)
22 Ω，灯泡以额定功率正常发光．则( D )
A．电压表示数为 62.2 V
B．电流表的示数为 2 A
C．通过保险丝的电流为 15 A
D．电阻 R 消耗的功率为 88 W
解析
已知交变电压瞬时值为 u＝220
2sin
100πt(V)，则原线圈电压的有效值为
U1＝2202
2V＝220
V，根据U1＝ U2
第3节 变压器
刷提升
2．[浙江 A9 协作体 2021 高二下期中](多选)如图所示，导体棒 ab 两个端点分别搭接在两个竖直放置、 电阻不计、半径相等的金属圆环上，圆环通过电刷与导线 c、d 相接．c、d 两个端点接在匝数比为 n1∶n2＝ 10∶1 的理想变压器原线圈两端，变压器副线圈接滑动变阻器 R0.匀强磁场的磁感应强度为 B，方向竖直向下， 导体棒 ab 长为 L(电阻不计)，绕与 ab 平行的水平轴(也是两圆环的中心轴)OO′以角速度ω匀速转动．如果滑 动变阻器的阻值为 R 时，通过电流表的电流为 I，则( ABD)
感器，乙是电流互感器．若已知电压互感器匝数比为 100∶1，电流互感器匝数比为
1∶10，电压表示数为 220 V，电流表示数为 1 A，则输电线的输送功率为( D )
A．2.2×102 W
B．2.2×103 W
C．2.2×104 W
D．2.2×105 W
解析
根据变压器原理，回路电压 U1＝nn12U2＝100×220 V＝2.2×104 V，回路电流 I1＝nn43I2＝10×1 A＝10 A，输送 功率 P＝I1U1＝2.2×105 W，故选 D.
物理 选择性必修 第二册RJ
03
第3节 变压器
第3节 变压器
2024_2025学年新教材高中物理第三章交变电流3变压器检测含解析新人教版选择性必修2
变压器(25分钟60分)一、选择题(本题共6小题,每小题6分,共36分)1.如图所示,可以将电压上升供应电灯的变压器是( )【解析】选C。
变压器只能对交变电流实现变压,不能对直流变压,故选项A、D错误;由于电压与变压器线圈匝数成正比,副线圈匝数多于原线圈匝数的变压器才能实现升压,所以选项B错误,选项C正确。
2.关于志向变压器特点的下列说法中正确的是( )A.志向变压器能够使电压上升,同时电流变大B.原、副线圈具有相同的磁通量及变更率,产生的感应电动势也相同C.原、副线圈没有电阻,铁芯中不会产生涡流D.原线圈往往匝数少,绕线粗,电流大【解析】选C。
志向变压器原、副线圈功率相等,即U1I1=U2I2,不行能同时使电压上升,电流增大,A错;原、副线圈匝数不同,感应电动势不同,B错;志向变压器不考虑绕线铜损,铁芯的热损,当然要求线圈无电阻,铁芯不产生涡流,C对;原、副线圈中匝数少的一边,电流大,绕线粗,但不肯定作为原线圈运用,D错。
3.一输入电压为220 V,输出电压为36 V的变压器副线圈烧坏了,为获知此变压器原、副线圈匝数,某同学拆下烧坏的副线圈,用绝缘导线在铁芯上新绕了5匝线圈,如图所示,然后将原来线圈接到220 V沟通电源上,测得新绕线圈的端电压为1 V,按志向变压器分析,该变压器烧坏前的原、副线圈匝数分别为( )A.1 100,360B.1 100,180C.2 200,180D.2 200,360【解析】选B。
对新绕线圈的志向变压器,依据变压比公式得n1===1 100,变压器烧坏前,同理可得n2===180,故B正确。
4.一志向变压器的原、副线圈的匝数比为3∶1,在原、副线圈的回路中分别接有阻值相同的电阻,原线圈一侧接在电压为220 V的正弦沟通电源上,如图所示。
设副线圈回路中电阻两端的电压为U,原、副线圈回路中电阻消耗的功率的比值为k,则( )A.U=66 V,k=B.U=22 V,k=C.U=66 V,k=D.U=22 V,k=【解析】选A。
高中物理(新人教版)选择性必修二课后习题：电能的输送(课后习题)【含答案及解析】
第三章交变电流电能的输送课后篇素养形成必备知识基础练1.在电能输送过程中,若输送的电功率一定、输电线电阻一定,则在输电线上损耗的电功率()A.和输电电压的二次方成正比B.和输送电流的二次方成反比C.和输送电线上损失的电压的二次方成正比D.和输送电流成正比ΔP=I线2R,电压损失ΔU=U-U'=I线R线,输电电流I线=PU,所以ΔP=I线2R线=ΔU 2R 线=(PU)2R线,可见在输送功率P一定、输电线电阻一定时,ΔP与I线2成正比,ΔP与ΔU2成正比,ΔP与U2成反比。
2.发电厂发电机的输出电压为U1,发电厂至学校的输电导线的总电阻为R,通过导线的电流为I,学校得到的电压为U2,则输电线上损耗的电压可表示为()A.U1B.U1-IRC.IRD.U2ΔU=U1-U2=IR,故B错误,C正确;U1为输出电压,U2为用户得到的电压,A、D 错误。
3.如图,利用理想变压器进行远距离输电,发电厂的输出电压恒定,输电线路的电阻不变,当用电高峰到来时()A.输电线上损耗的功率减小B.电压表V1的示数减小,电流表A1增大C.电压表V2的示数增大,电流表A2减小D.用户端功率与发电厂输出功率的比值减小,用户消耗的功率变大,则电流表A2读数变大,输电线上的电流变大,输电线上损耗的功率变大,选项A错误;电流表A1增大,因为发电厂的输出电压恒定,则升压变压器的次级电压不变,即电压表V1的示数不变,选项B错误;输电线上的电压损失变大,故降压变压器的初级电压减小,次级电压也减小,即电压表V2的示数减小,选项C错误;用户消耗的功率占发电厂输出功率的比例P-P损P =1-I2RU1I=1-ΔUU1,因为输电线上的电流增大,故电压损失增大,U1不变,所以用户消耗的功率与发电厂输出功率的比值减小,故D正确。
故选D。
4.照明供电线路的路端电压基本上是保持不变的,可是我们在晚上七八点钟用电高峰时开灯,电灯比深夜时要显得暗些,这是因为此时()A.总电阻比深夜时大,干路电流小,每盏灯分到的电压就小B.总电阻比深夜时大,干路电流小,每一支路的电流就小C.总电阻比深夜时小,干路电流大,输电线上损失的电压大D.干路电流一定,支路比深夜时多,分去了一部分电压,电阻小(因为用电器都是并联的),干路电流大,输电线上损失电压大,导致电灯两端电压减小,故比深夜时暗,故C正确。
新教材高中物理第3章变压器两端电路的动态分析课时作业新人教版选择性必修第二册(含答案)
新教材高中物理新人教版选择性必修第二册：专项2 变压器两端电路的动态分析1．如图，是某风力发电节能路灯的电路简化图．风速为v时，交流发电机的电动势表达式为e＝2v·sinωt，能感应风速大小的调节器(不消耗副线圈电路的电能)可以控制变压器副线圈的滑片P上下移动，使灯泡始终保持额定电压正常发光，下列说法正确的是( )A．风速变大时，流过灯泡的电流变大B．风速变大时，滑片P将向上移动C．风速变大时，变压器的输入电压变大D．风速变大时，变压器的输出电压变大2．(多选)如图所示，是通过变压器给用户供电的示意图，变压器的输入电压是电网电压，基本稳定，输出电压通过输电线输送给用户．输电线的电阻用R0表示，用变阻器的电阻R表示用户用电器的总电阻，当变阻器的滑动触头P向上移动时，以下说法正确的是( )A．相当于增加用电器的个数B．V1的示数随V2示数的增大而增大C．A1的示数随A2示数的减小而减小D．变压器的输入功率减小3．理想变压器的原线圈连接电流表，副线圈接入电路的匝数可以通过触头Q调节，在副线圈输出端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R，在原线圈上加一电压为U的交流电，如图所示．下列情况可能出现的是( )A.若Q位置不变，将P向上滑动，U′变大B．若Q位置不变，将P向上滑动，电流表的读数变大C．若P位置不变，将Q向上滑动，电流表的读数变大D．若P位置不变，将Q向上滑动，变压器的输入功率不变4．如图所示，理想变压器的原线圈电压不变，副线圈上通过输电线接有两个相同的灯泡L1和L2，输电线的等效电阻为R，开始时，开关K断开，当K接通时，以下说法正确的是( )A．副线圈两端M、N的输出电压减小B．副线圈输电线等效电阻R上的电压减小C．通过灯泡L1的电流增大D．原线圈中的电流增大5．理想变压器的原线圈的电压不变，副线圈匝数可调，R0为输电线电阻．滑动触头P 处于如图所示位置时，用户的用电器恰好正常工作．当用电器增多时，下列说法正确的是( )A．原线圈中的电流减小B．副线圈两端的电压减小C．用电器增多时，只需使滑动触头P向上滑，用电器仍能正常工作D．用电器增多时，只需减小电源的输出电压，用电器仍能正常工作6．如图所示，小型发电机的矩形线圈(电阻不计)在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴匀速转动，通过电刷与副线圈匝数可调的理想变压器相连，副线圈上接有定值电阻R1、滑动变阻器R2和理想电压表．下列措施可以增大电压表示数的是( )A．增大线圈转动的周期B．减小磁场的磁感应强度C．向上移动副线圈的滑片P2D．向右移动滑动变阻器的滑片P17．(多选)如图所示，理想变压器原线圈输入电压u＝2202sin100πt(V)，原、副线圈匝数之比为10∶1，副线圈电路中R0为定值电阻，R是光敏电阻(其阻值随光照强度的增大而减小)，图中电表均为理想电表．下列说法正确的是( )A．变压器输出电压的频率为50HzB．电压表V2的示数为222VC．照射R的光变强时，灯泡L变暗D．照射R的光变强时，电压表V1、电流表A1的示数都不变8．如图所示，理想变压器原线圈接入电压恒定的正弦交流电，副线圈接入最大阻值为2R的滑动变阻器和阻值为R的定值电阻．在变阻器滑片从a端向b端缓慢移动的过程中( )A．电流表A1示数减小B．电流表A2示数增大C.原线圈输入功率先增大后减小D．定值电阻R消耗的功率先减小后增大9．(多选)如图所示为一理想变压器，原线圈接有电压为U1的稳压交流电，K为单刀双掷开关，P为滑动变阻器R的滑片，则( )A．开关K合在a处，滑片P上滑时，原线圈中的电流将减小B．开关K合在b处，滑片P下滑时，变压器输入功率将减小C．保持滑片P的位置不变，开关K由b合到a时，R消耗的功率将减小D．保持滑片P的位置不变，开关K由a合到b时，原线圈中的电流将减小10．(多选)国家电网公司推进智能电网推广项目建设，拟新建智能变电站1400座．变电站起变换电压作用的设备是变压器．如图所示，理想变压器原线圈输入交流电压u＝2202 sin (100πt) V，电压表、电流表都为理想电表．则下列判断正确的是( )A．输入电压有效值为220V，电流频率为50HzB．S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电压表示数都增大C．S接到a处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，两电流表的示数都减小D．若滑动变阻器的滑片不动，S由a处改接到b处，电压表V2和电流表A1的示数都减小[答题区]专项2 变压器两端电路的动态分析1．答案：C解析：调节器可以控制变压器副线圈的滑片P 上下移动，使灯泡始终保持额定电压正常发光，所以风速变大时，流过灯泡的电流不变，变压器的输出电压不变，故AD 错误；由题意知e ＝2v ·sin ωt ，所以风速变大时，交流发电机的电动势变大，则变压器的输入电压变大，故C 正确；由变压器原副线圈电压与匝数关系U 1U 2＝n 1n 2可知，输入电压U 1增大，输出电压U 2不变，原线圈匝数n 1不变时，n 2应减小，则滑片P 向下移动，故B 错误．故选C.2．答案：CD解析：当变阻器的滑动触头P 向上移动时，用电器的总电阻增大，相当于并联的用电器数目减少，则输出功率减小，故变压器的输入功率减小，由于电网电压u 不变，所以两个电压表的示数不变，故选项A 、B 错误，D 正确；由于变压器的输出功率决定输入功率，输出功率减小，所以A 1的示数随A 2示数的减小而减小，故选项C 正确．3．答案：C解析：当理想变压器的输入电压U ，以及原、副线圈的匝数比不变时，副线圈两端的电压也不变，A 项错误；由P 出＝U ′2R ＋R 0知R 增大时，输出功率减小，又由P 入＝P 出得原线圈中的电流表读数要减小，B 项错误；Q 向上滑动时，U ′增大，而负载电阻不变，则输出功率要增大，即输入功率也要增大，原线圈中的电流就要增大，C 项正确，D 项错误．4．答案：D解析：输入电压和原、副线圈的匝数比不变，由U 1U 2＝n 1n 2可知副线圈两端M 、N 的输出电压不变，A 错误；当K 接通时，副线圈电路的总电阻减小，总电流I 2变大，输电线等效电阻R 上的电压增大，并联部分的电压减小，通过灯泡L 1的电流减小，B 、C 错误；由I 1I 2＝n 2n 1可知，电流I 2变大，则I 1变大，即原线圈中的电流增大，D 正确．5．答案：C解析：原线圈两端电压和原、副线圈匝数比不变，则副线圈两端电压不变，故B 错误；当用电器增加时，总电阻减小，副线圈中电流增大，根据原、副线圈电流之比等于匝数的反比可知，原线圈中电流也增大，故A 错误；通过R 0的电流增大，R 0分得的电压也增大，要使用电器仍能正常工作，应增大副线圈两端电压，而原线圈两端电压不变，故应使滑动触头P 向上滑动，增加副线圈匝数，C 正确；若减小电源的输出电压，在匝数比不变的情况下，副线圈两端电压减小，则用电器不能正常工作，故D 错误．6．答案：C解析：根据感应电动势计算公式可知，增大线圈转动的周期，线圈产生的感应电动势减小，则副线圈两端的电压减小，通过定值电阻的电流减小，电压表的示数减小，故A 错误；根据感应电动势计算公式可知，减小磁场的磁感应强度，线圈产生的感应电动势减小，则副线圈两端的电压减小，通过定值电阻的电流减小，电压表的示数减小，故B 错误；向上移动副线圈的滑片P 2，n 2增大，则副线圈两端的电压增大，通过定值电阻的电流增大，电压表的示数增大，故C 正确；向右移动滑动变阻器的滑片P 1，滑动变阻器接入电路的阻值增大，通过定值电阻的电流减小，电压表的示数减小，故D 错误．7．答案：AC解析：原线圈接正弦式交流电，由题知角速度ω＝100πrad/s，所以f ＝100π2πHz ＝50Hz ，故A 正确；由表达式知输入电压有效值为220V ，根据U 1U 2＝n 1n 2知，副线圈电压有效值即电压表V 2的示数为22V ，故B 错误；光敏电阻R 受到的光照增强时，阻值减小，但不会影响变压器的输入电压及输出电压，则副线圈电路总电流变大，原线圈电流也变大，定值电阻分压增大，灯泡两端电压减小，灯泡变暗，故C 正确，D 错误．8．答案：A解析：由于原线圈所接电压恒定，匝数比恒定，故变压器副线圈的输出电压恒定，变阻器的滑片从a 端向b 端缓慢移动的过程中，由数学知识可知，变压器副线圈所接的电阻值逐渐增大，则由欧姆定律得I 2＝U 2R 副可知副线圈的电流逐渐减小，由n 1n 2＝I 2I 1可知变压器原线圈的电流I 1也逐渐减小，故A 正确，B 错误；原线圈的输入功率为P 入＝U 1I 1由于I 1逐渐减小，则原线圈的输入功率逐渐减小，故C 错误；由于副线圈的电流逐渐减小，则定值电阻与变阻器右半部分并联的总电流减小，又与定值电阻并联的变阻器右半部分的电阻值减小，则由并联分流规律可知，流过定值电阻的电流逐渐减小，则由公式P R ＝I 2R 可知，定值电阻R 消耗的电功率逐渐减小，故D 错误．故选A.9．答案：AC解析：开关K 合在a 处，滑片P 上滑时，副线圈回路中的电阻增大，电流减小，由原线圈与副线圈电流的关系，可知原线圈中的电流也将减小，A 正确；开关K 合在b 处，滑片P 下滑时，副线圈回路中的电阻减小，电流变大，而电压不变，所以输出功率将变大，由于输入功率等于输出功率，所以变压器输入功率将增大，B 错误；保持滑片P 的位置不变，开关K 由b 合到a 时，由n 1n 2＝U 1U 2，可知副线圈两端的电压将减小，所以R 消耗的功率将减小，C 正确；保持滑片P 的位置不变，开关K 由a 合到b 时，由n 1n 2＝U 1U 2可知，U 2增大，故I 2增大，又n 1n 2＝I 2I 1，可知原线圈中的电流将增大，D 错误．10．答案：AD解析：输入电压的有效值为U 1＝22022V ＝220V ，由瞬时值表达式可知，角速度为ω＝100πrad/s，电流频率为f ＝ω2π＝100π2πHz ＝50Hz ，故A 正确；S 接到a 处，当滑动变阻器的滑片向下滑动时，副线圈电路的总电阻减小，由U 1U 2＝n 1n 2可知U 2不变，即电压表V 2的示数不变，所以电流表A 2的示数变大，电流表A 1的示数也变大，故B 、C 错误；若滑动变阻器的滑片不动，S 由a 处改接到b 处，副线圈匝数减小，输入电压不变，输出电压减小，即电压表V 2的示数减小，根据P 2＝U 22 R 总知输出功率减小，根据输入功率等于输出功率，可知P 1＝U 1I 1减小，U 1不变，则I 1减小，即电流表A 1的示数减小，故D 正确.。
高中物理(新人教版)选择性必修二同步习题：变压器(同步习题)【含答案及解析】
第三章交变电流3 变压器基础过关练题组一变压器的工作原理1.(多选)理想变压器原、副线圈两侧一定相同的物理量有( )A.交流的频率B.交流的功率C.磁通量的变化率D.交流的峰值2.如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2=4∶1,当导体棒L在匀强磁场中向左做匀速直线运动切割磁感线时,电流表A1的示数是12 mA,则电流表A2的示数为( )A.3 mAB.0C.48 mAD.与负载R的值有关3.(2020河北石家庄高二上月考)(多选)下列关于理想变压器的说法中,正确的是( )A.输入功率等于输出功率B.输送的电能经变压器先转化为磁场能,再转化为电能C.输送的电能经变压器先转化为电场能,再转化为电能D.输送的电能经变压器的铁芯直接传输过去4.如图所示,原、副线圈匝数比为2∶1的理想变压器正常工作时,以下说法不正确的是( )A.原、副线圈的磁通量之比为2∶1B.原、副线圈的电流之比为1∶2C.输入功率和输出功率之比为1∶1D.原、副线圈磁通量变化率之比为1∶15.(2020安徽合肥六校高二联考)如图是某手机的充电器,将它接到220 V的市电上能给手机提供5 V的充电电压,说明该充电器内的变压器能够( )A.升高交流电压B.降低交流电压C.升高直流电压D.降低直流电压题组二理想变压器的基本规律6.(2020北京海淀高三上期末)如图所示,理想变压器原、副线圈的匝数分别为n1、n2,原、副线圈两端的电压分别为U1、U2,通过原、副线圈的电流分别为I1、I2。
若保持n1、n2和U1不变,且闭合开关S后两灯泡均能发光。
将开关S由闭合变为断开,则( )A.U2增大B.I1减小C.I2增大D.变压器的输入功率增大7.某理想变压器原、副线圈匝数比为55∶9,原线圈所接电源电压按图示规律变化,副线圈接有负载。
下列判断正确的是( )A.输出电压的最大值为36 VB.原、副线圈中电流之比为55∶9C.变压器输入、输出功率之比为55∶9D.交流电压有效值为220 V,频率为50 Hz8.(多选)如图甲所示,理想变压器的原、副线圈匝数比n1∶n2=10∶1,原线圈输入的交流电压如图乙所示,副线圈电路接有滑动变阻器R和额定电压为12 V、内阻为2 Ω的电动机。
2024高中物理第三章交变电流3变压器作业新人教版选择性必修第二册
A．与变压器未通电时相比较，此时若将可拆变压器上端的横条铁芯取 下将更费力
B．若仅增加原线圈绕制的圈数，小灯泡的亮度将保持不变 C．若仅增加副线圈绕制的圈数，学生电源的过载指示灯可能会亮起 答案 (1)CDF (2)AC
解析 (1)为确保实验安全，实验中要求副线圈匝数小于原线圈匝数，使 得副线圈上的电压较小，故 A 错误；变压器的原线圈接低压交流电，测量副 线圈电压时应当用多用电表的“交流电压挡”，故 B 错误；实验时采用控制 变量法，可先保持原线圈电压、匝数不变，改变副线圈的匝数，研究副线圈 匝数对副线圈电压的影响，故 C 正确；测量副线圈电压时，先用最大量程挡 试测，大致确定电压后再选用适当的挡位进行测量，防止烧坏电表，故 D 正 确；变压器开始正常工作后，通过电磁感应把电能由原线圈输送到副线圈，
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1. (2020·北京高二月考)变压器上的原、副线圈之间并没有导线直接连 接，却将电能从原线圈的电路输送到副线圈的电路。在无线充电技术中，其 中一种就是基于变压器的原理生产的，只不过变压器磁场的回路是铁芯，而 无线充电装置磁场的回路是空气。如图所示是无线充电器正在对手机进行无 线充电。下列说法合理的是( )
3. 精密仪器要求稳压供电，当输入电压变化时，可以使用交流稳压器 调节，使输出电压稳定在 220 V 上。稳压器的结构如图所示，原、副线圈分 别带有滑动头 P1、P2。现发现输出电压低于 220 V，要使输出电压稳定在 220 V，则下列操作不正确的是( )
5．(多选)电流互感器和电压互感器如图所示。其中 n1、n2、n3、n4 分别 为四组线圈的匝数，a、b 为两只交流电表，则( )
A．A 为电流互感器，且 n1＜n2，a 是电流表 B．A 为电压互感器，且 n1＞n2，a 是电压表 C．B 为电流互感器，且 n3＜n4，b 是电流表 D．B 为电压互感器，且 n3＞n4，b 是电压表
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变压器(25分钟·60分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.如图所示为变压器原理图,其原线圈和副线圈的匝数分别为n1、n2,若输出电压小于输入电压,下列说法正确的是(A.输入的是直流电,且n1>n2B.输入的是直流电,且n1<n2C.输入的是交流电,且n1>n2D.输入的是交流电,且n1<n2【解析】选C。
变压器只能对交流电进行升压或降压,故A、B错误;原副线圈的电压之比等于匝数之比,若输出电压小于输入电压,则n1>n2,故C正确,D错误。
2.理想变压器的原、副线圈匝数之比为10∶1,当原线圈接220 V交流电后,副线圈输出的电压是( A.220 V B.110 V C.55 V D.22 V【解析】选D。
根据理想变压器原理有:=,解得:U2=U1=×220 V=22 V。
故D正确,A、B、C错误。
3.如图所示,理想变压器原、副线圈分别接有额定电压均为U0的灯泡L1和L2。
原、副线圈匝数比为4∶1。
S断开时两灯泡均恰能正常发光。
由此可知( )A.电源电压U=4U0B.S断开时,灯泡L1和L2的电流之比为1∶1C.S闭合后,灯泡L2仍恰能正常发光D.S断开时,灯泡L1和L2的功率之比为1∶4【解析】选D。
副线圈的电压为U2=U0,根据=,解得原线圈的电压U1=4U0,电源电压U=U0+4U0=5U0,故A错误;S断开时,灯泡L1和L2的电流之比==,故B错误;S闭合后,原线圈的电压为电源电压U′1=5U0,根据=,解得:U′2=U0,灯泡L2不能正常发光,故C错误;S断开时,灯泡L1和L2的电压相同,电流之比==,所以功率之比为===,故D正确。
4.如图甲、乙所示电路中,当A、B接10 V交变电压时,C、D间电压为4 V,M、N接10 V直流电压时,P、Q间电压也为4 V。
现把C、D接4 V交流,P、Q接4 V直流,下面哪个选项可表示A、B间和M、N间的电压( )A.10 V 10 VB.10 V 4 VC.4 V 10 VD.10 V 0【解析】选B。
题图甲是一个自耦变压器,当A、B作为输入端,C、D作为输出端时,是一个降压变压器,两边电压之比等于两边线圈的匝数之比,当C、D作为输入端,A、B作为输出端时,是一个升压变压器,电压比也等于匝数比,所以C、D接4 V交流时,A、B间将得到10 V交流。
题图乙是一分压电路,当M、N作为输入端时,上、下两个电阻上的电压跟它们的电阻的大小成正比。
但是当把电压加在P、Q两端时,电流只经过下面那个电阻,上面的电阻中没有电流,两端也就没有电势差,即M、P两点的电势相等。
所以当P、Q接4 V直流时,M、N两端的电压也是4 V。
【补偿训练】在变电所里,需要用交流电流表去检测电路上的强电流,由于电网中的电流通常会超出一般电流表的量程,因此常使用电流互感器。
下列能正确反映电流互感器工作原理的是(【解析】选B。
由理想变压器的原副线圈的电流之比可知,电流与匝数成反比。
则电流互感器应串联接入匝数较多的线圈上。
同时一次绕组匝数很少,且串在需要测量的电流的线路中。
所以B正确;故选B。
5.某兴趣小组用实验室的手摇发电机和一个可看作理想变压器的小变压器给一个灯泡供电,电路如图,当线圈以较大的转速n匀速转动时,额定电压为U的灯泡正常发光,电压表示数是U1。
已知线圈电阻是r,灯泡电阻是R,则有( )A.变压器输入电压的瞬时值u=U1sin2πntB.变压器的匝数比是U1∶2UC.电流表的示数是D.线圈中产生的电动势最大值是E m=U1【解析】选C。
线圈以较大的转速n匀速转动,所以ω=2πn,所以变压器输入电压的瞬时值u=U1sin2πnt,故A错误;电压与匝数成正比,所以变压器的原副线圈的匝数比是U1∶U,故B 错误;理想变压器的输入功率和输出功率相等,灯泡正常发光时电功率为P=,所以输入功率为P=,电流表的示数是I1==,故C正确;由于线圈有内阻r,故线圈中产生的电动势有效值大于U1,最大值也就大于U1,故D错误。
6.如图甲所示的电路中,理想变压器原副线圈匝数比为10∶1,、均为理想电表,R为光敏电阻,其阻值随光强增大而减小,L1和L2是两个完全相同的灯泡,原线圈接入如图乙所示的正弦交流电压u,下列说法正确的是(A.电压u的频率为100 HzB.电压表的示数为 VC.当照射R的光强增大时电流表的示数变大D.当L1的灯丝烧断后电压表的示数会变大【解析】选C。
原线圈接入如图乙所示的电压,T=0.02 s,所以频率为f==50 Hz,故A错误;原线圈接入电压的最大值是22 V,所以原线圈接入电压的有效值是U=22 V,理想变压器原、副线圈匝数比为10∶1,所以副线圈电压是2.2 V,电压表测路端的电压,所以的示数为2.2 V,故B错误;R阻值随光强增大而减小,根据I=知副线圈电流增加,副线圈输出功率增加,根据能量守恒定律,所以原线圈输入功率也增加,原线圈电流增加,所以的示数变大,故C正确;当L1的灯丝烧断后,变压器的输入电压不变,根据变压比公式,输出电压也不变,光敏电阻R和L2两端的总电压不变,故电压表示数不变,故D错误。
二、计算题(本题共2小题,共24分。
要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要标明单位)7.(12分)图甲为一理想变压器,ab为原线圈,ce为副线圈,d为副线圈引出的一个接头,原线圈输入正弦式交变电压的u-t 图像如图乙所示。
若只在ce间接一只R ce=400 Ω的电阻,或只在de间接一只R de=225 Ω的电阻,两种情况下电阻消耗的功率均为80 W。
(1)请写出原线圈输入电压瞬时值U ab的表达式。
(2)求只在ce间接400 Ω电阻时,原线圈中的电流I1。
(3)求ce和de间线圈的匝数比。
【解析】(1)由原线圈中交变电压的u-t图像可知ω=200π rad/s电压瞬时值表达式U ab=400sin 200πt(V)。
(2)电压有效值U1==200 V理想变压器P1=P2原线圈中的电流I1=≈0.28 A。
(3)设ab间匝数为n1,根据变压器规律有=,=由题意有:=,联立可得:=。
答案:(1)U ab=400sin200πt(V)(2)0.28 A (3)8.(12分)如图所示,理想变压器B的原线圈跟副线圈的匝数比n1∶n2=2∶1,交流电源电压u=311sin 100πt V,F为熔断电流为I0=1.0 A的保险丝,负载R为一可变电阻。
(1)当电阻R=100 Ω时,保险丝能否被熔断?(2)要使保险丝不被熔断,电阻R的阻值应不小于多少?变压器输出的电功率不能超过多少?【解析】原线圈电压的有效值为U1=V≈220 V由=得副线圈两端的电压U2=U1=×220 V=110 V。
(1)当R=100 Ω时,副线圈中电流I2== A=1.10 A。
由U1I1=U2I2得原线圈中的电流为I1=I2=×1.10 A=0.55 A,由于I1<I0(熔断电流),故保险丝不会被熔断。
(2)设电阻R取某一值R0时,原线圈中的电流I′1刚好到达熔断电流I0,即I′1=1.0 A,则副线圈中的电流为I′2=I′1=·I′1=2×1.0 A=2.0 A变阻器阻值为:R0==Ω=55 Ω此时变压器的输出功率为P2=I′2U2=2.0×110 W=220 W可见,要使保险丝F不被熔断,电阻R的阻值不能小于55 Ω,输出的电功率不能大于220 W。
答案:(1)保险丝不会被熔断(2)55 Ω220 W(15分钟·40分)9.(7分) 如图所示,图甲中理想变压器原线圈接u=12sin100πt(V)的交流电源,副线圈接阻值R1=2 Ω的电阻,Ⓐ为理想电流表。
图乙中阻值为R2=8 Ω的电阻连接上述同样的交流电源,若电阻R1与R2消耗的电功率相等,则(A.通过电阻R1的交流电的频率为5 HzB.电阻R1消耗的电功率为36 WC.电流表的示数为6 AD.变压器原、副线圈匝数比为2∶1【解析】选D。
由u=12sin100πt(V)知,ω=100π rad/s,f==50 Hz,故A错误;设原副线圈的匝数比=k,则原副线圈电压的关系==k,即U2=,由题意U1== V=12 V,U2= V,又因为电阻R1与R2消耗的电功率相等,有=,代入数据解得k=2,故D正确;电阻R1消耗的电功率P1== W=18 W,故B错误;电流表的示数I== A=3 A,故C错误。
10.(7分)(多选)如图所示,理想变压器的原线圈连接一只理想交流电流表,副线圈匝数可以通过滑动触头Q来调节,在副线圈两端连接了定值电阻R0和滑动变阻器R,P为滑动变阻器的滑动触头。
在原线圈上加一电压为U的正弦交流电,则( )A.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变大B.保持Q的位置不动,将P向上滑动时,电流表读数变小C.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变大D.保持P的位置不动,将Q向上滑动时,电流表读数变小【解析】选B、C。
Q位置不动,副线圈电压U2不变,当P上滑时,R增大,由P=可知总功率减小,原线圈电压U1不变,由P=U1I1可知原线圈电流I1减小,故选项A错误,B正确;当P位置不动,Q上滑时,n2增大,由=知U2增大,同理分析知原线圈电流I1增大,故选项C正确,D错误。
11.(7分)如图,理想变压器原、副线圈匝数 n1∶n2∶n3= 3∶2∶1,副线圈n2接有“8 V8 W”的灯泡L1、L2,副线圈n3上接有“6 V9 W”的灯L3、L4。
原线圈上接有电阻 R1=3 Ω,当 a、b 端接入交变电源后,L1、L2正常发光,则交变电源的输出功率为( )A.72 WB.36 WC.34 WD.24 W【解析】选B。
由题意可知n2的输出电压为U2=8 V;因电压之比等于匝数之比,故输入电压为U1=×8 V=12 V;则n3输出电压U3=×12 V=4 V;由功率P=可知,灯泡L3、L4的电阻为R==Ω=4 Ω,则n3输出的功率2P实=2=2× W=8 W;则可知变压器的总功率P总=2×8 W+8 W=24 W;由P=UI可得输入端电流为I==2 A;则R1消耗的功率P1=I2R1=12 W;则交变电源输出的功率为12 W+24 W=36 W。
12.(19分)如图甲所示,原线圈电路中接有一量程为3 A的理想交流电流表,副线圈两端接有理想交流电压表一只和可变电阻R以及若干“6 V 6 W”的相同灯泡。
输入端交变电压u的图像如图乙所示,副线圈电压表的示数为9 V。
(1)求变压器原、副线圈的匝数比n1∶n2。
(2)要求灯泡均正常发光,求电路中最多允许接入的灯泡个数。